Hidrogênio

O Hidrogênio, em latim Hidrogenyum, é um elemento químico que foi descoberto no ano de 1766 pelo físico-químico francês Henry Cavendish. Trata-se de um elemento com características únicas, ou seja, não se assemelha a nenhum outro elemento químico conhecido pelo ser humano, não sendo nem metal nem ametal.

O Hidrogênio apresenta massa atômica igual a 1 g/mol e número atômico igual a 1, número atômico esse que resulta da seguinte distribuição eletrônica:

1s¹

Ele está posicionado no primeiro período da família IA (metais alcalinos) da Tabela Periódica, mas não faz parte dela, já que não apresenta características físicas e químicas semelhantes aos elementos dessa família. Foi incluído nela por se assemelhar em relação ao subnível mais externo (s¹).

De uma forma geral, o Hidrogênio é o elemento mais abundante de todo o universo (sendo o combustível de milhares de estrelas, como o sol) e o quarto elemento mais abundante no planeta Terra.

Formas em que o hidrogênio é encontrado na natureza

• Faz parte da composição química de diversas substâncias orgânicas (proteínas, carboidratos, vitaminas, lipídios etc.) e inorgânicas (ácidos, bases, sais e hidretos);

• No ar atmosférico em sua forma molecular, a partir de ligação covalente entre dois átomos (H₂).

Características do Hidrogênio atômico

• Possui três isótopos (átomos de mesmo número atômico e diferentes números de massa), sendo eles o prótio (₁H¹), deutério (₁H²) e o trítio (₁H³);

• Apresenta apenas um nível eletrônico;

• Possui um único próton em seu núcleo;

• Possui apenas um elétron em seu nível eletrônico;

• O número de nêutrons depende do isótopo: prótio (0 nêutrons), deutério (1 nêutron) e trítio (2 nêutrons);

• Possui um dos menores raios atômicos da Tabela Periódica;

• Possui maior eletronegatividade que qualquer elemento metálico;

• Possui maior potencial de ionização que qualquer elemento metálico;

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• É um átomo capaz de se transformar em um cátion (H⁺) ou um ânion(H^-).

Características do Hidrogênio molecular

• Em temperatura ambiente, é sempre encontrado no estado gasoso;

• É um gás inflamável;

• Seu ponto de fusão é de -259,2^oC;

• Seu ponto de ebulição é de -252,9^oC;

• Possui massa molar igual a 2 g/mol, sendo o gás mais leve;

• Apresenta uma ligação covalente sigma, tipo s-s, entre os dois átomos de hidrogênio envolvidos;

• Entre os átomos, existe compartilhamento de dois elétrons;

• Possui geometria molecular do tipo linear;

• Suas moléculas são apolares;

• Suas moléculas interagem por meio de forças dipolo induzido.

Formas de obtenção do Hidrogênio molecular (H₂)

a) Método físico

O hidrogênio molecular pode ser obtido a partir do ar atmosférico, já que é um dos gases presentes nessa mistura. Para tal, é necessário submeter o ar atmosférico ao método de liquefação fracionada e, em seguida, à destilação fracionada.

b) Método químico

O hidrogênio molecular pode ser obtido por meio de reações químicas específicas, como:

• Simples troca: reação na qual um metal não nobre (Me) desloca o hidrogênio presente em um ácido inorgânico (HX), formando um sal qualquer (MeX) e o hidrogênio molecular (H₂).

Me + HX → MeX + H₂

• Hidratação do carvão coque (subproduto do carvão mineral): nessa reação o carbono (C) do carvão interage com o oxigênio da água (H₂O), formando monóxido de carbono e o gás hidrogênio

C + H₂O → CO + H₂

• Eletrólise da água: quando a água é submetida ao processo da eletrólise, ocorre a formação dos gases oxigênio e hidrogênio.

H₂O_(l) → H_2(g) + O_2(g)

Principais utilizações do hidrogênio

• Reagente de diversas reações orgânicas;

• Combustível de foguetes e veículos automotivos;

• Reagente em reações de formação de ácidos e hidretos inorgânicos;

• Maçaricos específicos para o corte de metais.