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hidrogénio (português europeu) ou hidrogênio (português brasileiro) (pronuncia-se /idɾɔˈʒɛniu/ ou /idɾɔˈʒeniu/ de hidro + génio/gênio, ou do fr. hidrogène e admitindo-se a grafia dupla pelo acordo ortográfico[1]) é um elemento químico com número atómicoPE ou atômico PB 1 e representado pelo símbolo H. Com uma massa atómica de aproximadamente 1,0 u, o hidrogênio é o elemento menos denso. Ele geralmente apresenta-se em sua forma molecular, formando o gás diatômico (H2) nas CNTP. Este gás é inflamável, incolor, inodoro, não-metálico e insolúvel em água.[2]
O elemento hidrogénio, por possuir propriedades distintas, não se enquadra claramente em nenhum grupo da tabela periódica, sendo muitas vezes colocado no grupo 1 (ou família 1A) por possuir apenas 1 próton.
O hidrogénio é o mais abundante dos elementos químicos, constituindo aproximadamente 75% da massa elementar do Universo.[3] Estrelas na sequência principal são compostas primariamente de hidrogénio em seu estado de plasma. O Hidrogénio elementar é relativamente raro na Terra, e é industrialmente produzido a partir de hidrocarbonetos presentes no gás natural, tais como metano, após o qual a maior parte do hidrogénio elementar é usada "em cativeiro" (o que significa localmente no lugar de produção). Os maiores mercados do mundo usufruem do uso do hidrogénio para o aprimoramento de combustíveis fósseis (no processo de hidrocraqueamento) e na produção de amoníaco (maior parte para o mercado de fertilizantes). O hidrogénio também pode ser obtido por meio da eletrólise da água, porém, este processo é atualmente dispendioso, o que privilegia sua obtenção a partir do gás natural.[4]
O isótopo do hidrogênio que possui maior ocorrência, conhecido como prótio, é formado por um único próton e nenhum nêutron. Em compostos iônicos pode ter uma carga positiva (se tornando um cátion) ou uma carga negativa (se tornando o ânion conhecido como hidreto). Também pode formar outros isótopos, como o deutério, com apenas um nêutron, e o trítio, com dois nêutrons. Em 2001, foi criado em laborário o isótopo 4H e, a partir de 2003, foram sintetizados os isótopos 5H até 7H.[5][6] O elemento hidrogênio forma compostos com a maioria dos elementos, está presente na água e na maior parte dos compostos orgânicos. Possui um papel particularmente importante na química ácido-base, na qual muitas reações envolvem a troca de prótons entre moléculas solúveis. Como o único átomo neutro pelo qual a Equação de Schrödinger pode ser resolvida analiticamente; o estudo energético e de ligações do átomo hidrogênio teve um papel principal no desenvolvimento da mecânica quântica.
A solubilidade e características do hidrogênio com vários metais são muito importantes na metalurgia (uma vez que muitos metais podem sofrer fragilidade em sua presença)[7] e no desenvolvimento de maneiras seguras de estocá-lo para uso como combustível.[8] É altamente solúvel em diversos compostos que possuem Terras-raras e metais de transição[9] e pode ser dissolvido tanto em metais cristalinos e amorfos.[10] A solubilidade do hidrogênio em metais é influenciada por distorções ou impurezas locais na estrutura cristalina do metal.[11]
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História
Descoberta e uso
Hidrogênio foi liquefeito pela primeira vez por James Dewar em 1898 ao usar resfriamento regenerativo e sua invenção se aproxima muito daquilo que conhecemos como garrafa térmica nos dias de hoje.[15] Ele produziu hidrogênio sólido no ano seguinte.[15] O deutério foi descoberto em dezembro de 1931 por Harold Urey, e o trítio foi preparado em 1934 por Ernest Rutherford, Marcus Oliphant, e Paul Harteck.[14] A água pesada, que possui deutério no lugar de hidrogênio regular na molécula de água, foi descoberta pela equipe de Urey em 1932.[15]
François Isaac de Rivaz construiu o primeiro dispositivo de combustão interna movido por uma mistura de hidrogênio e oxigênio em 1806. Edward Daniel Clarke inventou o cano de sopro de gás hidrogênio em 1819. A lâmpada de Döbereiner e a Luminária Drummond foram inventadas em 1823.[15]
O enchimento do primeiro balão com gás hidrogênio, foi documentado por Jacques Charles em 1783.[15] O hidrogênio provia a subida para a primeira maneira confiável de viagem aérea seguindo a invenção do primeiro dirigível decolado com hidrogênio em 1852, por Henri Giffard.[15] O conde alemão Ferdinand von Zeppelin promoveu a ideia de usar o hidrogênio em dirigíveis rígidos, que mais tarde foram chamados de Zeppelins; o primeiro dos quais teve seu voo inaugural em 1900.[15] Voos programados regularmente começaram em 1910 e com o surgimento da Primeira Guerra Mundial em agosto de 1914, eles haviam transportado 35.000 passageiros sem qualquer incidente sério. Dirigíveis levantados por hidrogênio foram usados como plataformas de observação e bombardeadores durante a guerra.[17]
O primeiro cruzamento transatlântico sem escalas foi realizado pelo dirigível britânico R34 em 1919. Com o lançamento do Graf Zeppelin nos anos 1920, o serviço regular de passageiros prosseguiu até meados dos anos 1930 sem nenhum acidente. Com a descoberta de reservas de um outro tipo de gás leve nos Estados Unidos esse projeto deveria sofrer modificações, já que o outro elemento prometia um aumento na segurança, mas o governo dos E.U.A. se recusou a vender o gás para este propósito. Sendo assim, H2 foi usado no dirigível Hindenburg, o qual foi destruído em um incidente em pleno voo sobre New Jersey no dia 6 de maio de 1937.[15] O incidente foi transmitido ao vivo no rádio e filmado. A ignição do vazamento de hidrogênio foi atribuída como a causa do incidente, porém, investigações posteriores apontaram à ignição do revestimento de tecido aluminizado pela eletricidade estática.
Segurança e precauções
Até mesmo interpretar os dados do hidrogênio (incluindo dados para a segurança) é confundido por diversos fenômenos. Muitas propriedades físicas e químicas do hidrogênio dependem da taxa de para-hidrogênio/orto-hidrogênio (geralmente levam-se dias ou semanas em uma dada temperatura para alcançar a taxa de equilíbrio, pelo qual os resultados usualmente aparecem. os parâmetros de detonação do hidrogênio, como a pressão e temperatura críticas de fundição, dependem muito da geometria do contentor.[95]
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