Hidrogen

iso	N / A	TD	DM	DE	DP
¹ H ^[1]	99,985%	Este stabil cu 0 neutroni
² H	0,015%	Este stabil cu 1 neutron
³ H	sintetic	12,33 ani	β ^-	0,019	³ El
⁴ H	sintetic	(1,39 ± 0,10) × 10 ⁻²² s	n	2.910	³ H ⁴ He + raze gamma

iso: izotop
NA: abundență în natură
TD: timpul de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Hidrogenul ( simbolul H , din grecescul ὕδωρ, hýdor , „apă”, plus rădăcina γεν-, ghen- , „generează” ^[2] , deci „generator de apă”) este primul element chimic al tabelului periodic ( numărul atomic 1) și cel mai ușor . Este cel mai abundent element din universul observabil și cel mai comun izotop al său , unchiul cel mare, constă dintr-un proton care formează nucleul și un electron . Fiind cel mai simplu atom, a fost studiat în profunzime de mecanica cuantică .

În stare liberă, la presiunea atmosferică și temperatura ambiantă ( 298 K ), se găsește sub formă de diatomic gaz având formula _H2, incolor, inodor, insipid si foarte inflamabil , ^[3] ^[4] , cu un punct de fierbere de 20.27 K și un punct de topire de 14,02 K. in stare legată este prezentă în apă (11,19%) și în toți compușii organici și organismele vii ; în plus, este ocluit în unele roci , cum ar fi granitul , și formează compuși cu majoritatea elementelor, adesea și prin sinteză directă.

Este principalul constituent al stelelor , unde este prezent în starea plasmatică și reprezintă combustibilul reacțiilor termonucleare , în timp ce pe Pământ este puțin prezent în starea liberă și moleculară și, prin urmare, trebuie produs pentru diferitele sale utilizări; în special, este utilizat în producția de amoniac , în hidrogenarea uleiurilor vegetale , în aeronautică (în trecut în dirijabile ), ca combustibil alternativ și mai recent ca rezervă energetică în pilele de combustibil . ^[5]

fundal

Hidrogenul diatomic gazos H _{2 a} fost descris pentru prima dată formal de Teofrast Von Hohenheim (cunoscut sub numele de Paracelsus , 1493-1541), care l-a obținut artificial prin amestecarea metalelor cu acizi puternici . Paracelsus nu și-a dat seama că gazul inflamabil obținut în aceste reacții chimice era alcătuit dintr-un nou element chimic, numit ulterior hidrogen. In 1671, Robert Boyle redescoperit și a descris reacția pe care a avut loc atunci când fier pilitură și acizi diluați au fost amestecate, și care a generat _H2.

Aparat proiectat de Cavendish pentru producerea de hidrogen în laborator ( Philosophical Transactions , 1766).

În 1766, Henry Cavendish a fost primul care a recunoscut hidrogenul molecular gazos H ₂ ca substanță discretă, identificând gazul produs în reacția metal-acid ca „aer inflamabil” și descoperind că arderea gazului a generat apă. Cavendish a folosit acizi și mercur în aceste experimente și a ajuns în mod eronat la concluzia că dihidrogenul era o substanță eliberată de mercur și nu acid, dar a fost capabilă să descrie cu acuratețe multe proprietăți fundamentale ale hidrogenului și dihidrogenului. În mod tradițional, Cavendish este considerat descoperitorul hidrogenului.

În 1783, Antoine Lavoisier a dat elementului numele de „hidrogen” (în franceză Hydrogène , din greaca ὕδωρ, ὕδᾰτος, „apă” și γένος-ου, „generator”) când a încercat (împreună cu Laplace) descoperirea lui Cavendish că arderea apei generate de hidrogen.

Primele utilizări

Dihidrogenul este foarte inflamabil în aer. Dezastrul de la Hindenburg , din 6 mai 1937 , s-a datorat și acestei caracteristici.

Una dintre primele utilizări ale hidrogenului a fost ca gaz de umplere pentru baloane și mai târziu pentru alte tipuri de dirigibile . Faimoasă este tragedia dirijabilului Hindenburg , care a avut loc în ciuda faptului că inginerii acoperiseră structura dirijabilului pentru a nu provoca scântei , din moment ce inflamabilitatea gazului era cunoscută. Acesta a fost un caz particular de utilizare, deoarece heliul nu era disponibil, aproape la fel de ușor, dar gaz inert. La acea vreme, hidrogenul molecular a fost obținut din reacția acidului sulfuric cu fierul .

Izotopi

Același subiect în detaliu: izotopii hidrogenului .

Cel mai comun izotop al hidrogenului ( unchi- străbunic) nu are neutroni ; există alte două: deuteriu , cu un neutron și tritiu (radioactiv), cu doi neutroni. Cei doi izotopi stabili fiind uncul mare ⁽¹ H) și deuteriu ⁽² H, D). Hidrogenul este singurul element cu denumiri diferite pentru unii dintre izotopii săi.

Recent s-au observat izotopii ⁴ H, ⁵ H și ⁶ H.

Cei mai comuni izotopi ai hidrogenului; de la stânga la dreapta: unchi mare , deuteriu și tritiu .

Dihidrogen

Hidrogen


Numele IUPAC
dihidrogen
Denumiri alternative
o-hidrogen p-hidrogen hidrogen molecular A 1049 A 1966
Caracteristici generale
Formula moleculară sau brută	H ₂
Masa moleculară ( u )	2.01588
Aspect	gaz incolor
numar CAS	1333-74-0
Numărul EINECS	215-605-7
Proprietăți fizico-chimice
Solubilitate în apă	1,96 mg / L
Punct critic	−239,96 ° C a 1 315 kPa abs
Presiunea vaporilor ( Pa ) la K.	0,07
Proprietăți termochimice
C ⁰ _{p, m} (J K ⁻¹ mol ⁻¹ )	14,266
Informații de siguranță
Limite de explozie	4% -76%
Temperatură de autoaprindere	773,15-844,15 (500-571 ° C)
Simboluri de pericol chimic

Pericol
Fraze H	220 - 280
Sfaturi P	210 - 377 - 381 - 403 ^[6]
Editați datele pe Wikidata · Manual

Dihidrogenat este o substanță cu formula H _2, ei moleculele fiind alcătuită din doi hidrogen atomi . Sub condiții normale , se pare ca inflamabil, incolor și inodor gaz . De asemenea, este denumit adesea simplu și eronat „hidrogen”. Pentru a nu genera confuzii și neînțelegeri, nomenclatoarele corecte ale H ₂ sunt: hidrogen molecular hidrogen diatomic, hidrogen diatomic și dihidrogenfosfat.

Se obține în laborator prin reacția acizilor cu metale precum zincul și, industrial, prin electroliza apei , reformarea gazelor naturale , gazificarea reziduurilor din rafinarea petrolului. Dihidrogenul este utilizat pentru producerea de amoniac , pentru desulfurarea derivaților din petrol, ca combustibil alternativ și, recent, ca sursă de energie pentru pilele de combustibil .

Ortohidrogen și parahidrogen

Același subiect în detaliu: izomeri de hidrogen .

Reprezentarea ortohidrogenului (stânga) și parahidrogenului (dreapta).

În condiții normale , dihidrogenul este un amestec de două tipuri diferite de molecule , care diferă în funcție de dacă rotirile celor două nuclee atomice sunt paralele sau antiparalele. Aceste două forme sunt cunoscute respectiv ca „orto-hidrogen” și „para-hidrogen”. În condiții standard, raportul orto la para este de aproximativ 3 la 1 și conversia unei forme în alta este atât de lentă încât nu are loc în absența unui catalizator . Cele două forme diferă energetic , ceea ce determină mici diferențe în proprietățile lor fizice. De exemplu, punctele de topire și fierbere ale parahidrogenului sunt cu aproximativ 0,1 K mai mici decât ortohidrogenul.

Existența acestor două forme prezintă un dezavantaj în producția industrială de dihidrogen lichid: atunci când este lichefiat, dihidrogenul este în general un amestec para : orto aproximativ 25:75; lăsat pentru sine, în termen de o lună amestecul este îmbogățit cu forma para , care devine 90%; această conversie eliberează căldură care evaporă o mare parte din dihidrogen, care se pierde. Pentru a evita acest lucru, lichefierea dihidrogenului se efectuează în prezența unui catalizator pe bază de oxid de fier ; în acest fel dihidrogenul lichid obținut este compus din mai mult de 99% din forma para .

Disponibilitate

Regiunea R136 din NGC 2070 fotografiată în lumină vizibilă, ultravioletă și roșie de către telescopul spațial Hubble . Culoarea roșie este asociată cu prezența hidrogenului. ^[7]

Hidrogenul este cel mai abundent element din univers, formând până la 75% din materie, pe bază de masă și mai mult de 90%, pe baza numărului de atomi. Acest element se găsește în principal la stele și la giganții gazoși . Relativ la abundența sa generală, hidrogenul este foarte rar în pământul „s atmosferă (1 ppm ) și practic inexistentă ca _H2 pe suprafață și subterane. Jupiter și Saturn sunt compuse din aproximativ 80% hidrogen, iar Soarele 90%.

Acest element joacă un rol fundamental în furnizarea de energie universului , prin procese de fuziune nucleară . Cantități uriașe de energie sunt eliberate sub formă de radiații electromagnetice atunci când apare combinația a doi nuclei de hidrogen (deuteriu sau unchi mare și tritiu) într-unul din heliu .

Sub presiuni excepțional de mari, cum ar fi cele găsite în centrul giganților gazoși (de exemplu, Jupiter ), moleculele își pierd identitatea, iar hidrogenul devine un metal lichid ( hidrogen metalic ). Dimpotrivă, în condiții de presiune extrem de scăzută, moleculele de H ₂ pot suferi de disociere și dacă este supus la radiații a corespunzătoare frecvenței , atomii individuali pot supraviețui pentru o perioadă de timp suficientă pentru a fi detectate. Norii H ₂ se formează și sunt asociați cu nașterea stelelor .

Redați fișierul media

Testul spectrului de hidrogen

Pe Pământ, cea mai comună sursă a acestui element este apa , care este alcătuită din doi atomi de hidrogen și un oxigen (H ₂ O). Alte surse sunt: majoritatea materiei organice (care include toate formele de viață cunoscute), combustibilii fosili și gazul natural . Metanul (CH ₄ ), care este un produs secundar al descompunerii organice, devine o sursă din ce în ce mai importantă de hidrogen.

Producție

Același subiect în detaliu: producția de hidrogen .

H ₂ este obținută în chimie și biologie laboratoare, de multe ori ca un produs secundar al altor reacții; în industrie se obține prin dehidrogenarea substraturilor saturate; în natură este folosit ca mijloc de a expulza echivalenții reductivi în reacțiile biochimice.

Aplicații

Folosiți ca reactiv

În industria chimică și petrochimică sunt necesare cantități mari de H ₂ . Aplicația principală a _H2 are loc în procesul de rafinare a combustibililor fosili și în sinteza amoniacului ( procesul Haber-Bosch ). Procesele fundamentale care consumă _H2 într - o instalație petrochimică sunt hidrodezalchilare , hidrodesulfurare și hydrocraking ^[8] .

_H2 este de asemenea utilizat ca un agent de hidrogenare , în special pentru a crește gradul de saturație a nesaturate grăsimi și uleiuri (pentru obținerea unor produse , cum ar fi margarina ), cât și pentru producerea de metanol . De asemenea, este utilizat în sinteza acidului clorhidric și pentru efectuarea hidrogenolizei .

Compuși de hidrogen

Hidrogenul se combină cu majoritatea elementelor. Cu o electronegativitate de 2,1, formează compuși în care poate fi cea mai nemetalică sau cea mai metalică componentă. Primele sunt numite hidruri , în care hidrogenul există fie ca ion H ^- fie prin insinuarea în rețeaua cristalină a metalelor dând naștere la ceea ce se numește hidruri interstițiale (ca în hidrura de paladiu ). În al doilea caz, hidrogenul tinde să fie covalent, deoarece ionul H ⁺ nu este altceva decât un nucleu simplu și are o puternică tendință de a atrage electroni.

Diacid H ₂ se combină cu dioxigenați O ₂ care formează apa (H ₂ O) eliberând o cantitate mare de energie în acest proces (există o căldură de reacție egală cu aproximativ 572,4 kJ ). ^[3] Oxidul de deuteriu este mai bine cunoscut sub numele de apă grea . Hidrogenul formează un număr mare de compuși cu carbon. Datorită asocierii lor cu viețuitoarele, acești compuși sunt numiți „organici”, iar studiile legate de proprietățile lor formează chimia organică .

Hidrogenul ca purtător de energie

Imaginea arată diferența dintre flacăra dihidrogenului premixat cu dioxigen în raport stoichiometric (gaz maro, aproape invizibil în motoarele navetei) și flacăra datorată arderii percloratului de amoniu și a nanoparticulelor de aluminiu (amplificatoare laterale).

Se vorbește mult despre hidrogen ca o posibilă sursă de energie pentru automobile. Utilizarea _H2 ar avea avantajul de a folosi surse fosile pentru a obține direct gazele (pornind de metan, de exemplu). H ₂ utilizat apoi ca combustibil în mijloacele de transport, reacționând cu O ₂ , ar produce apa ca singurul produs rezidual, eliminând complet emisiile de CO ₂ și problemele climatice-de mediu asociate. Utilizarea dihidrogenului ca combustibil are mai multe avantaje. Arde în aer atunci când concentrația sa este cuprinsă între 4 și 75% din volumul său, în timp ce gazul natural arde la concentrații cuprinse între 5,4 și 15%. Temperatura de ardere spontană este de 585 ° C, în timp ce cea a gazelor naturale este de 540 ° C. Gazele naturale explodează la concentrații cuprinse între 6,3 și 14%, în timp ce dihidrogenul necesită concentrații de 13 până la 64%. Singurul dezavantaj ar fi densitatea energetică a dihidrogenului lichid sau gazos (la presiune utilizabilă), care este semnificativ mai mică decât combustibilii tradiționali și, prin urmare, trebuie comprimată la presiuni mai mari în timpul depozitării.

Prototipul unui vehicul alimentat cu hidrogen.

Având în vedere evoluția tehnologică actuală, hidrogenul poate fi de fapt utilizat în scopuri energetice ca combustibil în motoarele cu combustie internă utilizate pe unele prototipuri de mașini . Celulele de combustibil , în prezent în curs de dezvoltare, sunt, de asemenea, o modalitate alternativă de a obține energie sub formă de electricitate din oxidarea hidrogenului fără a trece prin combustie directă , obținând o eficiență mai mare într-un viitor în care producția de hidrogen ar putea avea loc din surse regenerabile și nu mai combustibilii fosili. Potrivit susținătorilor așa-numitei economii a hidrogenului, aceste două tehnologii ale hidrogenului, pe lângă rezolvarea problemei energetice, ar putea, prin urmare, să ofere și o alternativă curată la motoarele actuale cu ardere internă alimentate cu surse fosile.

Adevărata problemă, ridicată de mai multe părți, este totuși în amonte: hidrogenul atomic și molecular este foarte rar în natură sau elementul în sine se găsește combinat cu alte elemente în diverși compuși de pe scoarța terestră; prin urmare, nu este o sursă primară de energie, așa cum sunt gazele naturale , petrolul și cărbunele , deoarece trebuie produse artificial prin cheltuirea energiei din surse primare de energie. Prin urmare, ar fi utilizabil doar ca vector de energie, adică ca mijloc de stocare și transport a energiei disponibile acolo unde este necesar, în timp ce ciclul de producție / utilizare ar fi încă ineficient din punct de vedere termodinamic, deoarece producția sa ar necesita, în general, mai multă energie decât ceea ce va deveni apoi disponibil prin „arderea” sa.

Molecula de apă este de fapt mai stabil și deci mai puțin energic decât separat dioxigenați ₂ O și dihidrogenfosfat H ₂ și urmează legea potrivit căreia procesele „naturale“ aduce un sistem dintr - o energie mai mare la un nivel inferior printr - o transformare. Conform legilor termodinamicii, extragerea hidrogenului din apă nu poate avea loc, așadar, ca o reacție inversă fără costuri, adică fără cheltuieli de muncă . Orice metodă de extracție implică, prin urmare, un cost egal cu energia eliberată ulterior de arderea hidrogenului sub formă de dihidrogen, dacă se folosește procesul invers exact în acest scop și, în acest caz, chiar mai mare, deoarece nu există o mașină. % randament în timpul procesului de extracție. Cu alte cuvinte, producția de hidrogen sub formă de dihidrogen prin cea mai simplă metodă, și anume electroliza apei și utilizarea ulterioară a hidrogenului sub formă de dihidrogen în reacția inversă cu O ₂ în celulele de combustibil nu numai că nu conduce pentru orice câștig de energie, dar într-adevăr, așa cum sa menționat mai sus, câștigul net de energie ar fi negativ, adică ar exista o pierdere din cauza disipării căldurii. Singura modalitate de utilizare eficientă a hidrogenului ca sursă de energie ar fi obținerea acestuia ca biohidrogen în detrimentul algelor și bacteriilor.

În prezent, dihidrogenul obținut din surse solare, biologice sau electrice are un cost de producție, în termeni de energie, mult mai mare decât cel al arderii sale pentru a obține energie. _H2 poate fi obținut cu un câștig net de energie din surse fosile, cum ar fi metan (reacțiile de sinteză sunt de fapt diferite de cele de ardere), dar acestea sunt surse de energie neregenerabile, adică destinate pentru a alerga afară în timp și în plus cu emisii directe de CO ₂ .

În cele din urmă, costurile construirii infrastructurii necesare pentru a face o conversie completă la o economie de hidrogen ar fi substanțial ridicate ^[9] .

Un alt mod în care hidrogenul ar putea fi utilizat în mod eficient ca sursă de energie, indiferent de orice proces de producție, este cel al fuziunii nucleare sau într-o centrală termonucleară cu un reactor ipotetic de fuziune nucleară alimentat cu deuteriu sau tritiu, tehnologie în care se află încă în prezent dezvoltarea reactorului experimental ITER și că ar putea rezolva potențialele probleme energetice ale lumii, deoarece în această reacție nucleară cantități mici de hidrogen produc cantități enorme de energie: energia Soarelui provine de fapt din fuziunea nucleară a hidrogenului; cu toate acestea, este un proces tehnologic complicat de gestionat pe Pământ și face încă obiectul unor cercetări intense.

În rezumat, există în prezent patru forme de utilizare a hidrogenului pentru producerea de energie:

Prin combinarea chimică a H ₂ cu O ₂ a aerului prin arzătoare convenționale și cu procese catalitice, așa cum se întâmplă la motoarele cu ardere internă, permițând, de asemenea, o aplicare largă în mediul casnic.
Electrochimic combinarea cu _H2 O ₂ fără a genera flăcări direct produc electricitate intr - un reactor cunoscut sub o celulă de combustibil (sau celulă) .
Prin combinarea nucleelor de hidrogen într-un reactor numit Tokamak , în timpul procesului cunoscut sub numele de fuziune nucleară .
Prin combinarea chimică H ₂ cu O ₂ într - un mediu apos într - un cazan neconvențional pentru a produce abur motiv, în ciclul cunoscut sub numele de Chan K'iin. ^[10]

Alte probleme relevante cu H ₂ sunt stocarea și transportul acestuia. Transportul poate avea loc în buteliile de gaz comprimat sau lichefiat sau prin rețele dedicate, așa cum se întâmplă în prezent pentru metan. Puteți avea depozitare sub presiune în butelii de la 200 bar până la 700 bar (încă în așteptarea aprobării) sub formă lichidă necesită temperaturi de -253 ° C în cilindri perfect izolați. O altă formă de depozitare constă în reacția chimică reversibilă cu diferite substanțe care formează hidruri metalice sau în stare lichidă sub formă de amoniac NH ₃ la o temperatură de -33,4 ° C.

Alte utilizări

Sonda meteo umplută cu dihidrogen.

În sudură și ca agent de reducere a mineralelor metalice.
În propulsia aeronautică și spațială ca combustibil pentru rachete și purtători de spațiu (în stare lichidă).
Ca agent frigorific la generatoarele de centrale electrice, deoarece gazul este cel mai mare cu conductivitate termică.
Hidrogenul lichid este utilizat în cercetarea criogenică , care include studii de superconductivitate .
Echilibrul temperaturii al hidrogenului punctului triplu este un punct fix definit în STI-90 scara de temperatură.
Rotirea moleculei de hidrogen poate fi aliniată omogen prin unde de radiofrecvență . Această proprietate stă la baza rezonanței magnetice nucleare , printr-un dispozitiv radiografic capabil să obțină imagini și să colecteze informații în funcție de viteza diferită de recuperare a rotirii originale a moleculelor de hidrogen (prezente în apă) în țesuturile unei ființe vii. ..
Deuteriul este utilizat în aplicații nucleare ca moderator pentru a încetini neutronii; compușii deuteriu sunt utilizați în chimie și biologie , în special în cercetarea în domeniul efectelor izotopice.
Tritiul ⁽³ H) este produs în reactoare nucleare și este utilizat la producerea de bombe cu hidrogen , ca marcaj radio în științele biologice și în cinetica chimică și ca sursă de radiație în vopselele luminescente.
O consecință de obicei negativă, dar uneori dorită, a hidrogenului este acțiunea sa fragilă asupra metalelor. Datorită dimensiunii sale atomice reduse, este fixat pe atomii de fier din interiorul spațiilor interstițiale ale rețelei moleculare și contribuie la reducerea semnificativă a valorii γ _s (energia de creare a unei interfețe), favorizând defalcarea unei piese pentru oboseală statică .
Fiind de aproape cincisprezece ori mai ușor decât aerul, a fost folosit ca agent pentru ridicarea baloanelor și a dirijabililor. După dezastrul din 6 mai 1937 al dirijabilului LZ 129 Hindenburg (plin cu hidrogen), care a ucis 35 de pasageri, opinia publică a devenit convinsă că gazul este prea periculos pentru a-l folosi în continuare în acest domeniu. Este de preferat să se utilizeze heliu pentru umplerea dirijabilelor (chiar dacă este mai greu decât hidrogenul și, prin urmare, oferă mai puțină ridicare), deoarece, spre deosebire de hidrogen, heliul este un gaz inert și, prin urmare, nu arde. Cu toate acestea, hidrogenul este încă utilizat în baloane și sondele meteorologice.
În 1930, în Verrès, în Valea Aosta, cu excesul de energie produsă de fabrica companiei Castel Verrès, a fost creat un departament electrochimic folosind convertoare rotative și o rețea de platină foarte rezistentă la coroziune, din această procedură cu tehnica electrolizei s-a obținut hidrogen. într-o stare de puritate foarte mare care a fost transportată într-o conductă de hidrogen, a traversat întreaga țară și a fost apoi adusă la uzina La Chimica din Verrès, una dintre particularitățile instalației a fost conducta de hidrogen, prima din Italia care transportă hidrogen cu o conductă subterană, producția a fost foarte mare și s-a ridicat la 42 000 m³ pe zi, această operațiune a permis producția de îngrășăminte speciale, depășind producția de Montecatini în câțiva ani. Toate aceste companii făceau parte din grupul industrial cu sediul în Milano Costruzioni Brambilla, iar în fruntea grupului se afla arhitectul Enrico Brambilla. ^[11] ^[12]

Le caratteristiche di solubilità e adsorbimento dell'idrogeno con vari metalli sono molto importanti nella metallurgia (alcuni metalli possono essere indeboliti dall'idrogeno) e nello sviluppo di forme sicure di immagazzinamento per un utilizzo come combustibile. L'idrogeno è altamente solubile in molti composti formati da lantanoidi e metalli del blocco d ^[13] , e può sciogliersi nei metalli cristallini e in quelli amorfi ^[14] . La solubilità dell'idrogeno nei metalli è influenzata dalle distorsioni locali e dalle impurezze del reticolo cristallino del metallo. ^[15]

Precauzioni

Combustione

Il diidrogeno è un gas altamente infiammabile e brucia in aria , con la quale forma miscele esplosive a concentrazioni dal 4 al 74,5% (parti di diidrogeno su 100 parti d'aria, a pressione atmosferica) e in atmosfera di cloro dal 5 al 95%. Reagisce inoltre violentemente con il cloro e il fluoro . Basta liberare una fuga di H ₂ a contatto con O ₂ per innescare una violenta esplosione oppure una fiamma invisibile e pericolosa che produce acqua in gas.

Le miscele di diidrogeno detonano molto facilmente a seguito di semplici scintille o, se in alta concentrazione di reagenti, anche solo per mezzo della luce solare in quanto il gas reagisce violentemente e spontaneamente con qualsiasi sostanza ossidante .
La temperatura di autoignizione del diidrogeno in aria (21% di O ₂ ) è di 500 °C circa.

L' entalpia della combustione del diidrogeno è −286 kJ/mol e la reazione di combustione in aria è la seguente:

{\ce {2 H2(g) + O2(g) -> 2 H2O(l) +572 kJ/mol}}

{\ce {2 H2(g) + O2(g) -> 2 H2O(l) +572 kJ/mol}}

{\ce {2 H2(g) + O2(g) -> 2 H2O(l) +572 kJ/mol}}

Quando si mescola con il diossigeno in un ampio intervallo di proporzioni, il diidrogeno esplode. All'aria il diidrogeno arde violentemente. Le fiamme di diossigeno e diidrogeno puro sono invisibili all' occhio umano; per questo motivo, è difficile identificare visivamente se una fuga di diidrogeno sta bruciando. Le fiamme visibili nella fotografia dell'incidente al dirigibile Hindenburg sono dovute alla combustione del diidrogeno insieme ai materiali di rivestimento dell'aeronave, che contenevano carbonio e polveri piroforiche di alluminio , così come altri materiali infiammabili ^[16] . Indipendentemente dalle cause di questo incendio, è chiaro che si produsse l'innesco del diidrogeno, dal momento che in assenza di questo gas il rivestimento di copertura del dirigibile avrebbe impiegato delle ore a bruciare ^[17] . Altra caratteristica dei fuochi alimentati dal diidrogeno è che le fiamme tendono a salire rapidamente con il gas attraverso l'aria (come si può vedere nella fotografia dell'incidente all'Hindeburg), causando danni minori dei fuochi alimentati da idrocarburi . Infatti i due terzi dei passeggeri del dirigibile sopravvissero all'incendio, e molti morirono per la caduta dall'alto o per l'incendio della benzina ^[18] .

L'H ₂ reagisce direttamente con altri elementi ossidanti. Può produrre una reazione spontanea e violenta a temperatura ambiente in presenza di cloro o fluoro , con la formazione dei corrispondenti alogenuri di idrogeno: cloruro di idrogeno e fluoruro di idrogeno .

Tossicità dell'acqua pesante

Va distinto il simbolo ² H con quello H ₂ del gas biatomico. ² H è il deuterio (D), un isotopo stabile dell'idrogeno formato da un protone e un neutrone che può essere utilizzato per arricchire l'acqua, generando acqua pesante (o ossido di deuterio ) D ₂ O che ad alte concentrazioni è tossica per molte specie.

Citazioni letterarie

All'idrogeno è dedicato uno dei racconti de " Il sistema periodico " di Primo Levi .

Note

^ Detto anche protio .
^ Rolla , p. 278 .
^ ^a ^b Rolla , p. 279 .
^ Vedere sotto alla sezione "Diidrogeno" .
^ Rolla , p. 282 .
^ ( EN ) Hydrogen , GESTIS Substance Database, IFA . URL consultato il 31 gennaio 2019 .
^ ( EN ) Hubblesite - Hubble's Festive View of a Grand Star-Forming Region
^ ( EN ) Los Alamos National Laboratory – Hydrogen , su periodic.lanl.gov . URL consultato il 15 agosto 2009 .
^ ( EN ) Joseph Rom, The Hype about Hydrogen, Fact and Fiction in the Race to Save the Climate , New York, Island Press, 2004, ISBN 1-55963-704-8 .
^ ( EN ) Ciclo Chan K'iin , su energia.inf.cu . URL consultato il 2 ottobre 2009 (archiviato dall' url originale il 14 dicembre 2010) .
^ La Brambilla di Ezio Alliod e Ezia Bovo casa editrice Musumeci Aosta
^ articolo del Cittadino di Monza e Brianza intervista sulle ricerche di Paolo Rubagotti studente ITIS Fermi Desio
^ ( EN ) Takeshita T.; Wallace WE; Craig RS, Hydrogen solubility in 1:5 compounds between yttrium or thorium and nickel or cobalt , in Inorg Chem , vol. 13, n. 9, 1974, p. 2283.
^ ( EN ) Kirchheim R.; Mutschele T.; Kieninger W., Hydrogen in amorphous and nanocrystalline metals , in Mater. Sci. Eng. , vol. 26, 1988, pp. 457-462.
^ ( EN ) R. Kirchheim, Hydrogen solubility and diffusivity in defective and amorphous metals , in Prog. Mater. Sci. , vol. 32, n. 4, 1988, pp. 262-325.
^ A. Brain, Van Vorst, WD, The Hindenburg tragedy revisited: the fatal flaw exposed , in International Journal of Hydrogen Energy , vol. 24, n. 5, 1999, pp. 399-403.
^ ( EN ) John Dziadecki, Hindenburg Hydrogen Fire , su spot.colorado.edu , 2005. URL consultato il 15 agosto 2009 .
^ ( EN ) The Hindenburg Disaster , su hydropole.ch , Swiss Hydrogen Association. URL consultato il 15 agosto 2009 (archiviato dall' url originale il 10 febbraio 2008) .

Bibliografia

Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
R. Barbucci, A. Sabatini, P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi , Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998 (archiviato dall' url originale il 22 ottobre 2010) .
Luigi Rolla, Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori , 29ª ed., Dante Alighieri, 1987.
( EN ) Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Charlet R. Lindley, Industrial organic chemistry , 4ª ed., Wiley-VCH, 2003, pp. 26-29, ISBN 3-527-30578-5 .
La Brambilla di Ezio Alliod e Ezia Bovo casa editrice Musumeci Aosta

Voci correlate

Altri progetti

Wikiquote contiene citazioni sull' idrogeno
Wikizionario contiene il lemma di dizionario « idrogeno »
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sull' idrogeno

Collegamenti esterni

idrogeno , su Treccani.it – Enciclopedie on line , Istituto dell'Enciclopedia Italiana .
( EN ) Idrogeno , su Enciclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
Preparazione dell'idrogeno , su itchiavari.org .
Preparazione di idrogeno da alluminio in ambiente acido e basico , su itchiavari.org .
( EN ) Idrogeno , su WebElements.com .
( EN ) Idrogeno , su EnvironmentalChemistry.com .
Gli elementi , su education.jlab.org .
L'idrogeno come combustibile , su hforo.org .
( EN ) La bufala dell'idrogeno , su thenewatlantis.com .

Controllo di autorità	Thesaurus BNCF 18656 · LCCN ( EN ) sh85063416 · GND ( DE ) 4064784-5 · BNF ( FR ) cb120632855 (data) · BNE ( ES ) XX527582 (data) · NDL ( EN , JA ) 00571624

Portale Chimica : il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia

[1] Detto anche protio .

[2] Rolla , p. 278 .

[Rolla279-3] Rolla , p. 279 .

[4] Vedere sotto alla sezione "Diidrogeno" .

[5] Rolla , p. 282 .

[6] ( EN ) Hydrogen , GESTIS Substance Database, IFA . URL consultato il 31 gennaio 2019 .

[7] ( EN ) Hubblesite - Hubble's Festive View of a Grand Star-Forming Region

[8] ( EN ) Los Alamos National Laboratory – Hydrogen , su periodic.lanl.gov . URL consultato il 15 agosto 2009 .

[9] ( EN ) Joseph Rom, The Hype about Hydrogen, Fact and Fiction in the Race to Save the Climate , New York, Island Press, 2004, ISBN 1-55963-704-8 .

[10] ( EN ) Ciclo Chan K'iin , su energia.inf.cu . URL consultato il 2 ottobre 2009 (archiviato dall' url originale il 14 dicembre 2010) .

[11] La Brambilla di Ezio Alliod e Ezia Bovo casa editrice Musumeci Aosta

[12] rticolo del Cittadino di Monza e Brianza intervista sulle ricerche di Paolo Rubagotti studente ITIS Fermi Desio

[Takeshita-13] ( EN ) Takeshita T.; Wallace WE; Craig RS, Hydrogen solubility in 1:5 compounds between yttrium or thorium and nickel or cobalt , in Inorg Chem , vol. 13, n. 9, 1974, p. 2283.

[Kirchheim1-14] ( EN ) Kirchheim R.; Mutschele T.; Kieninger W., Hydrogen in amorphous and nanocrystalline metals , in Mater. Sci. Eng. , vol. 26, 1988, pp. 457-462.

[Kirchheim2-15] ( EN ) R. Kirchheim, Hydrogen solubility and diffusivity in defective and amorphous metals , in Prog. Mater. Sci. , vol. 32, n. 4, 1988, pp. 262-325.

[Bain-16] A. Brain, Van Vorst, WD, The Hindenburg tragedy revisited: the fatal flaw exposed , in International Journal of Hydrogen Energy , vol. 24, n. 5, 1999, pp. 399-403.

[17] ( EN ) John Dziadecki, Hindenburg Hydrogen Fire , su spot.colorado.edu , 2005. URL consultato il 15 agosto 2009 .

[18] ( EN ) The Hindenburg Disaster , su hydropole.ch , Swiss Hydrogen Association. URL consultato il 15 agosto 2009 (archiviato dall' url originale il 10 febbraio 2008) .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]