Resumo de Química - Hidrogênio - Questões Estratégicas
Resumo de Química - Hidrogênio
O hidrogênio é o elemento químico encontrado na crosta terrestre, representando 75% da massa do planeta Terra. Apesar de ser considerado um elemento simples, com apenas um próton e um elétron, é extremamente importante para as mais variadas atividades realizadas na indústria e ciclos da natureza.
O hidrogênio é um dos componentes do Sol, além de integrar também a molécula de água, substância universal fundamental para sobrevivência de qualquer espécie do planeta. O seu nome foi atribuído pelo pesquisador Antoine Lavoisier e deriva do grego que significa "que gera água".
No ano de 1500 um estudioso da química pesquisava as substâncias para aplicações medicinais e seu uso foi iniciado pela primeira vez neste período, entretanto, nesta fase o hidrogênio não tinha sido ainda caracterizado como um dos elementos químicos. Fato que só ocorreu posteriormente, em 1766 por Henry Cavendish.
Com aspectos peculiares e características específicas, este elemento não está classificado em nenhum grupo na tabela periódica. Possui número atômico e número de massa iguais a 1, ou seja, possui apenas um próton e um elétron. Isso faz com que seja pequeno, simples e leve. Na forma gasosa, uma molécula de hidrogênio apresenta, invariavelmente, dois átomos (H2)
Dentre os seus principais aspectos físicos estão a ausência de cor, ou seja, assim como a água ele é é incolor, é um elemento inflamável, inodoro e insolúvel em água. Seus isótopos mais conhecidos são o prótio, o trítio e o deutério.
Deutério: Pesado e estável, esse isótopo possui um nêutron e um próton em seu núcleo. É comumente utilizado em processos de fusão nuclear e quando associado ao oxigênio (O2), forma a água pesada. A derivação do seu nome é originária do grego deuterosque significa "segundo".
Trítio: Dentre os isótopos, esse é o mais abundante. O núcleo é composto por um próton e dois nêutrons, sendo um isótopo radioativo. É geralmente utilizado em mira de treinamento de arma de fogo.
Prótio: Dentre os três tipos, este é o que se apresenta com mair frequência, podendo adquirir carga elétrica positiva ou negativa quando combinado aos compostos iônicos.
O hidrogênio é um elemento abundantemente utilizado em indústrias petroquímicas, desde aplicações em semicondutores até as associações em uso de petróleo.
Algumas fábricas de grande porte, inclusive, testam há algum tempo sistemas para desenvolver veículos que funcionem com gás hidrogênio, substituindo os combustíveis convencionais à base de combustíveis fósseis.
Já são utilizados, ainda que em fase de testes, o veículo que armazena hidrogênio pressurizado em um tanque. A vantagem deste sistema é o risco mínimo de poluição do meio ambiente. Entretanto, a desvantagem seria o alto custo deste tipo de componente, além do risco de explosão.
Compostos do Hidrogênio
Apesar do hidrogênio, em sua forma gasosa (H2) não reagir de maneira equivalente nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), em sua forma de molécula de átomo ele está combinado com a maioria dos elementos presentes da Tabela Periódica, formando compostos com diferenciadas características físico-químicas.
Ele pode formar compostos associados com elementos mais eletronegativos, como é o caso dos halogênios, compostos da família 17 tais como os do grupo 17 (F, Cl, Br, I). Neste caso, o hidrogênio atrai para si uma carga positiva.
–> Quando se une ao flúor, ao oxigênio ou ao nitrogênio, o hidrogênio pode participar de uma ligação não-covalente, também chamada de ligação de hidrogênio, processo fundamental para o equilíbrio químico de determinadas moléculas biológicas.
Ele também forma compostos com elementos com valores de eletronegatividade menores, como é o caso dos metais e semimetais, gerando carga negativa, compostos chamados de hidretos.
–> Quando o hidrogênio faz uma combinação com molécula de carbono ele pode formar invariáveis compostos, chamados geralmente de compostos orgânicos e considerados os principais elementos presentes na natureza.
Os hidretos são geralmente os compostos formados por H2. Sugerida por Gilbert N. Lewis, a existência do ânion de hidreto surgiu em 1916 para hidretos similares ao sal nos grupos I e II, apresentada por Moers em 1920 com o processo de a eletrólise (decomposição de um composto em seus componente com a presença de corrente elétrica) de hidreto de lítio (LiH) derretido.
Esse procedimento fez com que fosse produzida uma quantidade de hidrogênio estequiométrica no ânodo.
A oxidação de hidrogênio com a finalidade de retirar seu elétron (partícula de carga negativa), formalmente gera H+, por descartar da sua molécula o elétron, não contendo , neste caso, elétrons e um núcleo, este geralmente composto de um próton.
De acordo com a teoria do pesquisador Bronsted-Lowry, os ácidos são doadores de prótons, enquanto as substâncias básicas são receptores de prótons, partículas com cargas positivas.