HIDROGÊNIO: elemento 1

Nome em outras línguas  Croata Vodik
 Dinamarquês hydrogen
 Holandês waterstof
 Finlandês vety
 Francês hydrogènes
 Alemão Wasserstoff
 Italiano idrogeno
 Norueguês hydrogen
 Português hidrogénio
 Espanhol hidrógeno
 Sueco väte
Símbolo: H Número atômico: 1
Peso atômico: 1,00794 Elétrons: 1s1
História
O nome (gerador de água) foi dado por Lavoisier. Em 1776, Cavendish descobriu que era um elemento distinto.

Disponibilidade
É o elemento mais abundante no universo. Todos os demais foram formados a partir dele ou de outros elementos que o hidrogênio formou. Estima-se que o hidrogênio representa cerca de 90% dos átomos do universo e 75% da sua massa.

É o elemento básico das estrelas, que liberam enormes quantidades de energia pela reação de fusão de átomos de hidrogênio para formar o hélio.

É o componente principal de Júpiter e outros planetas gigantes. No interior do planeta, depois de certa profundidade, a pressão é tamanha que o hidrogênio molecular sólido é convertido em hidrogênio metálico. Este último já foi obtido em laboratório.

Não é encontrado puro no ambiente terrestre (na realidade existe na atmosfera, mas com menos de 1 ppm em volume).

Produção
Em pequenas quantidades, pode ser obtido pela reação de ácidos com metais. Exemplo:
Fe + H2SO4 ® FeSO4 + H2.

Ou pela reação do hidreto de cálcio com água:
CaH2 + 2H2O ® Ca(OH)2 + 2H2.

Industrialmente pode ser produzido pela decomposição de hidrocarbonetos sob ação do calor.

Propriedades

Grandeza Valor Unidade
Massa molecular 2,016 g/mol
Massa específica do gás (0ºC e 1 atm) 0,09 kg/m3
Idem, a 15ºC e 1 atm 0,085 kg/m3
Idem, na temp ebulição e 1 atm 1,312 kg/m3
Massa esp do liq na temp ebulição e 1 atm 70,973 kg/m3
Ponto de fusão (1 atm) -259,14 °C
Calor de fusão (H2) 0,117 kJ/mol
Ponto de ebulição (1 atm) -252,87 °C
Calor de vaporização (H2) 0,91 kJ/mol
Calor de atomização 218 kJ/mol
Temperatura crítica -240 °C
Pressão crítica 1298 kPa
Massa específica crítica 30,09 kg/m3
Temperatura do ponto tríplice -259,3 ºC
Pressão do ponto tríplice 7,2 kPa
Cp (a 100 kPa e 25ºC) 0,029 kJ/(mol ºC)
Cv (a 100 kPa e 25ºC) 0,021 kJ/(mol ºC)
Relação Cp / Cv (a 100 kPa e 25ºC) 1,384 -
Viscosidade a 0ºC e 1 atm 0,0000892 Poise
Condutividade térmica a 0ºC e 1 atm 0,168 W/(m °C)
Solubilidade em água a 0ºC e 1 atm 0,0214 vol/vol
Temperatura de auto-ignição 560 ºC
Eletronegatividade 2,20 Pauling
Estados de oxidação +1, -1 -
Obs:

1 atm = 101,325 kPa (pressão atmosférica normal).

Cp, Cv: calores específicos a pressão constante e a volume constante.

1 Poise = 10-1 N s / m2.
Compostos e/ou reações - alguns exemplos
Na Terra, o principal composto é formado com o oxigênio, isto é, água. Também existe em substâncias orgânicas, no petróleo, no carvão.

Combina-se com vários outros elementos, algumas vezes de forma explosiva.

Reação com oxigênio: 2H2 + O2 ® 2H2O

Reação com halogênios (exemplo): H2 + F2 ® 2HF

Aplicações
Produção de amônia (processo Haber), hidrogenação de óleos e gorduras comestíveis, produção de metanol, redução de minerais metálicos, soldas, remoção de enxofre de óleo combustível e gasolina, análises químicas, fabricação de semicondutores, tratamento térmico de metais, combustível para foguetes, células de combustível, etc.

É o gás de menor massa específica e, por isso, foi muito usado em balões e dirigíveis até certa época. Mas é perigoso por ser bastante inflamável. O histórico incêndio do dirigível alemão Hindenburg em 1937, que marcou o fim da era desse tipo de transporte, é o exemplo clássico, embora alguns estudiosos digam que outros materiais inflamáveis contribuíram para a tragédia, além dos cerca de 212000 metros cúbicos de hidrogênio que o artefato continha.

O seu ponto de ebulição é cerca de 20°C acima do zero absoluto e, assim, tem importantes aplicações em criogenia.

Poder calorífico de um combustível é a quantidade de calor, por unidade de massa, gerada pela queima do mesmo. Veja a comparação do hidrogênio com alguns combustíveis comuns (em kcal/kg).
Hidrogênio Propano Gasolina Querosene Óleo diesel Álcool
34500 11950 11000 10800 10600 7200
Por ser o combustível de maior poder calorífico, é usado em foguetes espaciais, onde o fator peso é decisivo. Mas exige uma tecnologia sofisticada, pois é extremamente inflamável, vaza com facilidade e a armazenagem em grandes quantidades no estado líquido é problemática.
O hidrogênio e o futuro
Alguns dizem que o hidrogênio é o combustível do futuro. Além do alto poder calorífico, o produto da combustão é água, não poluente portanto. Ao contrário do petróleo, gás natural, carvão, madeira e outros, ele não é encontrado de forma livre. É preciso energia para produzi-lo. E, é claro, a energia que ele pode fornecer não pode ser maior do que a energia gasta na produção. Assim, os meios de produção devem usar fontes limpas de energia. Um bom tema para estudos e teses, que poderá ser oportunamente colocado neste site.

Isótopos
O deutério (2H) é usado em reatores nucleares como moderador de nêutrons. O trítio (3H) é gerado em reatores nucleares e usado em bombas de fissão.

Simb % natural Massa Meia vida Decaimento
1H 99,985 1,0078 Estável -
2H 0,015 2,0141 Estável -
3H 0 3,0160 12,3 a b- p/ 3He
A coluna % natural indica o teor encontrado no elemento natural. Valor nulo indica produção artificial. Símbolos para tempos de meia vida: s (segundo), m (minuto), h (hora), d (dia), a (ano).

Espectros:


VGL System


Espectro de emissão


Espectro de absorção