A palavra hidrogénio provém do latim(Hydrogenium) que significa “que gera água”

Historial

A palavra hidrogénio provém do latim(Hydrogenium) que significa “que gera água”.

O hidrogénio foi descoberto na primeira metade do século XVI, pelo médico e naturalista alemão Paracelso. Em 1776, H.Cavendish estabeleceu as suas propriedades específicas que o difere dos outros gases. Em 1783 Lavoisier foi o primeiro a obter o hidrogénio a partir da água e demonstrar que a água é um composto de hidrogénio com oxigênio.

O hidrogénio tem três isótopos: o prótio ¹H, o deutério ²H ou D e o trítio ³H ou T, que apresentam como número de massa 1,2 e 3 respectivamente. O prótio e o deutério são estáveis, o trítio é radioactivo, com o período de semi-desintegração igual a 12.5 anos. Nos compostos naturais, o deutério e prótio encontram-se em proporção 1:6800,porém o trítio encontra-se na Natureza nas quantidades ínfimas.

O núcleo do átomo de hidrogênio ¹H contém um protão. Os núcleos de deutério e trítio incluem, além do protão, um e dois neutrões, respectivamente.

A molécula de hidrogênio é composta por dois átomos. Indicarei algumas propriedades que caraterizam o átomo e a molécula de hidrogênio na tabela em anexo.

Ocorrência

O hidrogênio livre encontra-se na terra apenas nas quantidades insignificantes. Por vezes, desprende-se juntamente com outros gases durante as explosões vulcânicas, bem como dos poços durante a exploração do petróleo. Porém o hidrogênio é muito abundante no estado associado, isso evidencia-se pelo facto de ele constituir 1/9 da massa da água. O hidrogênio faz parte de todos os organismos vegetais e animais ,de petróleo, lenhite e hulha, de gases naturais e duma série de  minerais. O teor do hidrogênio em toda a massa da crosta terrestre, inclusive o ar e água é cerca de 1%, porém ao calcular em percentagens o número total de átomos, o conteúdo do hidrogênio na crosta terrestre já  é igual a 17% porque os átomos de hidrogênio são muito mais leves que os átomos de outros elementos, em particular, os de oxigênio e de silício (os elementos mais abundantes na crosta terrestre).

No Cosmos, o hidrogênio é o elemento mais abundante, constitui cerca de metade da massa do Sol e da maioria de outras estrelas.Ele encontra-se nas nebulosas gasosas, no gás interstelar, entra na composição de estrelas e no seio destas ocorre transformação dos núcleos de hidrogênio nos dos de hélio. Esse processo ocorre com a libertação da energia; ele serve de fonte principal da energia pra muitas estrelas, incluindo o Sol. A velocidade do processo, isto é, a quantidade dos núcleos de hidrogênio que se transformam em núcleos de hélio num metro cúbico por um segundo é pequena, portanto, a quantidade de energia libertada por um segundo numa unidade de volume é também pequena, porém devido ao valor enorme da massa do sol, a quantidade total da energia, gerada e irradiada pelo sol, é muito grande, que corresponde à diminuição da massa do sol aproximadamente em 4milhões de toneladas por segundo.

Obtenção

Na indústria, o hidrogênio é obtido, principalmente, a partir do gás natural. Esse gás, no fundo composto por metano, mistura-se com o vapor da água e com oxigênio, ao aquecer a mistura até 800-900 ºC na presença dum catalizador ocorre uma reacção  que pode ser representada da seguinte maneira:

2CH4+ O2+ 2H2O→2CO2+6H2

Depois separa-se a mistura obtida e o hidrogênio se purifica e se utiliza no lugar de obtenção, ou se transporta em garrafas de aço sob pressão elevada.

Outro método importante na obtenção do hidrogênio industrialmente é a libertação do hidrogênio a partir do gás de fornos de coque ou dos gases de refinação do petróleo. Este método se realiza pela  refrigeração profunda, durante a qual todos os gases, exceto o hidrogênio, liquescem.

A obtenção industrial do hidrogênio por eletrólise da água é limitada, nessa altura, pelo elevado custo de energia elétrica. Apenas nos países que possuem a energia elétrica barata e rede ampla nas instalações hidroelétricas, como na Noruega, a porção do hidrogénio obtido por eletrólise é relativamente alta.

Além disso, a elaboração dos eletrolisadores potentes, necessários para a obtenção industrial do hidrogênio, encontra-se ainda no estágio e experiências, porém, por causa da larga aplicação do hidrogênio como combustível, esperada num futuro próximo, os trabalhos de criação de eletrolisadores potentes são realizados de modo intensivo. Os ciclos termoelétricos parecem ter boa perspectiva. Estes ciclos não são outra coisa senão as alterações do estádio da eletrólise e dos processos químicos de alta temperatura. Durante a eletrólise duma substância inicial, se formam o hidrogênio e algum composto estranho e no decorrer do processo posterior de alta temperatura, a partir do composto formado obtém-se de novo a substância inicial.

Laboratorialmente, o hidrogênio é obtido pela eletrólise das soluções de NaOH ou KOH, utilizando soluções de concentrações correspondente à sua condutibilidade eléctrica máxima,25% e 34% respetivamente. Os eléctrodos são fabricados de níquel em folha. Este metal mesmo sendo o ânodo, não sofre corrosão nas soluções álcalis. No caso de necessidade, o hidrogênio obtido purifica-se dos vapores da água e de vestígios do oxigênio. Dos outros métodos laboratoriais, o metodo de libertação do hidrogênio a partir das soluções de ácido sulfúrico ou clorídrico pela acção do zinco sobre estes é o metodo mais divulgado e essa reacção é realizada no aparelho de kipp(figura em anexo).

Propriedades físicas e químicas

•O hidrogênio é um gás incolor e inodoro;

• À temperatura inferior a -240ºC ele liquesce sob pressão;

•A temperatura de ebulição do hidrogênio líquido é de -252.8ºC;

•Se se evaporar rapidamente esse líquido, obtém-se  o hidrogênio sólido na forma dos cristais transparentes que se fundem a -259.2ºC;

•O hidrogênio é o gás mais leve de todos os gases existentes, seu peso é 14.5 menor que o do ar;

•A massa de um litro de hidrogênio, nas condições normais, é de 0.09 g;

• O hidrogênio é muito pouco solúvel em água, mas se dissolve nas quantidades consideráveis nalguma metais, como níquel, paládio e platina por exemplo.

As propriedades químicas do hidrogênio determinam-se, num grau considerável, pela capacidade de seus átomos ceder o seu último electrão e transformar-se em iões positivos. Neste caso, revela-se  uma particularidade do átomo de hidrogênio, que o difere dos átomos de todos os elementos restantes: a ausência dos electrões intermediários entre o electrão valemtr e o núcleo. O ião hidrogênio que se forma em consequência de cedência dum electrão pelo átomo de hidrogênio, representa o protão, cujo tamanho é algumas ordens menor do que o hidrogênio, não é capaz de formar os compostos iônicos onde actuaria na qualidade do catião. Os seus compostos mesmo com os não-metais mais activos, por exemplo como o flúor, representam substâncias com ligação covalente polar.