Introdução à Química/Hidrogênio

Hidrogênio O hidrogênio é um elemento químico de símbolo H, número atômico 1 (1 próton e 1 elétron) e com massa atómica 1 u. Na temperatura ambiente é um gás diatômico (H₂), inflamável, incolor e inodoro.

O hidrogênio é o elemento químico mais abundante do Universo, existindo nas estrelas em grande quantidade no estado de plasma. Aparece também em milhões de substâncias, como por exemplo na água e nos compostos denominados orgânicos, e é capaz de reagir com a maioria dos elementos.

O núcleo do isótopo menos abundante é formado por um único próton e nenhum neutron. Entretanto, existem outros dois isótopos: o deutério, que tem um neutron e o trítio que tem dois. Em 2001 e 2003 foram criados, respectivamente, os isótopos ⁵H e ⁷H.

Obtenção

A fonte mais comum de hidrogênio na Terra é a água, composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (H₂O). Outra fonte importante são as substâncias formadas principalmente de carbono e hidrogênio que são os compostos orgânicos, incluindo todas as formas de vida conhecidas, os combustíveis fósseis e o gás natural. O metano, produto da decomposição orgânica, está adquirindo uma crescente importância como fonte de hidrogênio.

O hidrogênio pode ser obtido de várias formas:

Eletrólise da água; atualmente se investiga a fotólise da água.
Reação de hidrocarbonetos com vapor de água.
Ataque a metais com hidróxido de sódio, potássio.
Ataque a metais (Zn e Al) com ácidos sulfúrico ou clorídrico.

Pesquisadores investigam outros métodos para a obtenção do hidrogênio, como a intervenção de algas verdes.

Aplicações

Industrialmente são necessárias grandes quantidades de hidrogênio, principalmente no processo de Haber, para a obtenção de Amônia, na hidrogenação de graxas e azeites, e na obtenção de metanol. Outros usos que podem-se citar são:

Produção de ácido clorídrico.
Combustível para foguetes.
Redução de minerais metálicos.
O hidrogênio líquido apresenta aplicações em criogenia e supercondutividade.
Devido a sua leveza era usado como gás de enchimento de balões e dirigíveis; após o desastre do dirigível Hindenburg abandonou-se seu uso devido sua grande inflamabilidade.
O trítio é produzido nas reações nucleares e é empregado na construção de bombas de hidrogênio. Também se utiliza como fonte de radiação em pinturas luminosas e como marcador nas ciências biológicas.
O deutério possui aplicações nucleares como moderador, como constituinte da água pesada.

O hidrogênio pode ser usado em motores de combustão interna. Células de combustível em desenvolvimento parecem que serão capazes de oferecer uma alternativa limpa e econômica aos motores de combustão interna.

Implicações ambientais

O hidrogênio é um gás extremamente inflamável. Reage violentamente com o flúor e o cloro, especialmente com o primeiro, com o qual a reação é tão rápida e imprevisível que não se pode controlar. Também é perigosa sua despressurização rápida, já que diferentemente dos outros gases, a sua expansão acima de -40ºC ocorre com aquecimento, podendo inflamar-se. A água pesada é tóxica.