Hydrogène Article, Signification, Explication
proton et d'un électron. C'est donc le plus léger atome existant.
Sur terre et hormis les composés avec d'autres atomes, il se présente le plus souvent sous la forme d'un gaz : le dihydrogène (H2) L'hydrogène est présent dans de nombreuses molécules : eau, sucre, protéines, hydrocarbures.
Il est également le principal constituant du Soleil et de la plupart des étoiles, dont l'énergie provient de réactions de fusion thermonucléaire de l'hydrogène.
Étonnamment, l'hydrogène est un métal : lorsqu'il est sous forme solide (très hautes pressions et très basses températures), il cristallise avec une liaison métallique. Dans le tableau périodique des éléments, il est d'ailleurs dans la colonne des métaux alcalins. N'étant toutefois pas présent à l'état solide sur Terre, il n'est toutefois pas considéré comme un métal en chimie.
| Table of contents |
|
2 Applications 3 Histoire 4 Occurrence 5 Composés 6 Formes 7 Isotopes 8 Précautions 9 L'atome d'hydrogène 10 Liens externes |
Caractéristiques principales
L'hydrogène est l'élément chimique le plus simple; son isotope le plus commun est constitué seulement d'un proton et d'un électron. C'est donc le plus léger atome existant.
Sur terre et hormis les composés avec d'autres atomes, il se présente le plus souvent sous la forme d'un gaz : le dihydrogène. Sous des très faibles pressions, comme celles qui existent dans l'espace, l'hydrogène a tendance à exister sous forme d'atomes individuels, simplement parce qu'il est alors improbable qu'ils entrent en collision pour se combiner. Toujours dans l'espace, les nuages de H2 sont à la base du processus de la formation des étoiles.
Cet élément joue un rôle vital dans l'univers par l'intermédiaire des réactions proton-proton et du cycle carbone-azote-oxygène, qui sont deux réactions de fusion thermonucléaire qui créent d'énormes quantités d'énergie en combinant deux atomes d'hydrogène pour former un atome d'hélium.
Des larges quantités d'hydrogène sont nécessaires dans l'industrie, notamment dans les procédé Habber de production de l'ammoniac, l'hydrogénation des graisses et des huiles et la production de méthanol.
D'autres utilisations de l'hydrogène sont :
Applications
L'hydrogène peut servir de carburant pour moteurs. Chrysler-BMW possède une flotte de voitures roulant à l'hydrogène.
Les piles à combustible sont peut-être une source d'énergie à faible prix et non-polluante.
Histoire
L'hydrogène fut reconnu comme une substance distincte en 1776 par Henry Cavendish.
Antoine Lavoisier lui donna son nom hydrogène qui vient du grec hudôr, « eau » et gennen, « générer ».
Occurrence
L'hydrogène est l'élément le plus abondant de l'univers: 75% en masse et 90% en nombre d'atome.
Cet élément se trouve en grande quantité dans les étoiles et les planètes gazeuses.
Relativement à son abondance dans l'univers, l'hydrogène est très rare dans l'atmosphère terrestre: environ 1 ppm en volume.
Sur Terre, la source la plus commune d'hydrogène est l'eau dont les molécules sont composées de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène; mais la plupart des matières organiques, comme celle qui constitue les êtres vivants, mais aussi le pétrole et le gaz naturel, sont des sources d'hydrogène. Le méthane (CHH4), qui est un produit de la décomposition des matières organiques, est une source d'hydrogène de plus en plus importante.
L'hydrogène peut être produit de plusieurs façons : l'action de la vapeur sur du carbone à haute température, le craquage des hydrocarbures par la chaleur, l'action de la soude ou de la potasse sur l'aluminium, l'électrolyse de l'eau ou par de son déplacement depuis les acides par certains métaux.
L'hydrogène brut disponible dans le commerce est généralement fabriqué par décomposition du gaz naturel.
L'hydrogène se combine avec la plupart des autres éléments car il possède une électronégativité moyenne (2,2) et peut ainsi former des composés avec des éléments métalliques ou non-métalliques.
Les composés qu'il forme avec les métaux sont appelés hydrures dans lesquels il se trouve sous forme d'ions H- qui parfois n'existe qu'en solution.
Dans les composés avec les non-métalliques, l'hydrogène forme des liaisons covalentes, car l'ion H+, qui n'est rien d'autre qu'un simple proton, a une trop forte tendance à s'associer avec les électrons.
Dans les acides en solution aqueuse, il se forme des ions H3O+, association du proton et d'une molécule d'eau.
L'hydrogène se combine avec l'oxygène pour former de l'eau (H2O), c'est un processus de combustion très énergétique qui est très explosif dans l'air.
L'oxyde de deutérium (D2O) est communément appelé eau lourde.
L'hydrogène forme une grande variété de composés avec le carbone; à cause de leur relation avec les molécules biologiques, ces composés sont appelés composés organiques et la branche de la chimie qui les concerne est la chimie organique.
L'hydrogène est le seul élément dont les isotopes ont un nom spécifique.
L'atome d'hydrogène étant l'atome le plus simple, c'est évidemment le premier qui a été étudié dans le cadre de la physique quantique.
Voir l'article détaillé Atome d'hydrogène.Composés
Formes
Sous conditions normales, le gaz hydrogène est un mélange de type de molécules qui diffèrent l'une de l'autre par le spin de leur électron et noyaux atomiques.
Ces deux formes sont appelées ortho- et para-hydrogène et la forme para n'existe pas à l'état pur.
Dans les conditions normales de température et de pression, l'hydrogène est composé à 75% de la forme ortho et à 25% de la forme para.
Ces deux formes ont des niveaux énergétiques légèrement différents et donc des propriétés physico-chimiques légèrement différentes.
Par exemple, le point de fusion et le point d'ébullition du para-hydrogène sont environ 0,1 K plus bas que ceux de l'ortho-hydrogène.Isotopes
L'isotope le plus commun de l'hydrogène, le protium (H-1), est simplement constitué d'un proton et ne possède donc pas de neutrons. C'est un isotope stable.
Le deutérium (H-2 ou D) possède un proton et un neutron. C'est aussi un isotope stable qui compose entre 0.0184 et 0.0082% de tout l'hydrogène.
Le tritium (H-3 ou T) possède un proton et deux neutrons; c'est un isotope radioactif (instable).Précautions
L'hydrogène est un gaz hautement inflammable.
Il réagit aussi violemment avec le chlore et le fluor.
L'eau lourde (D2O) est toxique pour de nombreuses espèces; mais la quantité nécessaire pour tuer un être humain est substantielle.L'atome d'hydrogène