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Hydrogène




L'atome d'hydrogène est composé d'un proton et d'un électron. C'est donc le plus léger atome existant.


Hydrogène - Hélium
H
Li  
 
 
Image:H-TableImage.png

Table Complète

Général
Nom, Symbole, Numéro Hydrogène, H, 1
Série chimique Non-métal
Groupe, Période, Bloc 1 (IA), 1, s
Masse volumique, Dureté 0.0899 kg/m3, NA
Couleur aucune
Propriétés atomiques
Masse atomique 1.00794 u
Rayon atomique (calc) 25 (53) pm
Rayon de covalence 37 pm
Rayon de van der Waals 120 pm
Configuration électronique 1s1
Électrons par niveau d'énergie 1
États d'oxydation (Oxyde) 1 (amphotère)
Structure cristalline hexagonale
Propriétés physiques
État de la matière Gaz
Température de fusion 14.025 K
Température de vaporisation 20.268 K
Volume molaire 11.42 ×10-3 m3/mol
Énergie de vaporisation 0.44936 kJ/mol
Énergie de fusion 0.05868 kJ/mol
Pression de la vapeur 209 Pa à 23 K
Vélocité du son 1270 m/s à 298.15 K
Divers
Électronégativité 2.2 (Échelle de Pauling)
Capacité calorique spécifique 14304 J/(kg*K)
Conductivité électrique __ 106/m ohm
Conductivité thermique 0.1815 W/(m*K)
1er Potentiel d'ionisation 1312 kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN demi-vie MD Ed MeV PD
1H 99,985% H est stable avec 0 neutron
2H 0,015% H est stable avec 1 neutron
3H {syn.} 12,33 ans β- 0,019 3He
4H {syn.} inconnu n 2,980 3H
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.


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.

Sommaire

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'atome 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.

Applications

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 :

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 atomes d'oxygène; mais la plupart des matières organiques, comme celle qui constitue les êtres vivants, mais aussi le pétrole et la gaz naturel, sont des sources d'hydrogène. Le méthane (CH4), 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.

Composés

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.

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 une isotope radioactif (instable).

L'hydrogène est le seul élément dont les isotopes ont un nom spécifique.

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.

Liens externes

www.periodictableonline.org H


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