Més informació sobre l'hidrogen

L'hidrogen és l'element químic més lleuger de l'univers i és capaç d'unir-se amb altres àtoms d'hidrogen, formant un gas que té diversos usos.

Imatge de Florencia Viadana a Unsplash

L'hidrogen és l'element químic amb la massa atòmica més petita (1 u) i el nombre atòmic més petit (Z=1) entre tots els elements coneguts fins ara. Tot i situar-se en el primer període de la família IA (metalls alcalins) de la Taula Periòdica, l'hidrogen no té característiques físiques i químiques semblants als elements d'aquesta família i, per tant, no en forma part. En general, l'hidrogen és l'element més abundant a tot l'univers i el quart element més abundant al planeta Terra.

L'hidrogen té característiques úniques, és a dir, no s'assembla a cap altre element químic conegut pels humans. L'hidrogen participa habitualment en la composició de diversos tipus de substàncies orgàniques i inorgàniques, com el metà i l'aigua, quan no forma part de substàncies químiques, es troba exclusivament en forma gasosa, la fórmula de la qual és H2.

En el seu estat natural i en condicions normals, l'hidrogen és un gas incolor, inodor i insípid. Es tracta d'una molècula amb una gran capacitat per emmagatzemar energia i per aquest motiu s'ha investigat àmpliament el seu ús com a font renovable d'energia elèctrica i tèrmica.

Descobriment de l'hidrogen

A mitjans del segle XVI, Pareselsvs va decidir fer reaccionar alguns metalls amb àcids, i va acabar obtenint hidrogen. Encara que s'havia provat prèviament, Henry Cavendish va aconseguir separar l'hidrogen dels gasos inflamables i el va considerar un element químic el 1766.

Al no ser un metall, i molt menys un no metall compon la seva peculiaritat a la Taula Periòdica. El 1773, Antoine Lavoisier va donar a la substància química el nom d'hidrogen, que deriva del grec. hidràulica i gens, i significa generador d'aigua.

hidrogen a la natura

L'hidrogen forma part de la composició química de diverses substàncies orgàniques (proteïnes, hidrats de carboni, vitamines i lípids) i inorgàniques (àcids, bases, sals i hidrurs);
A l'aire atmosfèric, està present en forma gasosa, representada per la forma molecular H2, que es forma a través de l'enllaç covalent entre dos àtoms d'hidrogen;
L'hidrogen també constitueix molècules d'aigua, un recurs important per a la vida.

fonts d'hidrogen

A la Terra, l'hidrogen no es troba en la seva forma més pura, sinó en la seva forma combinada (hidrocarburs i derivats). Per aquest motiu, l'hidrogen s'ha d'extreure de diverses fonts. Les principals fonts d'hidrogen són:

Gas Natural;
etanol;
metanol;
Aigua;
Biomassa;
metà;
algues i bacteris;
Gasolina i dièsel.

Característiques de l'hidrogen atòmic

Té tres isòtops (àtoms amb el mateix nombre atòmic i diferents nombres de massa), és a dir, proti (1H1), deuteri (1H2) i triti (1H3);
Disposa només d'un nivell electrònic;
Té un sol protó al seu nucli;
Només té un electró al seu nivell electrònic;
El nombre de neutrons depèn de l'isòtop: proti (0 neutrons), deuteri (1 neutrons) i triti (2 neutrons);
Té un dels radis atòmics més petits de la Taula Periòdica;
Té una electronegativitat més gran que qualsevol element metàl·lic;
Té un potencial d'ionització més gran que qualsevol element metàl·lic;
És un àtom capaç de transformar-se en un catió (H+) o un anió (H-).

L'estabilitat de l'àtom d'hidrogen s'aconsegueix quan rep un electró a la capa de valència (la capa més externa d'un àtom). En els enllaços iònics, l'hidrogen interacciona exclusivament amb un metall, obtenint-ne un electró. En els enllaços covalents, l'hidrogen comparteix el seu electró amb un ametal o amb si mateix, formant enllaços simples.

Característiques de l'hidrogen molecular (H2)

A temperatura ambient sempre es troba en estat gasós;
És un gas inflamable;
El seu punt de fusió és de -259,2°C;
El seu punt d'ebullició és de -252,9 °C;
Té una massa molar igual a 2 g/mol, sent el gas més lleuger;
Té un enllaç covalent sigma, tipus s-s, entre els dos àtoms d'hidrogen implicats;
Entre àtoms, hi ha compartició de dos electrons;
Té una geometria molecular de tipus lineal;
Les seves molècules són no polars;
Les seves molècules interaccionen mitjançant forces dipols induïdes.

L'hidrogen molecular té una gran afinitat química amb diversos compostos. Aquesta propietat fa referència a la capacitat d'una substància per reaccionar amb una altra, perquè encara que dues o més substàncies es posen en contacte, però no hi ha afinitat entre elles, la reacció no es produirà. D'aquesta manera, participa en reaccions com la hidrogenació, la combustió i l'intercanvi simple.

Formes d'obtenir hidrogen molecular (H2)

mètode físic

L'hidrogen molecular es pot obtenir de l'aire atmosfèric, ja que és un dels gasos presents en aquesta mescla. Per a això, cal sotmetre l'aire atmosfèric al mètode de liqüefacció fraccionada i després a la destil·lació fraccionada.

mètode químic

L'hidrogen molecular es pot obtenir mitjançant reaccions químiques específiques, com ara:

Intercanvi simple: reacció en la qual un metall no noble (Me) desplaça l'hidrogen present en un àcid inorgànic (HX), formant qualsevol sal (MeX) i hidrogen molecular (H2):

Me + HX → MeX + H2

Hidratació del carbó de coc (subproducte del carbó): en aquesta reacció el carboni (C) del carbó interacciona amb l'oxigen de l'aigua (H2O), formant monòxid de carboni i el gas hidrogen:

C + H2O → CO + H2

Electròlisi de l'aigua: quan l'aigua és sotmesa al procés d'electròlisi, es produeix la formació d'oxigen i gasos d'hidrogen:

H2O(1) → H2(g) + O2(g)

Utilitats d'hidrogen

Combustible per a coets o cotxes;
Les torxes d'arc (utilitzen energia elèctrica) per tallar metalls;
Soldadures;
Síntesis orgàniques, més precisament en reaccions d'hidrogenació d'hidrocarburs;
Reaccions orgàniques que transformen els greixos en olis vegetals;
Producció d'halogenurs d'hidrogen o àcids hidrogenats;
Producció d'hidrurs metàl·lics com l'hidrur de sodi (NaH).

Bomba d'hidrogen

La bomba d'hidrogen, bomba H o bomba termonuclear és la bomba atòmica que té el major potencial de destrucció. El seu funcionament prové d'un procés de fusió nuclear, per això també es pot anomenar bomba de fusió.

L'explosió d'una bomba d'hidrogen és el resultat del procés de fusió, que té lloc a temperatures molt elevades, aproximadament 10 milions de graus centígrads. El procés de producció d'aquesta bomba comença amb la unió d'isòtops d'hidrogen, anomenats proti, deuteri i triti. La unió dels isòtops d'hidrogen fa que el nucli de l'àtom generi encara més energia, perquè es formen nuclis d'heli, la massa atòmica dels quals és 4 vegades més gran que la de l'hidrogen.

Així, el nucli que era lleuger es torna pesat. Per tant, el procés de fusió nuclear és milers de vegades més violent que el de fissió. La força d'una bomba d'hidrogen pot arribar als 10 milions de tones de dinamita, alliberant material radioactiu i radiació electromagnètica a un nivell molt superior al de les bombes atòmiques.

La primera prova d'una bomba d'hidrogen, l'any 1952, va alliberar una quantitat d'energia equivalent a uns 10 milions de tones de TNT. Cal destacar que aquest tipus de reaccions és la font d'energia d'estrelles com el Sol. Està composta per un 73% d'hidrogen, un 26% d'heli i un 1% d'altres elements. Això s'explica pel fet que al seu nucli es produeixen reaccions de fusió, en què els àtoms d'hidrogen es fusionen per formar àtoms d'heli.

Dades divertides sobre l'hidrogen

L'hidrogen molecular és més lleuger que l'aire i va ser utilitzat en dirigibles rígids pel comte alemany Ferdinand von Zeppelin, d'aquí el nom de les aeronaus;
L'hidrogen molecular pot ser sintetitzat per alguns bacteris i algues;
L'hidrogen es pot utilitzar en la producció de combustible d'energia neta;
El gas metà (CH4) és una font d'hidrogen cada cop més important.

lovesouthernsocial.com