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Hydrogène

DéfinitionClassé sous :chimie , tableau périodique des éléments , hydrogène
Dans l’univers, l’hydrogène est l’élément le plus abondant. Les étoiles comme le Soleil tirent leur formidable énergie du processus de fusion des noyaux d’hydrogène. © Soho, EIT Consortium, Esa, Nasa

Élément le plus léger dans l'univers et premier élément dans le tableau périodique, l'hydrogène est aussi le plus abondant, constituant les étoiles comme les nuages moléculaires. Il compose aussi l'une des molécules vitales pour la vie : l'eau.

Généralités

  • Symbole : H
  • Numéro atomique : 1
  • Électrons par niveau d'énergie : 1
  • Masse atomique : 1,008 u
  • Isotopes les plus stables : 1H stable avec 0 neutron (99,985 %), 2H (deutérium) stable avec 1 neutron (0,015 %)
  • Série : non-métaux
  • Groupe, période, bloc : 1, 1, s
  • Densité : 0,00009, 0,07 (liquide et solide)
  • Point de fusion : -259,14 °C (dihydrogène)
  • Point d'ébullition : -252,8 °C (dihydrogène)

Historique de l’hydrogène

En 1671, Robert Boyle décrivit la réaction entre le fer et des acides dilués, qui produit du dihydrogène. La substance sera appelée « air inflammable » par Cavendish en 1766, à qui on attribue également la découverte de l'hydrogène en tant qu'élément. Lavoisier fixa le nom « hydrogène » en 1783, de « hydro », « eau », et « gène », « engendrer ».

L’hydrogène et l’oxygène sont beaucoup utilisés dans les moteurs-fusées à propergols liquides. © Nasa, DP

Propriétés de l’hydrogène

Le dihydrogène se présente comme un gaz transparent aux conditions normales de température et de pression. De nombreux métaux ont la propriété d'absorber l'hydrogène, ce qui peut les rendre cassants, pour l'acier notamment.

La plupart du temps, l'hydrogène est présent sous forme diatomique mais il peut exister en atomes seuls à haute température. C'est un puissant agent réducteur. Il réduit notamment certains sels pour former leur état métallique (NaH, KH, H2S, etc.). L'hydrogène atomique produit en outre avec l'oxygène du peroxyde, H2O2.

En réagissant avec l'oxygène, l'hydrogène peut donner de l'eau au cours d'une réaction très lente à température ambiante mais qui peut devenir violente si elle est réalisée avec un catalyseur.

Utilisation de l’hydrogène

L'une des principales applications de l'hydrogène consiste en la production d'ammoniac et de nombreux composés organiques.

L'hydrogène a été largement utilisé comme gaz pour gonfler les dirigeables, jusqu'à l'accident du Hindenburg en 1937, puis remplacé par l'hélium. Deux isotopes de l'hydrogène, le deutérium 2H et le tritium 3H, sont utilisés pour les expériences de fusion nucléaire, un noyau de chaque donnant un noyau d'hélium et un neutron. L'hydrogène est également employé dans les bombes à hydrogène ou bombes H, l'élément fusionnant là aussi pour donner de l'hélium.

Dans les moteurs-fusées à propergols liquides, le dihydrogène et le dioxygène liquides sont employés comme ergols cryotechniques. L'hydrogène est également pressenti comme un carburant du futur, notamment dans les piles à combustible.

Risques de l’hydrogène sur la santé

L'hydrogène est extrêmement inflammable et produit des composés qui le sont eux aussi. Leur simple chauffage peut provoquer de violentes explosions.