Hydrogène - Hydrogen

Un atome d' hydrogène,  1 H
Tube à décharge d'hydrogène.jpg
Lueur violette dans son état plasma
Hydrogène
Apparence gaz incolore
Poids atomique standard A r, std (H) [1.007 841.008 11 ] conventionnel : 1.008
Hydrogène dans le tableau périodique
Hydrogène Hélium
Lithium Béryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon
Sodium Magnésium Aluminium Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon
Potassium Calcium Scandium Titane Vanadium Chrome Manganèse Le fer Cobalt Nickel Le cuivre Zinc Gallium Germanium Arsenic Sélénium Brome Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdène Technétium Ruthénium Rhodié Palladium Argent Cadmium Indium Étain Antimoine Tellure Iode Xénon
Césium Baryum Lanthane Cérium Praséodyme Néodyme Prométhium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutécium Hafnium Tantale Tungstène Rhénium Osmium Iridium Platine Or Mercure (élément) Thallium Mener Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Américium Curium Berkélium Californie Einsteinium Fermium Mendélévie nobélium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flérovium Moscou Livermorium Tennessine Oganesson


H

Li
– ← hydrogènehélium
Numéro atomique ( Z ) 1
Grouper groupe 1 : hydrogène et métaux alcalins
Période période 1
Bloquer   bloc-s
Configuration électronique 1s 1
Électrons par coquille 1
Propriétés physiques
Phase à  STP gaz
Point de fusion (H 2 ) 13,99  K ​(-259,16 °C, ​-434,49 °F)
Point d'ébullition (H 2 ) 20,271 K ​(−252,879 °C, ​−423,182 °F)
Densité (à STP) 0,08988 g/l
quand liquide (au  mp ) 0,07 g/cm 3 (solide : 0,0763 g/cm 3 )
quand liquide (au  pb ) 0,07099 g / cm 3
Point triple 13.8033 K, 7.041 kPa
Point critique 32,938 K, 1,2858 MPa
Température de fusion (H 2 ) 0,117  kJ/mol
Chaleur de vaporisation (H 2 ) 0,904 kJ/mol
Capacité calorifique molaire (H 2 ) 28,836 J/(mol·K)
La pression de vapeur
P  (Pa) 1 dix 100 1 kilo 10 kilos 100 000
à  T  (K) 15 20
Propriétés atomiques
États d'oxydation -1 , +1 (un oxyde amphotère )
Électronégativité Échelle de Pauling : 2,20
Énergies d'ionisation
Rayon covalent 31±  17h
Rayon de Van der Waals 120h
Lignes de couleur dans une gamme spectrale
Lignes spectrales de l'hydrogène
Autres propriétés
Occurrence naturelle primordial
Structure en cristal hexagonal
Structure cristalline hexagonale pour l'hydrogène
Vitesse du son 1310 m/s (gaz, 27 °C)
Conductivité thermique 0,1805 W/(m⋅K)
Commande magnétique diamagnétique
Susceptibilité magnétique molaire −3,98 × 10 −6  cm 3 /mol (298 K)
Numero CAS 12385-13-6
1333-74-0 (H 2 )
Histoire
Découverte Henri Cavendish (1766)
Nommé par Antoine Lavoisier (1783)
Principaux isotopes de l'hydrogène
Isotope Abondance Demi-vie ( t 1/2 ) Mode de décomposition Produit
1 heure 99,98 % stable
2 heures 0,02% stable
3 heures trace 12.32 ans β - 3 Il
Catégorie Catégorie : Hydrogène
| les références

L'hydrogène est l' élément chimique de symbole H et de numéro atomique  1. L'hydrogène est l'élément le plus léger. Dans des conditions standard, l' hydrogène est un gaz de molécules diatomiques ayant la formule H 2 . Il est incolore , inodore , non toxique et hautement combustible . L'hydrogène est la substance chimique la plus abondante dans l' univers , constituant environ 75 % de toute la matière normale . Les étoiles telles que le Soleil sont principalement composées d'hydrogène à l' état de plasma . La plupart de l'hydrogène sur Terre existe sous des formes moléculaires telles que l' eau et les composés organiques . Pour l' isotope le plus courant de l'hydrogène (symbole 1 H), chaque atome possède un proton , un électron et aucun neutron .

Dans l' univers primitif , la formation de protons, les noyaux d'hydrogène, s'est produite au cours de la première seconde après le Big Bang . L'émergence d'atomes d'hydrogène neutres dans tout l'univers s'est produite environ 370 000 ans plus tard à l' époque de la recombinaison , lorsque le plasma s'était suffisamment refroidi pour que les électrons restent liés aux protons.

L'hydrogène est non métallique , sauf à des pressions extrêmement élevées, et forme facilement une seule liaison covalente avec la plupart des éléments non métalliques, formant des composés tels que l' eau et presque tous les composés organiques . L'hydrogène joue un rôle particulièrement important dans les réactions acido-basiques car ces réactions impliquent généralement l'échange de protons entre molécules solubles. Dans les composés ioniques , l'hydrogène peut prendre la forme d'une charge négative (c'est-à-dire un anion ) où il est connu sous le nom d' hydrure , ou comme une espèce chargée positivement (c'est-à-dire un cation ) désignée par le symbole H + . Le cation H + est simplement un proton (symbole p ) mais son comportement dans les solutions aqueuses et dans les composés ioniques implique un filtrage de sa charge électrique par des molécules polaires ou des anions proches . Parce que l'hydrogène est le seul atome neutre pour lequel l' équation de Schrödinger peut être résolue analytiquement, l'étude de sa liaison énergétique et chimique a joué un rôle clé dans le développement de la mécanique quantique .

L'hydrogène gazeux a été produit artificiellement pour la première fois au début du XVIe siècle par la réaction d'acides sur des métaux. En 1766-1781, Henry Cavendish fut le premier à reconnaître que l'hydrogène gazeux était une substance discrète et qu'il produit de l'eau lorsqu'il est brûlé, propriété pour laquelle il a été nommé plus tard : en grec, l'hydrogène signifie « eau-ancien ».

La production industrielle provient principalement du reformage à la vapeur du gaz naturel, et moins souvent de méthodes plus énergivores telles que l' électrolyse de l'eau . La majeure partie de l'hydrogène est utilisée à proximité du site de production, les deux utilisations les plus importantes étant le traitement des combustibles fossiles (par exemple, l' hydrocraquage ) et la production d' ammoniac , principalement pour le marché des engrais. L'hydrogène est problématique en métallurgie car il peut fragiliser de nombreux métaux, ce qui complique la conception des pipelines et des réservoirs de stockage .

Propriétés

La combustion

Combustion de l'hydrogène avec l'oxygène de l'air. Lorsque le capuchon inférieur est retiré, permettant à l'air d'entrer par le bas, l'hydrogène dans le conteneur monte par le haut et brûle en se mélangeant à l'air.
Un objet noir en forme de coupe suspendu par son fond avec une lueur bleue sortant de son ouverture.
Le moteur principal de la navette spatiale a brûlé de l'hydrogène avec de l'oxygène, produisant une flamme presque invisible à pleine poussée.

L'hydrogène gazeux ( dihydrogène ou hydrogène moléculaire) est hautement inflammable :

2 H 2 (g) + O 2 (g) → 2 H 2 O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)

L' enthalpie de combustion est de -286 kJ/mol.

L'hydrogène gazeux forme des mélanges explosifs avec l'air à des concentrations de 4 à 74 % et avec le chlore à 5 à 95 %. Les réactions explosives peuvent être déclenchées par une étincelle, la chaleur ou la lumière du soleil. La température d' auto-inflammation de l' hydrogène , la température d'inflammation spontanée dans l'air, est de 500 °C (932 °F).

Flamme

Les flammes hydrogène-oxygène pur émettent une lumière ultraviolette et avec un mélange riche en oxygène sont presque invisibles à l'œil nu, comme illustré par le faible panache du moteur principal de la navette spatiale , par rapport au panache très visible d'un propulseur à fusée solide de la navette spatiale , qui utilise un composite de perchlorate d'ammonium . La détection d'une fuite d'hydrogène brûlant peut nécessiter un détecteur de flamme ; de telles fuites peuvent être très dangereuses. Les flammes d'hydrogène dans d'autres conditions sont bleues, ressemblant aux flammes bleues du gaz naturel. La destruction du dirigeable Hindenburg était un exemple notoire de combustion d'hydrogène et la cause est toujours débattue. Les flammes visibles sur les photographies étaient le résultat de la combustion de composés carbonés dans la peau du dirigeable.

Réactifs

H 2 n'est pas réactif par rapport aux éléments diatomiques tels que les halogènes ou l'oxygène. La base thermodynamique de cette faible réactivité est la très forte liaison HH, avec une énergie de dissociation de la liaison de 435,7 kJ/mol. La base cinétique de la faible réactivité est la nature non polaire de H 2 et sa faible polarisabilité. Il réagit spontanément avec le chlore et le fluor pour former respectivement du chlorure d' hydrogène et du fluorure d'hydrogène . La réactivité de H 2 est fortement affectée par la présence de catalyseurs métalliques. Ainsi, alors que les mélanges de H 2 avec O 2 ou l'air brûlent facilement lorsqu'ils sont chauffés à au moins 500 C par une étincelle ou une flamme, ils ne réagissent pas à température ambiante en l'absence de catalyseur.

Niveaux d'énergie des électrons

Dessin d'une grande sphère gris clair avec un quart coupé et une petite sphère noire et des nombres 1,7x10−5 illustrant leurs diamètres relatifs.
Représentation d'un atome d'hydrogène avec la taille du proton central montré, et le diamètre atomique montré comme environ deux fois le rayon du modèle de Bohr (image pas à l'échelle)

Le niveau d'énergie à l' état fondamental de l'électron dans un atome d'hydrogène est de -13,6  eV , ce qui équivaut à un photon ultraviolet d'une longueur d'onde d'environ 91  nm .

Les niveaux d'énergie de l'hydrogène peuvent être calculés assez précisément à l'aide du modèle de Bohr de l'atome, qui conceptualise l'électron comme « en orbite » autour du proton par analogie avec l'orbite terrestre du Soleil. Cependant, l'électron atomique et le proton sont maintenus ensemble par la force électromagnétique , tandis que les planètes et les objets célestes sont maintenus par la gravité . En raison de la discrétisation du moment angulaire postulée dans la mécanique quantique primitive par Bohr, l'électron dans le modèle de Bohr ne peut occuper que certaines distances autorisées du proton, et donc seulement certaines énergies autorisées.

Une description plus précise de l'atome d'hydrogène provient d'un traitement purement quantique qui utilise l' équation de Schrödinger , l' équation de Dirac ou la formulation intégrale de chemin de Feynman pour calculer la densité de probabilité de l'électron autour du proton. Les traitements les plus compliqués tiennent compte des petits effets de la relativité restreinte et de la polarisation du vide . Dans le traitement de mécanique quantique, l'électron dans un atome d'hydrogène à l'état fondamental n'a aucun moment angulaire, ce qui illustre en quoi « l'orbite planétaire » diffère du mouvement des électrons.

Isomères de spin

Le H 2 moléculaire existe sous forme de deux isomères de spin , c'est-à-dire des composés qui ne diffèrent que par les états de spin de leurs noyaux. Dans la forme orthohydrogène , les spins des deux noyaux sont parallèles, formant un état triplet de spin ayant un spin moléculaire total ; dans la forme parahydrogène les spins sont antiparallèles et forment un état singulet de spin ayant un spin . Le rapport d'équilibre de l'ortho- au para-hydrogène dépend de la température. À température ambiante ou plus chaude, l'hydrogène gazeux à l'équilibre contient environ 25 % de la forme para et 75 % de la forme ortho. La forme ortho est un état excité , ayant une énergie plus élevée que la forme para de 1,455 kJ/mol, et elle se transforme en forme para en quelques minutes lorsqu'elle est refroidie à basse température. Les propriétés thermiques des formes diffèrent car elles diffèrent dans leurs états quantiques rotationnels autorisés , ce qui entraîne des propriétés thermiques différentes telles que la capacité thermique.

Le rapport ortho-à-para dans H 2 est une considération importante dans la liquéfaction et le stockage de l' hydrogène liquide : la conversion d'ortho en para est exothermique et produit suffisamment de chaleur pour évaporer la majeure partie du liquide s'il n'est pas converti d'abord en parahydrogène au cours de la processus de refroidissement. Des catalyseurs pour l'interconversion ortho-para, tels que l'oxyde ferrique et les composés de charbon actif , sont utilisés lors du refroidissement à l'hydrogène pour éviter cette perte de liquide.

Étapes

Diagramme de phase de l'hydrogène sur des échelles logarithmiques.  Les lignes montrent les limites entre les phases, la fin de la ligne liquide-gaz indiquant le point critique.  Le point triple de l'hydrogène est juste hors échelle à gauche.
Diagramme de phase de l'hydrogène. Les échelles de température et de pression sont logarithmiques , donc une unité correspond à un changement 10x. Le bord gauche correspond à 10 5 Pa, ce qui correspond à la pression atmosphérique .

Composés

Composés covalents et organiques

Bien que H 2 ne soit pas très réactif dans des conditions standard, il forme des composés avec la plupart des éléments. L'hydrogène peut former des composés avec des éléments plus électronégatifs , comme les halogènes (F, Cl, Br, I), ou l' oxygène ; dans ces composés, l'hydrogène prend une charge positive partielle. Lorsqu'il est lié à un élément plus électronégatif, en particulier le fluor , l' oxygène ou l' azote , l'hydrogène peut participer à une forme de liaison non covalente de force moyenne avec un autre élément électronégatif avec une paire isolée, un phénomène appelé liaison hydrogène qui est essentiel à la stabilité de nombreux molécules biologiques. L'hydrogène forme également des composés avec moins d'éléments électronégatifs, tels que les métaux et les métalloïdes , où il prend une charge négative partielle. Ces composés sont souvent appelés hydrures .

L'hydrogène forme une vaste gamme de composés avec le carbone appelés hydrocarbures , et une gamme encore plus vaste avec des hétéroatomes qui, en raison de leur association générale avec les êtres vivants, sont appelés composés organiques . L'étude de leurs propriétés est connue sous le nom de chimie organique et leur étude dans le contexte des organismes vivants est connue sous le nom de biochimie . Selon certaines définitions, les composés "organiques" ne doivent contenir que du carbone. Cependant, la plupart d'entre eux contiennent également de l'hydrogène, et parce que c'est la liaison carbone-hydrogène qui donne à cette classe de composés la plupart de ses caractéristiques chimiques particulières, les liaisons carbone-hydrogène sont nécessaires dans certaines définitions du mot "organique" en chimie. Des millions d' hydrocarbures sont connus, et ils sont généralement formés par des voies compliquées qui impliquent rarement de l'hydrogène élémentaire.

L'hydrogène est hautement soluble dans de nombreux métaux des terres rares et de transition et est soluble dans les métaux nanocristallins et amorphes . La solubilité de l' hydrogène dans les métaux est influencée par des distorsions locales ou des impuretés dans le réseau cristallin . Ces propriétés peuvent être utiles lorsque l'hydrogène est purifié par passage à travers des disques de palladium chauds , mais la haute solubilité du gaz est un problème métallurgique, contribuant à la fragilisation de nombreux métaux, compliquant la conception des pipelines et des réservoirs de stockage.

Hydrures

Les composés d'hydrogène sont souvent appelés hydrures , un terme qui est utilisé assez vaguement. Le terme "hydrure" suggère que l'atome H a acquis un caractère négatif ou anionique, noté H - , et est utilisé lorsque l'hydrogène forme un composé avec un élément plus électropositif . L'existence de l' anion hydrure , suggérée par Gilbert N. Lewis en 1916 pour les hydrures de type sel des groupes 1 et 2, a été démontrée par Moers en 1920 par l'électrolyse de l' hydrure de lithium fondu (LiH), produisant une quantité stoechiométrique d'hydrogène à la anode. Pour les hydrures autres que les métaux des groupes 1 et 2, le terme est assez trompeur, compte tenu de la faible électronégativité de l'hydrogène. Une exception dans les hydrures du groupe 2 est BeH
2
, qui est polymérique. Dans l'hydrure de lithium et d'aluminium , l' AlH
4
l'anion porte des centres hydriques fermement attachés à l'Al(III).

Bien que des hydrures puissent être formés avec presque tous les éléments du groupe principal, le nombre et la combinaison des composés possibles varient considérablement ; par exemple, plus de 100 hydrures binaires de borane sont connus, mais un seul hydrure binaire d'aluminium. L' hydrure d' indium binaire n'a pas encore été identifié, bien que des complexes plus importants existent.

En chimie inorganique , les hydrures peuvent également servir de ligands pontants qui relient deux centres métalliques dans un complexe de coordination . Cette fonction est particulièrement fréquente dans les éléments du groupe 13 , notamment dans les boranes ( hydrures de bore ) et les complexes d' aluminium , ainsi que dans les carboranes en cluster .

Protons et acides

L'oxydation de l'hydrogène enlève son électron et donne H + , qui ne contient pas d'électrons et un noyau qui est généralement composé d'un proton. C'est pourquoi H+
est souvent appelé proton. Cette espèce est au centre de la discussion sur les acides . Selon la théorie acide-base de Brønsted-Lowry , les acides sont des donneurs de protons, tandis que les bases sont des accepteurs de protons.

Un proton nu, H+
, ne peut pas exister en solution ou dans des cristaux ioniques en raison de son attraction imparable vers d'autres atomes ou molécules avec des électrons. Sauf aux températures élevées associées aux plasmas, ces protons ne peuvent pas être retirés des nuages ​​d'électrons d'atomes et de molécules et y resteront attachés. Cependant, le terme "proton" est parfois utilisé de manière lâche et métaphorique pour désigner l' hydrogène chargé positivement ou cationique attaché à d'autres espèces de cette manière, et en tant que tel est noté " H+
" sans aucune implication qu'un seul proton existe librement en tant qu'espèce.

Pour éviter l'implication du « proton solvaté » nu en solution, les solutions aqueuses acides sont parfois considérées comme contenant une espèce fictive moins improbable, appelée « ion hydronium » ( H
3
O+
). Cependant, même dans ce cas, ces cations hydrogène solvatés sont conçus de manière plus réaliste comme étant organisés en grappes qui forment des espèces plus proches de H
9
O+
4
. D'autres ions oxonium se trouvent lorsque l'eau est en solution acide avec d'autres solvants.

Bien qu'exotique sur Terre, l'un des ions les plus courants dans l'univers est le H+
3
ion, connu sous le nom d' hydrogène moléculaire protoné ou le cation trihydrogène.

Isotopes

Blausen 0530 HydrogenIsotopes.png
Tube de décharge d'hydrogène (spectre)
Tube à décharge de deutérium (spectre)

L'hydrogène a trois isotopes naturels, notés 1
H
,2
H
et3
H
. D'autres noyaux très instables (4
H
à7
H
) ont été synthétisés en laboratoire mais n'ont pas été observés dans la nature.

  • 1
    H
    est l'isotope d'hydrogène le plus courant, avec une abondance de plus de 99,98 %. Parce que le noyau de cet isotope se compose d'un seul proton, on lui donne le nom formel descriptif mais rarement utilisé protium . Il est unique parmi tous les isotopes stables en ce qu'il n'a pas de neutrons ; voir diproton pour une discussion sur les raisons pour lesquelles d'autres n'existent pas.
  • 2
    H
    , l'autre isotope stable de l'hydrogène, est connu sous le nom de deutérium et contient un proton et un neutron dans le noyau. On pense que tout le deutérium de l'univers a été produit à l'époque du Big Bang et qu'il perdure depuis lors. Le deutérium n'est pas radioactif et ne représente pas un risque de toxicité significatif. L'eau enrichie en molécules contenant du deutérium au lieu de l'hydrogène normal est appelée eau lourde . Le deutérium et ses composés sont utilisés comme marqueur non radioactif dans les expériences chimiques et dans les solvants pour1
    Spectroscopie H - RMN . L'eau lourde est utilisée comme modérateur de neutrons et caloporteur pour les réacteurs nucléaires. Le deutérium est également un combustible potentiel pour la fusion nucléaire commerciale .
  • 3
    H
    est connu sous le nom de tritium et contient un proton et deux neutrons dans son noyau. Il est radioactif et se désintègre en hélium-3 par désintégration bêta avec une demi-vie de 12,32 ans. Il est si radioactif qu'il peut être utilisé dans la peinture lumineuse , ce qui le rend utile dans des choses telles que les montres. Le verre empêche la petite quantité de rayonnement de sortir. De petites quantités de tritium sont produites naturellement par l'interaction des rayons cosmiques avec les gaz atmosphériques; du tritium a également été libéré lors d'essais d'armes nucléaires . Il est utilisé dans les réactions de fusion nucléaire, comme traceur en géochimie isotopique et dans les dispositifs d' éclairage auto-alimentés spécialisés. Le tritium a également été utilisé dans des expériences de marquage chimique et biologique en tant que radiomarqueur .

Unique parmi les éléments, des noms distincts sont attribués à ses isotopes couramment utilisés aujourd'hui. Au cours des premières études sur la radioactivité, divers isotopes radioactifs lourds ont reçu leur propre nom, mais ces noms ne sont plus utilisés, sauf pour le deutérium et le tritium. Les symboles D et T (au lieu de2
H
et3
H
) sont parfois utilisés pour le deutérium et le tritium, mais le symbole P est déjà utilisé pour le phosphore et n'est donc pas disponible pour le protium. Dans ses directives de nomenclature , l' Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) autorise l'un des D, T,2
H
, et3
H
à utiliser, bien que2
H
et3
H
sont préférés.

L' atome exotique muonium (symbole Mu), composé d'un antimuon et d'un électron , est aussi parfois considéré comme un radio-isotope léger de l'hydrogène, en raison de la différence de masse entre l'antimuon et l'électron. Le muonium a été découvert en 1960. Au cours de laDurée de vie de 2,2  µs , le muonium peut entrer dans des composés tels que le chlorure de muonium (MuCl) ou le muonide de sodium (NaMu), analogues respectivement au chlorure d'hydrogène et à l'hydrure de sodium .

Histoire

Découverte et utilisation

En 1671, Robert Boyle découvre et décrit la réaction entre la limaille de fer et les acides dilués , qui aboutit à la production d'hydrogène gazeux. En 1766, Henry Cavendish fut le premier à reconnaître l'hydrogène gazeux comme une substance discrète, en nommant le gaz issu d'une réaction métal-acide "air inflammable". Il a émis l'hypothèse que "l'air inflammable" était en fait identique à la substance hypothétique appelée " phlogiston " et a découvert en 1781 que le gaz produit de l'eau lorsqu'il est brûlé. On lui attribue généralement le mérite de la découverte de l'hydrogène en tant qu'élément. En 1783, Antoine Lavoisier a donné à l'élément le nom d'hydrogène (du grec ὑδρο- hydro signifiant « eau » et -γενής gènes signifiant « ancien ») quand lui et Laplace ont reproduit la découverte de Cavendish selon laquelle l'eau est produite lorsque l'hydrogène est brûlé.

Antoine-Laurent de Lavoisier

Lavoisier a produit de l'hydrogène pour ses expériences sur la conservation de la masse en faisant réagir un flux de vapeur avec du fer métallique à travers un tube de fer incandescent chauffé dans un feu. L'oxydation anaérobie du fer par les protons de l'eau à haute température peut être schématiquement représentée par l'ensemble des réactions suivantes :

1)
2)
3)

De nombreux métaux tels que le zirconium subissent une réaction similaire avec l'eau conduisant à la production d'hydrogène.

L'hydrogène a été liquéfié pour la première fois par James Dewar en 1898 en utilisant le refroidissement régénératif et son invention, la fiole à vide . Il produisit de l'hydrogène solide l'année suivante. Le deutérium a été découvert en décembre 1931 par Harold Urey et le tritium a été préparé en 1934 par Ernest Rutherford , Mark Oliphant et Paul Harteck . L'eau lourde , qui se compose de deutérium à la place de l'hydrogène ordinaire, a été découverte par le groupe d'Urey en 1932. François Isaac de Rivaz a construit le premier moteur de Rivaz , un moteur à combustion interne propulsé par un mélange d'hydrogène et d'oxygène en 1806. Edward Daniel Clarke a inventé le chalumeau à hydrogène en 1819. La lampe et le projecteur de Döbereiner ont été inventés en 1823.

Le premier ballon rempli d' hydrogène a été inventé par Jacques Charles en 1783. L'hydrogène a fourni l'ascenseur pour la première forme fiable de voyage aérien après l'invention en 1852 du premier dirigeable à hydrogène par Henri Giffard . Le comte allemand Ferdinand von Zeppelin a promu l'idée de dirigeables rigides soulevés par l'hydrogène qui ont été appelés plus tard Zeppelins ; dont le premier a eu son vol inaugural en 1900. Les vols réguliers ont commencé en 1910 et au début de la Première Guerre mondiale en août 1914, ils avaient transporté 35 000 passagers sans incident grave. Les dirigeables à hydrogène ont été utilisés comme plates-formes d'observation et bombardiers pendant la guerre.

La première traversée transatlantique sans escale a été effectuée par le dirigeable britannique R34 en 1919. Le service régulier de passagers a repris dans les années 1920 et la découverte de réserves d' hélium aux États-Unis promettait une sécurité accrue, mais le gouvernement américain a refusé de vendre le gaz à cet effet. . Par conséquent, H 2 a été utilisé dans le dirigeable Hindenburg , qui a été détruit dans un incendie en vol au - dessus du New Jersey le 6 mai 1937. L'incident a été diffusé en direct à la radio et filmé. L'inflammation des fuites d'hydrogène est largement supposée être la cause, mais des enquêtes ultérieures ont indiqué l'inflammation du revêtement de tissu aluminisé par l'électricité statique . Mais les dommages causés à la réputation de l'hydrogène en tant que gaz de levage étaient déjà faits et les voyages commerciaux en dirigeable à hydrogène ont cessé . L'hydrogène est toujours utilisé, de préférence à l'hélium ininflammable mais plus cher, comme gaz de levage pour les ballons météo .

La même année, le premier turbogénérateur refroidi à l'hydrogène a été mis en service avec de l'hydrogène gazeux comme liquide de refroidissement dans le rotor et le stator en 1937 à Dayton , Ohio, par la Dayton Power & Light Co. ; en raison de la conductivité thermique et de la très faible viscosité de l'hydrogène gazeux, donc une traînée inférieure à celle de l'air, c'est le type le plus courant dans son domaine aujourd'hui pour les gros générateurs (généralement 60 MW et plus ; les plus petits générateurs sont généralement refroidis par air ).

La batterie nickel-hydrogène a été utilisée pour la première fois en 1977 à bord du satellite de technologie de navigation 2 (NTS-2) de l'US Navy. Par exemple, l' ISS , Mars Odyssey et le Mars Global Surveyor sont équipés de batteries nickel-hydrogène. Dans la partie sombre de son orbite, le télescope spatial Hubble est également alimenté par des batteries nickel-hydrogène, qui ont finalement été remplacées en mai 2009, plus de 19 ans après le lancement et 13 ans au-delà de leur durée de vie.

Rôle dans la théorie quantique

Un spectre de raies montrant un fond noir avec des lignes étroites superposées : un violet, un bleu, un cyan et un rouge.
Lignes spectrales d'émission d'hydrogène dans le domaine visible. Ce sont les quatre lignes visibles de la série Balmer

En raison de sa structure atomique simple, composée uniquement d'un proton et d'un électron, l' atome d'hydrogène , ainsi que le spectre de lumière produit ou absorbé par lui, a été au centre du développement de la théorie de la structure atomique . De plus, l'étude de la simplicité correspondante de la molécule d'hydrogène et du cation H correspondant+
2
a permis de comprendre la nature de la liaison chimique , qui a suivi peu de temps après le développement du traitement mécanique quantique de l'atome d'hydrogène au milieu des années 1920.

L'un des premiers effets quantiques à être explicitement remarqué (mais non compris à l'époque) a été une observation de Maxwell impliquant de l'hydrogène, un demi-siècle avant l' arrivée de la théorie de la mécanique quantique complète . Maxwell a observé que la capacité thermique spécifique de H 2 s'écarte inexplicablement de celle d'un gaz diatomique en dessous de la température ambiante et commence à ressembler de plus en plus à celle d'un gaz monoatomique à des températures cryogéniques. Selon la théorie quantique, ce comportement résulte de l'espacement des niveaux d'énergie de rotation (quantifiés), qui sont particulièrement espacés dans H 2 en raison de sa faible masse. Ces niveaux largement espacés inhibent une répartition égale de l'énergie thermique en mouvement de rotation dans l'hydrogène à basse température. Les gaz diatomiques composés d'atomes plus lourds n'ont pas des niveaux aussi espacés et ne présentent pas le même effet.

Antihydrogène (
H
) est la contrepartie de l' antimatière à l'hydrogène. Il s'agit d'un antiproton avec un positon . L'antihydrogène est le seul type d'atome d'antimatière à avoir été produit en 2015.

Prévalence et distribution cosmique

L'hydrogène, en tant que H atomique, est l' élément chimique le plus abondant dans l'univers, constituant 75 pour cent de la matière normale en masse et plus de 90 pour cent en nombre d'atomes. (Cependant, la majeure partie de la masse de l'univers ne se présente pas sous la forme d'une matière de type élément chimique, mais on suppose plutôt qu'elle se présente sous la forme de formes de masse non encore détectées telles que la matière noire et l'énergie noire .) Cet élément se trouve dans grande abondance dans les étoiles et les planètes géantes gazeuses. Les nuages ​​moléculaires de H 2 sont associés à la formation d'étoiles . L'hydrogène joue un rôle vital dans l'alimentation des étoiles à travers la réaction proton-proton dans le cas des étoiles de très faible à environ 1 masse du Soleil et le cycle de fusion nucléaire CNO dans le cas d'étoiles plus massives que notre Soleil .

États

Dans tout l'univers, l'hydrogène se trouve principalement dans les états atomique et plasma , avec des propriétés tout à fait distinctes de celles de l'hydrogène moléculaire. En tant que plasma, l'électron et le proton de l'hydrogène ne sont pas liés ensemble, ce qui entraîne une conductivité électrique très élevée et une émissivité élevée (produisant la lumière du Soleil et d'autres étoiles). Les particules chargées sont fortement influencées par les champs magnétiques et électriques. Par exemple, dans le vent solaire, ils interagissent avec la magnétosphère terrestre donnant naissance aux courants de Birkeland et aux aurores .

L'hydrogène se trouve à l'état atomique neutre dans le milieu interstellaire parce que les atomes entrent rarement en collision et se combinent. Ils sont à l'origine de la raie d'hydrogène de 21 cm à 1420 MHz qui est détectée pour sonder l'hydrogène primordial. On pense que la grande quantité d'hydrogène neutre trouvée dans les systèmes Lyman-alpha amortis domine la densité baryonique cosmologique de l'univers jusqu'à un décalage vers le rouge de z  = 4.

Dans des conditions ordinaires sur Terre, l'hydrogène élémentaire existe sous forme de gaz diatomique, H 2 . L'hydrogène gazeux est très rare dans l'atmosphère terrestre (1 ppm en volume) en raison de sa légèreté, qui lui permet de s'échapper de l'atmosphère plus rapidement que les gaz plus lourds. Cependant, l'hydrogène est le troisième élément le plus abondant à la surface de la Terre, principalement sous forme de composés chimiques tels que les hydrocarbures et l'eau.

Une forme moléculaire appelée hydrogène moléculaire protoné ( H+
3
) se trouve dans le milieu interstellaire, où il est généré par ionisation de l'hydrogène moléculaire à partir des rayons cosmiques . Cet ion a également été observé dans la haute atmosphère de la planète Jupiter . L'ion est relativement stable dans l'environnement de l'espace en raison de la faible température et de la densité. H+
3
est l'un des ions les plus abondants dans l'univers, et il joue un rôle notable dans la chimie du milieu interstellaire. L' hydrogène triatomique neutre H 3 ne peut exister que sous une forme excitée et est instable. En revanche, l' ion moléculaire hydrogène positif ( H+
2
) est une molécule rare dans l'univers.

Production

H
2
est produit dans les laboratoires de chimie et de biologie, souvent comme sous-produit d'autres réactions; dans l'industrie pour l' hydrogénation de substrats insaturés ; et dans la nature comme moyen d'expulser les équivalents réducteurs dans les réactions biochimiques.

Electrolyse de l'eau

Illustrant les entrées et sorties de l'électrolyse simple de la production d'eau d'hydrogène

L' électrolyse de l'eau est une méthode simple de production d'hydrogène. Un courant basse tension traverse l'eau et de l'oxygène gazeux se forme à l' anode tandis que de l'hydrogène gazeux se forme à la cathode . Typiquement, la cathode est faite de platine ou d'un autre métal inerte lors de la production d'hydrogène pour le stockage. Si, cependant, le gaz doit être brûlé sur place, l'oxygène est souhaitable pour aider la combustion, et ainsi les deux électrodes seraient faites de métaux inertes. (Le fer, par exemple, s'oxyderait et réduirait ainsi la quantité d'oxygène dégagée.) L'efficacité théorique maximale (électricité utilisée par rapport à la valeur énergétique de l'hydrogène produit) est comprise entre 88 et 94 %.

2 heures
2
O
(l) → 2 H
2
(g) + O
2
(g)

Pyrolyse du méthane (méthode industrielle)

Illustrant les entrées et les sorties de la pyrolyse du méthane , un procédé pour produire de l'hydrogène

La production d'hydrogène à l'aide de la pyrolyse du méthane au gaz naturel est un procédé récent « sans gaz à effet de serre » en une seule étape. Le développement de la production en volume à l'aide de cette méthode est la clé pour permettre une réduction plus rapide des émissions de carbone en utilisant l'hydrogène dans les processus industriels, le transport par camions lourds électriques à pile à combustible et dans la production d'électricité par turbine à gaz. La pyrolyse du méthane utilise du méthane CH
4
fait barboter à travers le catalyseur de métal fondu à des températures élevées (1340 K, 1065 °C ou 1950 °F) pour produire de l'hydrogène non polluant H
2
gaz en grand volume, à faible coût et produit du carbone solide C non polluant et sans émission de gaz à effet de serre.

CH
4
(g) → C(s) + 2 H
2
(g) ΔH° = 74 kJ/mol

Le carbone solide de qualité industrielle peut être vendu comme matière première de fabrication ou mis en décharge de façon permanente, il n'est pas rejeté dans l'atmosphère et aucune pollution des eaux souterraines n'est mise en décharge. La pyrolyse du méthane est en cours de développement et considérée comme appropriée pour la production commerciale d'hydrogène en vrac. La production en volume est en cours d'évaluation dans l' usine pilote de « pyrolyse du méthane à grande échelle » de BASF . Des recherches supplémentaires se poursuivent dans plusieurs laboratoires, notamment au Laboratoire de métaux liquides de Karlsruhe (KALLA) et au laboratoire de génie chimique de l'Université de Californie à Santa Barbara.

Méthodes industrielles

Illustrant les entrées et sorties du reformage à la vapeur du gaz naturel, un procédé de production d'hydrogène

L'hydrogène est souvent produit à l'aide de vapeur d'eau avec une certaine transmission de gaz naturels, ce qui implique l'élimination de l'hydrogène des hydrocarbures à très haute température, 48 % de la production d'hydrogène provenant du reformage à la vapeur. L'hydrogène en vrac commercial est généralement produit par reformage à la vapeur du gaz naturel avec libération de gaz à effet de serre dans l'atmosphère ou avec capture à l'aide du CSC et de l'atténuation du changement climatique . Le reformage à la vapeur est également connu sous le nom de procédé Bosch et est largement utilisé pour la préparation industrielle de l'hydrogène.

À des températures élevées (1000–1400 K, 700–1100 °C ou 1300–2000 °F), la vapeur (vapeur d'eau) réagit avec le méthane pour produire du monoxyde de carbone et du H
2
.

CH
4
+ H
2
O
→ CO + 3 H
2

Cette réaction est favorisée à basse pression mais est néanmoins conduite à haute pression (2,0 MPa, 20 atm ou 600  inHg ). C'est parce que la haute pression H
2
est le produit le plus commercialisable, et les systèmes de purification par adsorption modulée en pression (PSA) fonctionnent mieux à des pressions plus élevées. Le mélange de produits est connu sous le nom de « gaz de synthèse » car il est souvent utilisé directement pour la production de méthanol et de composés apparentés. Des hydrocarbures autres que le méthane peuvent être utilisés pour produire du gaz de synthèse avec des rapports de produits variables. L'une des nombreuses complications de cette technologie hautement optimisée est la formation de coke ou de carbone :

CH
4
→ C + 2 H
2

Par conséquent, le reformage à la vapeur utilise généralement un excès de H
2
O
. De l'hydrogène supplémentaire peut être récupéré à partir de la vapeur en utilisant du monoxyde de carbone par le biais de la réaction de transfert de gaz à l' eau , en particulier avec un catalyseur à base d' oxyde de fer . Cette réaction est également une source industrielle courante de dioxyde de carbone :

CO + H
2
O
CO
2
+ H
2

Autres méthodes importantes pour le CO et le H
2
production comprennent l'oxydation partielle des hydrocarbures :

2 canaux
4
+ O
2
→ 2 CO + 4 H
2

et la réaction du charbon, qui peut servir de prélude à la réaction de décalage ci-dessus :

C + H
2
O
→ CO + H
2

L'hydrogène est parfois produit et consommé dans le même processus industriel, sans être séparé. Dans le procédé Haber de production d'ammoniac , l'hydrogène est généré à partir du gaz naturel. L'électrolyse de la saumure pour produire du chlore produit également de l'hydrogène en tant que co-produit.

Métal-acide

De nombreux métaux réagissent avec l'eau pour produire H
2
, mais la vitesse de dégagement d'hydrogène dépend du métal, du pH et de la présence d'agents d'alliage. Le plus souvent, le dégagement d'hydrogène est induit par les acides. Les métaux alcalins et alcalino-terreux, l'aluminium, le zinc, le manganèse et le fer réagissent facilement avec les acides aqueux. Cette réaction est à la base de l' appareil de Kipp , qui était autrefois utilisé comme source de gaz de laboratoire :

Zn + 2H+
Zn2+
+ H
2

En l'absence d'acide, le dégagement de H
2
est plus lent. Le fer étant un matériau de structure largement utilisé, sa corrosion anaérobie revêt une importance technologique :

Fe + 2H
2
O → Fe(OH)
2
+ H
2

De nombreux métaux, tels que l' aluminium , réagissent lentement avec l'eau car ils forment des revêtements d'oxydes passivés. Cependant, un alliage d'aluminium et de gallium réagit avec l'eau. À pH élevé, l'aluminium peut produire du H
2
:

2 Al + 6 H
2
O
+ 2 OH
→ 2 Al(OH)
4
+ 3H
2

Certains composés contenant des métaux réagissent avec les acides pour dégager H
2
. Dans des conditions anaérobies, l' hydroxyde ferreux ( Fe(OH)
2
) peut être oxydé par les protons de l'eau pour former de la magnétite et H
2
. Ce processus est décrit par la réaction de Schikorr :

3 Fe(OH)
2
Fe
3
O
4
+ 2H
2
O + H
2

Ce processus se produit lors de la corrosion anaérobie du fer et de l' acier dans les eaux souterraines sans oxygène et dans les sols réducteurs sous la nappe phréatique .

Thermochimique

Plus de 200 cycles thermochimiques peuvent être utilisés pour le fractionnement de l'eau . Bon nombre de ces cycles , tels que le cycle de l' oxyde de fer , le cérium (IV) oxyde de cérium (III) du cycle de l' oxyde , le cycle de zinc-oxyde de zinc , le cycle de soufre-iode , le cycle de cuivre-chlore et cycle du soufre hybride ont été évalués pour leur potentiel commercial produire de l'hydrogène et de l'oxygène à partir de l'eau et de la chaleur sans utiliser d'électricité. De nombreux laboratoires (notamment en France, en Allemagne, en Grèce, au Japon et aux États-Unis) développent des méthodes thermochimiques pour produire de l'hydrogène à partir de l'énergie solaire et de l'eau.

Réaction de serpentinisation

Dans des conditions géologiques profondes prévalant loin de l'atmosphère terrestre, l'hydrogène ( H
2
) est produit au cours du processus de serpentinisation . Dans ce processus, les protons de l'eau (H + ) sont réduits par les ions ferreux (Fe 2+ ) fournis par la fayalite ( Fe
2
SiO
4
). La réaction forme de la magnétite ( Fe
3
O
4
), quartz (Si O
2
), et l'hydrogène ( H
2
):

3 Fe
2
SiO
4
+ 2H
2
O → 2 Fe
3
O
4
+ 3 Si O
2
+ 3H
2
fayalite + eau → magnétite + quartz + hydrogène

Cette réaction ressemble étroitement à la réaction de Schikorr observée dans l'oxydation anaérobie de l' hydroxyde ferreux au contact de l'eau.

Applications

Industrie pétrochimique

De grandes quantités de H
2
sont utilisés dans la « valorisation » des combustibles fossiles. Principaux consommateurs de H
2
comprennent l' hydrodésalkylation , l' hydrodésulfuration et l' hydrocraquage . Beaucoup de ces réactions peuvent être classées comme hydrogénolyse , c'est-à-dire le clivage des liaisons au carbone. La séparation du soufre des combustibles fossiles liquides est illustrée :

RSR + 2 H 2 → H 2 S + 2 RH

Hydrogénation

Hydrogénation , l'ajout de H
2
à divers substrats est menée à grande échelle. L'hydrogénation de N2 pour produire de l'ammoniac par le procédé Haber-Bosch consomme quelques pour cent du budget énergétique de l'ensemble de l'industrie. L'ammoniac résultant est utilisé pour fournir la majorité des protéines consommées par l'homme. L'hydrogénation est utilisée pour convertir les graisses et les huiles insaturées en graisses et huiles saturées. L'application principale est la production de margarine . Le méthanol est produit par hydrogénation du dioxyde de carbone. C'est également la source d'hydrogène dans la fabrication de l'acide chlorhydrique . H
2
est également utilisé comme agent réducteur pour la conversion de certains minerais en métaux.

Liquide de refroidissement

L'hydrogène est couramment utilisé dans les centrales électriques comme réfrigérant dans les générateurs en raison d'un certain nombre de propriétés favorables qui sont le résultat direct de ses molécules diatomiques légères. Ceux-ci comprennent une faible densité , une faible viscosité et la chaleur spécifique et la conductivité thermique les plus élevées de tous les gaz.

Transporteur d'énergie

L'hydrogène n'est pas une ressource énergétique en tant que combustible de combustion, car il n'existe pas de source naturelle d'hydrogène en quantités utiles. L'énergie du Soleil provient de la fusion nucléaire de l'hydrogène, mais ce processus est difficile à réaliser de manière contrôlable sur Terre. L'hydrogène élémentaire provenant de sources solaires, biologiques ou électriques nécessite plus d'énergie à fabriquer que ce qui est obtenu en le brûlant, donc dans ces cas, l'hydrogène fonctionne comme un vecteur d'énergie, comme une batterie. L'hydrogène peut être obtenu à partir de sources fossiles (comme le méthane), mais ces sources ne sont pas durables.

La densité énergétique par unité de volume de l' hydrogène liquide et de l'hydrogène gazeux comprimé à n'importe quelle pression possible est nettement inférieure à celle des sources de combustible traditionnelles, bien que la densité énergétique par unité de masse de combustible soit plus élevée. Néanmoins, l'hydrogène élémentaire a été largement discuté dans le contexte de l'énergie, en tant que futur vecteur possible d'énergie à l'échelle de l'économie. Par exemple, le CO
2
la séquestration suivie du captage et du stockage du carbone pourrait être effectuée au point H
2
production à partir de combustibles fossiles. L' hydrogène utilisé dans le transport brûlerait relativement propre, avec des NO x émissions, mais sans émissions de carbone. Cependant, les coûts d'infrastructure associés à une conversion complète vers une économie de l'hydrogène seraient substantiels. Les piles à combustible peuvent convertir l'hydrogène et l'oxygène directement en électricité plus efficacement que les moteurs à combustion interne.

Industrie des semi-conducteurs

L'hydrogène est utilisé pour saturer les liaisons brisées ("pendantes") de silicium amorphe et de carbone amorphe, ce qui aide à stabiliser les propriétés des matériaux. C'est également un donneur potentiel d' électrons dans divers matériaux d'oxyde, notamment ZnO , SnO 2 , CdO , MgO , ZrO 2 , HfO 2 , La 2 O 3 , Y 2 O 3 , TiO 2 , SrTiO 3 , LaAlO 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrSiO 4 , HfSiO 4 et SrZrO 3 .

Propulseur de fusée

L'hydrogène liquide et l' oxygène liquide servent ensemble de carburant cryogénique dans les fusées à propergol liquide , comme dans les moteurs principaux de la navette spatiale .

Niche et usages évolutifs

  • Levage flottant : Parce que H
    2
    est plus léger que l'air, n'ayant que 7 % de la densité de l'air, il était autrefois largement utilisé comme gaz de levage dans les ballons et les dirigeables .
  • Détection de fuites : Pur ou mélangé à de l'azote (parfois appelé gaz de formation ), l'hydrogène est un gaz traceur pour la détection de fuites infimes. Des applications peuvent être trouvées dans les industries de l'automobile, de la chimie, de la production d'électricité, de l'aérospatiale et des télécommunications. L'hydrogène est un additif alimentaire autorisé (E 949) qui permet de tester l'étanchéité des emballages alimentaires, tout en ayant des propriétés anti-oxydantes.
  • Propulseur de fusée : la NASA a étudié l'utilisation de propulseur de fusée fabriqué à partir d'hydrogène atomique, de bore ou de carbone qui est congelé en particules solides d'hydrogène moléculaire en suspension dans de l'hélium liquide. Lors du réchauffement, le mélange se vaporise pour permettre aux espèces atomiques de se recombiner, chauffant le mélange à haute température.
  • Utilisations du tritium : Le tritium (hydrogène-3), produit dans les réacteurs nucléaires , est utilisé dans la fabrication de bombes à hydrogène , comme marqueur isotopique dans les biosciences, et comme source de rayonnement dans les peintures lumineuses.

Réactions biologiques

H 2 est un produit de certains types de métabolisme anaérobie et est produit par plusieurs micro - organismes , généralement via des réactions catalysées par des enzymes contenant du fer ou du nickel appelées hydrogénases . Ces enzymes catalysent la réaction redox réversible entre H 2 et son composant deux protons et deux électrons. La création d'hydrogène gazeux se produit lors du transfert des équivalents réducteurs produits lors de la fermentation du pyruvate dans l'eau. Le cycle naturel de production et de consommation d'hydrogène par les organismes est appelé cycle de l' hydrogène . L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans le corps humain en termes de nombre d' atomes de l'élément, mais c'est le 3ème élément le plus abondant en masse, car l'hydrogène est si léger. H 2 se produit dans l'haleine humaine en raison de l'activité métabolique des micro-organismes contenant de l'hydrogénase dans le gros intestin . La concentration chez les personnes à jeun au repos est généralement inférieure à 5 parties par million (ppm) mais peut atteindre 50 ppm lorsque les personnes souffrant de troubles intestinaux consomment des molécules qu'elles ne peuvent pas absorber lors des tests respiratoires à l'hydrogène diagnostiques . L'hydrogène gazeux est produit par certaines bactéries et algues et est un composant naturel des flatulences , tout comme le méthane , lui-même une source d'hydrogène d'importance croissante.

La division de l'eau , dans laquelle l'eau est décomposée en ses composants, protons, électrons et oxygène, se produit dans les réactions lumineuses de tous les organismes photosynthétiques . Certains de ces organismes, y compris l'algue Chlamydomonas reinhardtii et les cyanobactéries , ont développé une deuxième étape dans les réactions sombres dans lesquelles les protons et les électrons sont réduits pour former du gaz H 2 par des hydrogénases spécialisées dans le chloroplaste . Des efforts ont été entrepris pour modifier génétiquement des hydrogénases cyanobactériennes à synthétiser efficacement H 2 gaz , même en présence d'oxygène. Des efforts ont également été entrepris avec des algues génétiquement modifiées dans un bioréacteur .

Sécurité et précautions

Hydrogène
Dangers
Pictogrammes SGH GHS02 : Inflammable
Mention d'avertissement SGH Danger
H220
P202 , P210 , P271 , P403 , P377 , P381
NFPA 704 (diamant de feu)
0
4
0

L'hydrogène présente un certain nombre de dangers pour la sécurité humaine, allant des détonations et des incendies potentiels lorsqu'il est mélangé à l'air jusqu'à être asphyxiant sous sa forme pure et sans oxygène . De plus, l'hydrogène liquide est un cryogène et présente des dangers (comme les gelures ) liés aux liquides très froids. L'hydrogène se dissout dans de nombreux métaux et, en plus de s'échapper, peut avoir des effets néfastes sur eux, tels que la fragilisation par l'hydrogène , entraînant des fissures et des explosions. L'hydrogène gazeux s'échappant dans l'air extérieur peut s'enflammer spontanément. De plus, le feu d'hydrogène, tout en étant extrêmement chaud, est presque invisible, et peut donc entraîner des brûlures accidentelles.

Même l'interprétation des données sur l'hydrogène (y compris les données de sécurité) est perturbée par un certain nombre de phénomènes. De nombreuses propriétés physiques et chimiques de l'hydrogène dépendent du rapport parahydrogène/orthohydrogène (il faut souvent des jours ou des semaines à une température donnée pour atteindre le rapport d'équilibre, pour lequel les données sont généralement fournies). Les paramètres de détonation de l'hydrogène, tels que la pression et la température critiques de détonation, dépendent fortement de la géométrie du conteneur.

Remarques

  1. ^ Cependant, la majeure partie de la masse de l'univers n'est pas sous forme de baryons ou d'éléments chimiques. Voir la matière noire et l'énergie noire .
  2. ^ 286 kJ/mol : énergie par mole de matière combustible (hydrogène moléculaire).

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes

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Ces fichiers audio ont été créés à partir d'une révision de cet article datée du 28 octobre 2006 , et ne reflètent pas les modifications ultérieures. ( 2006-10-28 )