Hydrogène

Premier élément du tableau périodique. Dans des conditions normales, c’est un gaz incolore, inodore et insipide, formé par des molécules diatomiques, H2. L’atome d’hydrogène, de symbole H, est formé d’un noyau avec une unité de charge positive et un électron. Son numéro atomique est 1 et sa masse atomique 1,00797 g/mol. C’est l’un des principaux composés de l’eau et de toute la matière organique, et il est largement répandu non seulement dans la Terre mais aussi dans l’Univers entier. Il existe trois isotopes de l’hydrogène: le protium, masse 1, présent dans plus de 99,985% de l’élément naturel; le deutérium, masse 2, présent dans la nature à 0,015% environ, et le tritium, masse 3, qui apparaît en petites quantités dans la nature, mais peut être produit artificiellement par diverses réactions nucléaires.

Utilisations: L’utilisation la plus importante de l’hydrogène est la synthèse de l’ammoniac. L’utilisation de l’hydrogène s’étend rapidement dans le raffinage du combustible, comme la décomposition par l’hydrogène (hydrocraquage), et dans l’élimination du soufre. D’énormes quantités d’hydrogène sont consommées lors de l’hydrogénation catalytique des huiles végétales insaturées pour obtenir des graisses solides. L’hydrogénation est utilisée dans la fabrication de produits chimiques organiques. D’énormes quantités d’hydrogène sont utilisées comme carburant de fusée, en combinaison avec de l’oxygène ou du fluor, et comme propulseur de fusée propulsé par l’énergie nucléaire.
L’hydrogène peut être brûlé dans les moteurs à combustion interne. Les piles à combustible à hydrogène sont étudiées comme un moyen de fournir de l’énergie et des recherches sont en cours sur l’hydrogène comme combustible futur majeur possible. Par exemple, il peut être converti en et à partir d’électricité à partir de biocarburants, à partir de et en gaz naturel et en carburant diesel, théoriquement sans émissions de CO2 ni de produits chimiques toxiques.

Propriétés: L’hydrogène commun a un poids moléculaire de 2,01594 g. En tant que gaz, il a une densité de 0,071 g / l à 0ºC et 1 atm. Sa densité relative, comparée à celle de l’air, est de 0,0695. L’hydrogène est la plus inflammable de toutes les substances connues. L’hydrogène est légèrement plus soluble dans les solvants organiques que dans l’eau. De nombreux métaux absorbent l’hydrogène. L’absorption d’hydrogène par l’acier peut entraîner la fragilité de l’acier, ce qui entraîne des défaillances de l’équipement de traitement chimique.

À température normale, l’hydrogène est une substance peu réactive, à moins qu’elle n’ait été activée d’une manière ou d’une autre; par exemple, par un catalyseur approprié. À des températures élevées, il est très réactif.

Bien qu’il soit généralement diatomique, l’hydrogène moléculaire se dissocie en atomes libres à haute température. L’hydrogène atomique est un puissant agent réducteur, même à température ambiante. Il réagit avec les oxydes et les chlorures de nombreux métaux, comme l’argent, le cuivre, le plomb, le bismuth et le mercure, pour produire des métaux libres. Il réduit certains sels à leur état métallique, comme les nitrates, les nitrites et le cyanure de sodium et de potassium. Il réagit avec un certain nombre d’éléments, métaux et non-métaux, pour produire des hydrures, tels que NAH, KH, H2S et PH3. L’hydrogène atomique produit du peroxyde d’hydrogène, H2O2, avec de l’oxygène.

L’hydrogène atomique réagit avec les composés organiques pour former un mélange complexe de produits; avec l’étilène, C2H4, par exemple, les produits sont l’éthane, C2H6, et le butane, C4H10. La chaleur dégagée lorsque les atomes d’hydrogène se recombinent pour former les molécules d’hydrogène est utilisée pour obtenir des températures élevées lors du soudage atomique à l’hydrogène.

L’hydrogène réagit avec l’oxygène pour former de l’eau et cette réaction est extraordinairement lente à température ambiante; mais si elle est accélérée par un catalyseur, comme le platine, ou une étincelle électrique, elle est faite avec une violence explosive.

Effets de l’hydrogène sur la santé

Effets de l’exposition à l’hydrogène : Feu : Extrêmement inflammable. De nombreuses réactions peuvent provoquer un incendie ou une explosion. Explosion : Les mélanges gaz/air sont explosifs. Voies d’exposition: La substance peut être absorbée dans le corps par inhalation. Inhalation: Des concentrations élevées de ce gaz peuvent provoquer un environnement déficient en oxygène. Les personnes qui respirent une telle atmosphère peuvent présenter des symptômes tels que des maux de tête, des bourdonnements d’oreilles, des étourdissements, de la somnolence, une perte de conscience, des nausées, des vomissements et une dépression de tous les sens. La peau d’une victime peut avoir une couleur bleue. Dans certaines circonstances, la mort peut survenir. L’hydrogène ne devrait pas provoquer de mutagénicité, d’embryotoxicité, de tératogénicité ou de toxicité pour la reproduction. Les affections respiratoires préexistantes peuvent être aggravées par une surexposition à l’hydrogène. Risque d’inhalation : En cas de perte de confinement, une concentration nocive de ce gaz dans l’air sera atteinte très rapidement.

Dangers physiques: Le gaz se mélange bien avec l’air, les mélanges explosifs se forment facilement. Le gaz est plus léger que l’air.
Dangers chimiques: Le chauffage peut provoquer une combustion violente ou une explosion. Réagit violemment avec l’air, l’oxygène, les halogènes et les oxydants puissants provoquant un risque d’incendie et d’explosion. Les catalyseurs métalliques, tels que le platine et le nickel, améliorent considérablement ces réactions.

Des concentrations élevées dans l’air provoquent une carence en oxygène avec un risque d’inconscience ou de mort. Vérifiez la teneur en oxygène avant d’entrer dans la zone. Aucun avertissement d’odeur si des concentrations toxiques sont présentes. Mesurez les concentrations d’hydrogène avec un détecteur de gaz approprié (un détecteur de gaz inflammable normal n’est pas adapté à cet usage).

Premiers secours: Incendie: Couper l’alimentation; si ce n’est pas possible et sans risque pour l’environnement, laissez le feu s’éteindre; dans d’autres cas, éteignez-le avec un jet d’eau, de la poudre, du dioxyde de carbone. Explosion: En cas d’incendie: garder le cylindre au frais en pulvérisant de l’eau. Combattez le feu depuis une position abritée. Inhalation: Air frais, repos. La respiration artificielle peut être nécessaire. Consulter un médecin. Peau : Consulter un médecin.

Effets de l’hydrogène sur l’environnement

L’hydrogène dans l’environnement : L’hydrogène forme 0,15% de la croûte terrestre, c’est le constituant majeur de l’eau. 0,5 ppm d’hydrogène H2 et des proportions variables sous forme de vapeur d’eau sont présentes dans l’atmosphère. L’hydrogène est également un composant majeur de la biomasse, constituant les 14% en poids.

Stabilité environnementale : l’hydrogène se trouve naturellement dans l’atmosphère. Le gaz sera rapidement dissipé dans des zones bien ventilées.

Effet sur les plantes ou les animaux: Tout effet sur les animaux serait lié à des environnements déficients en oxygène. On ne prévoit aucun effet néfaste sur la vie végétale, à l’exception du gel produit en présence de gaz à expansion rapide.

Effet sur la vie aquatique: Aucune preuve n’est actuellement disponible sur l’effet de l’hydrogène sur la vie aquatique.

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