Idrogeno

Primo elemento della tavola periodica. In condizioni normali è un gas incolore, inodore e insipido, formato da molecole biatomiche, H2. L’atomo di idrogeno, simbolo H, è formato da un nucleo con un’unità di carica positiva e un elettrone. Il suo numero atomico è 1 e il suo peso atomico 1,00797 g / mol. È uno dei principali composti dell’acqua e di tutta la materia organica, ed è ampiamente diffuso non solo nella Terra ma anche nell’intero Universo. Esistono tre isotopi di idrogeno: protio, massa 1, trovato in più del 99,985% dell’elemento naturale; deuterio, massa 2, trovato in natura nello 0,015% circa, e trizio, massa 3, che appare in piccole quantità in natura, ma può essere prodotto artificialmente da varie reazioni nucleari.

Usi: L’uso più importante dell’idrogeno è la sintesi dell’ammoniaca. L’uso dell’idrogeno si sta estendendo rapidamente nel raffinamento del combustibile, come la disgregazione per idrogeno (hydrocracking), e nell’eliminazione dello zolfo. Enormi quantità di idrogeno vengono consumate nell’idrogenazione catalitica di oli vegetali insaturi per ottenere grassi solidi. L’idrogenazione viene utilizzata nella produzione di prodotti chimici organici. Enormi quantità di idrogeno sono utilizzate come combustibili per razzi, in combinazione con ossigeno o fluor, e come propellente per razzi spinto dall’energia nucleare.
L’idrogeno può essere bruciato nei motori a combustione interna. Le celle a combustibile a idrogeno vengono esaminate come un modo per fornire energia e la ricerca è condotta sull’idrogeno come possibile combustibile futuro. Ad esempio, può essere convertito in e da elettricità da biocarburanti, da e in gas naturale e gasolio, teoricamente senza emissioni di CO2 o sostanze chimiche tossiche.

Proprietà: L’idrogeno comune ha un peso molecolare di 2,01594 g. Come gas ha una densità di 0,071 g / l a 0ºC e 1 atm. La sua densità relativa, rispetto a quella dell’aria, è 0,0695. L’idrogeno è la più infiammabile di tutte le sostanze conosciute. L’idrogeno è leggermente più solubile nei solventi organici che nell’acqua. Molti metalli assorbono l’idrogeno. L’assorbimento dell’idrogeno dall’acciaio può provocare l’acciaio fragile, che conduce a non riesce nell’attrezzatura trattata chimica.

A temperatura normale l’idrogeno è una sostanza non molto reattiva, a meno che non sia stato attivato in qualche modo; ad esempio, da un catalizzatore appropriato. Alle alte temperature è altamente reattivo.

Sebbene in generale sia biatomico, l’idrogeno molecolare si dissocia in atomi liberi ad alte temperature. L’idrogeno atomico è un potente agente riduttivo, anche a temperatura ambiente. Reagisce con gli ossidi e i cloruri di molti metalli, come argento, rame, piombo, bismuto e mercurio, per produrre metalli liberi. Riduce alcuni sali al loro stato metallico, come nitrati, nitriti e cianuro di sodio e potassio. Reagisce con un certo numero di elementi, metalli e non metalli, per produrre idruri, come NAH, KH, H2S e PH3. L’idrogeno atomico produce perossido di idrogeno, H2O2, con ossigeno.

L’idrogeno atomico reagisce con composti organici per formare una miscela complessa di prodotti; con etilene, C2H4, ad esempio, i prodotti sono etano, C2H6 e butano, C4H10. Il calore rilasciato quando gli atomi di idrogeno si ricombinano per formare le molecole di idrogeno viene utilizzato per ottenere alte temperature nella saldatura dell’idrogeno atomico.

L’idrogeno reagisce con l’ossigeno per formare acqua e questa reazione è straordinariamente lenta a temperatura ambiente; ma se è accelerata da un catalizzatore, come il platino, o una scintilla elettrica, è fatta con violenza esplosiva.

Effetti dell’idrogeno sulla salute

Effetti dell’esposizione all’idrogeno: Incendio: Estremamente infiammabile. Molte reazioni possono causare incendi o esplosioni. Esplosione: le miscele gas / aria sono esplosive. Vie di esposizione: La sostanza può essere assorbita nel corpo per inalazione. Inalazione: alte concentrazioni di questo gas possono causare un ambiente carente di ossigeno. Gli individui che respirano una tale atmosfera possono avvertire sintomi che includono mal di testa, ronzio nelle orecchie, vertigini, sonnolenza, incoscienza, nausea, vomito e depressione di tutti i sensi. La pelle di una vittima può avere un colore blu. In alcune circostanze, può verificarsi la morte. Non ci si aspetta che l’idrogeno causi mutagenicità, embriotossicità, teratogenicità o tossicità riproduttiva. Le condizioni respiratorie preesistenti possono essere aggravate dalla sovraesposizione all’idrogeno. Rischio di inalazione: in caso di perdita di contenimento, una concentrazione dannosa di questo gas nell’aria sarà raggiunta molto rapidamente.

Pericoli fisici: il gas si mescola bene con l’aria, le miscele esplosive si formano facilmente. Il gas è più leggero dell’aria.
Pericoli chimici: il riscaldamento può causare combustione violenta o esplosione. Reagisce violentemente con aria, ossigeno, alogeni e forti ossidanti causando pericolo di incendio ed esplosione. I catalizzatori metallici, come il platino e il nichel, migliorano notevolmente queste reazioni.

Alte concentrazioni nell’aria causano una carenza di ossigeno con rischio di incoscienza o morte. Controllare il contenuto di ossigeno prima di entrare nell’area. Nessun avviso di odore se sono presenti concentrazioni tossiche. Misurare le concentrazioni di idrogeno con un rilevatore di gas adatto (un normale rilevatore di gas infiammabile non è adatto allo scopo).

Pronto soccorso: Fuoco: Spegnere l’alimentazione; se non è possibile e nessun rischio per l’ambiente, lasciare che il fuoco si bruci; in altri casi estinguere con acqua nebulizzata, polvere, anidride carbonica. Esplosione: In caso di incendio: mantenere il cilindro fresco spruzzando con acqua. Combatti il fuoco da una posizione riparata. Inalazione: aria fresca, riposo. Può essere necessaria la respirazione artificiale. Consultare un medico. Pelle: Fare riferimento per l’attenzione medica.

Effetti ambientali dell’idrogeno

Idrogeno nell’ambiente: l’idrogeno forma lo 0,15% della crosta terrestre, è il principale costituente dell’acqua. 0,5 ppm di idrogeno H2 e proporzioni variabili come vapore acqueo sono presenti nell’atmosfera. L’idrogeno è anche un componente majosr della biomassa, costituendo il 14% in peso.

Stabilità ambientale: l’idrogeno si trova naturalmente nell’atmosfera. Il gas sarà dissipato rapidamente in aree ben ventilate.

Effetto su piante o animali: Qualsiasi effetto sugli animali sarebbe correlato ad ambienti carenti di ossigeno. Non si prevede che si verifichino effetti negativi sulla vita vegetale, ad eccezione del gelo prodotto in presenza di gas in rapida espansione.

Effetto sulla vita acquatica: non sono attualmente disponibili prove sull’effetto dell’idrogeno sulla vita acquatica.

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