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La comprensione e il controllo delle trasformazioni chimiche

Idrogeno

L'idrogeno (simbolo H, n. atomico 1, configurazione elettronica 1s1) è il primo elemento del sistema periodico a, anche se formalmente viene spesso collocato nel gruppo I A, di fatto non appartiene ad alcun gruppo, avendo proprietà specifiche che lo distinguono da tutti gli altri elementi. È un gas incolore, inodore e insapore, a molecola biatomica H2 (punto di fusione = −259,2 °C). punto di ebollizione = −252,7 °C). Presente in piccolissima concentrazione nell'atmosfera terrestre, è invece relativamente abbondante in forma combinata, soprattutto come acqua, H2O, e come composti organici (idrocarburi, carboidrati, lipidi, proteine ecc.), tanto che rappresenta il 15% degli atomi presenti sulla crosta terrestre. È il più abbondante elemento presente nell'Universo (ca 90% degli atomi), costituente della materia delle stelle e del gas interstellare. L'idrogeno naturale è costituito da tre isotopi: idrogeno propriamente detto o prozio 11H (99,9%), deuterio 12H (0,016%) e trizio 13H, radioattivo.

A temperatura ambiente l'idrogeno è chimicamente poco reattivo. Tuttavia, acceso all'aria brucia con fiamma azzurrognola e fortemente calorifica, reagendo con ossigeno, O, per formare acqua:

L'idrogeno forma composti binari covalenti con tutti i non metalli (numero di ossidazione, n.o., +1). Con la maggior parte dei metalli forma composti binari ionici detti idruri in cui è presente come ione H- (n.o. −1). Negli acidi l'idrogeno è presente in forma dissociabile in ioni H+ (protoni) in soluzione acquosa.

In laboratorio il metodo più comune per la preparazione dell'idrogeno è quello che si basa sulla reazione tra un metallo (per esempio, zinco, Zn) e un acido (per esempio, acido solforico, H2SO4):

La principale fonte di idrogeno è data da processi di cracking catalitico degli idrocarburi oppure dalla reazione dell’ossigeno in difetto o del vapor d’acqua con idrocarburi. Gli impieghi principali dell’idrogeno sono nelle sintesi dell’ammoniaca e del metanolo, nei processi di idrogenazione e nella saldatura e nel taglio dei metalli con la fiamma ossidrica. Allo stato liquido l’idrogeno si usa, generalmente in miscela con l’ossigeno liquido, come propellente per motori a razzo. In futuro, probabilmente, l’uso dell’idrogeno come combustibile (per esempio, come carburante per auto) aumenterà molto, perché la combustione di tale elemento libera un calore elevatissimo e produce sostanze innocue (acqua).

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