Primo elemento della tavola periodica. In circostanze normali è un gas
incolore ed insapore, formato da molecole diatomiche, H2.
L'atomo di idrogeno, simbolo H, è costituito da un nucleo con un'unità
di carica positiva e da un elettrone. Il suo numero atomico è 1 ed il
suo peso atomico e' 1,00797 g/mol. È uno dei principali costituenti dell'acqua
e di tutta la materia organica ed e' ampiamente sparso non soltanto
sulla terra ma anche nell'intero universo. Esistono tre isotopi
dell'idrogeno: il protio, massa 1, che si trova in più del 99.985%
dell'elemento naturale; il deuterio, massa 2, che si trova in natura nel
0.015% approssimativamente ed il trizio, massa 3, che compare in piccola
quantità in natura, ma può essere prodotto artificialmente con varie
reazioni nucleari.
Usi: L'uso più importante dell'idrogeno è nella sintesi
dell'ammoniaca. L'uso dell'idrogeno si sta estendendo rapidamente nella
raffinazione di combustibile, come nella scissione dell'idrogeno
(idrocracking) e nell'eliminazione dello zolfo. Quantità enormi di
idrogeno vengono consumate nell'idrogenazione catalitica degli oli
vegetali insaturi per ottenere grasso solido. L'idrogenazione è usata
nella fabbricazione di prodotti chimici organici. Quantità enormi di
idrogeno sono usate come combustibili per i razzi, isieme ad ossigeno o
fluoro, e come propellente per i razzi azionati dall'energia nucleare.
L'idrogeno puo' essere bruciato nei motori a combustione interna. Le
celle di carburante ad idrogeno sono viste come in modo di produrr
energia e alcune ricerche sull'idrogeno come possibile fonte alternativa
di carburante sono in corso di svolgimento. Per esempio esso puo' essere
convertito in e da elettricita' da bio-carburanti, da e in gas naturale
e carburante diesel, in teoria con nessuna emissione di CO2 o agenti
chimici tossici.
Proprietà: L'idrogeno comune ha un peso molecolare peri a
2,01594 g. Come gas esso ha una densità di 0,071 g/l a 0ºC e 1 atmosfera.
La sua densità relativa, se confrontata con quella dell'aria, è pari a
0,0695. L'idrogeno è la più infiammabile di tutte le sostanze
conosciute. L'idrogeno è leggermente più solubile in solventi organici
che in acqua. Molti metalli assorbono idrogeno. L'assorbimento
dell'idrogeno da parte dell'acciaio può risultare in acciaio fragile,
che provoca malfunzionamenti nell'apparecchiatura di processo chimico.
A temperatura normale l'idrogeno è una sostanza non molto reattiva, a
meno che sia stato attivato in qualche modo; per esempio, attravero un
opportuno catalizzatore. Ad alte temperature è altamente reattivo.
Anche se in generale è diatomico, l'idrogeno molecolare si dissocia in
atomi liberi ad alte temperature. L'idrogeno atomico è un potente agente
riduttore, anche a temperatura ambiente. Reagisce con gli ossidi ed i
cloruri di molti metalli, come argento,
rame, piombo,
bismuto e mercurio, per
produrre metalli liberi. Riduce alcuni sali alla loro forma metallica,
come i nitrati, i nitriti ed il cianuro di sodio
e di potassio. Reagisce con un certo numero di
elementi, metalli e non-metalli, per formare idruri, come NAH, KH, H2S
e PH3. L'idrogeno atomico produce perossido di idrogeno H2O2
con l'ossigeno.
L'idrogeno reagisce con i composti organici per formare una miscela
complessa di prodotti; con l'etilene, C2H4, per
esempio, i prodotti sono etano, C2H6 e butano, C4H10.
Il calore liberato quando gli atomi di idrogeno si ricombinano per
formare le molecole di idrogeno è usato ottenere elevate temperature
nella saldatura con idrogeno atomico.
L'idrogeno reagisce con ossigeno per formare acqua e questa reazione è
molto lenta a temperatura ambiente; se è accelerata da un catalizzatore,
come il platino, o da una scintilla elettrica, avviene invece con una
violenza esplosiva.
Effetti dell'idrogeno sulla
salute
Effetti di esposizione ad idrogeno: Fuoco: Estremamente
infiammabile. Molte reazioni possono causare incendio o esplosione.
Esplosione: Le miscele gas/aria sono esplosive. Vie di esposizione: La
sostanza può essere assorbita nel corpo tramite 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 emicranie, fischi nelle orecchie,
stordimento, incoscienza, nausea, vomito e inibizione di tutti i sensi.
La pelle della vittima può avere un colore blu. In alcune circostanze,
può avvenire la morte. L'idrogeno non e sospettato casuare mutagenicità,
embriotossicità, teratogenicità o tossicità riproduttiva. Disfunzioni
respiratorie preesistenti possono essere aggravate da sovresposizione ad
idrogeno.
Rischio di inalazione: a seguito di perdita di contenimento,
una concentrazione nociva di questo gas in aria viene raggiunta molto
rapidamente.
Pericoli fisici: Il gas mescola bene con l'aria, formando facilmente
miscele esplosive. Il gas è più leggero dell'aria.
Pericoli chimici: Il riscaldamento può causare combustione o
esplosione violenta. Reagisce violentemente con aria, ossigeno, alogeni
e ossidanti forti che causano fuoco e rischio di esplosione.
Catalizzatori metallici, come platino e
nichel, amplificano notevolmente queste
reazioni.
Elevate
concentrazioni in aria causano carenza di
ossigeno con rischio di perdita di sensi e morte. In caso di richio e'
opportuno controllare il livello di ossigeno prima di entrare in
un'area. Non si verifica allerta tramite odore se sono presenti
concentrazioni tossiche. E' opportuno misurare la concentrazione di
idrogeno con il rivelatore opportuno (un rivelatore di gas infiammabile
normale non è adatto allo scopo)
Primo soccorso: Fuoco: Estinguimento della foente; se non esiste
alcun rischio per l'area circostante, lasciare che il fuoco si estingua
spontaneamente; negli altri casi si estingua con lo spruzzi d'acqua,
polvere, anidride carbonica. Esplosione: Nel caso di fuoco: mantenere il
cilindro freddo spruzzando acqua. Combattere l'incendio da una posizione
riparata. Inalazione: Aria fresca, riposo. Può essere necessaria
respirazione artificiale. Consultare il medico. Pelle: consultare un
medico.
L'idrogeno
nell'ambiente: L'idrogeno forma lo 0.15% della crosta terrestre, ed
e' il maggiore componente dell'acqua. 0.5 ppm di idrogeno molecolare H2
e varie proporzioni come vapore acqueo sono presenti in atmosfera.
L'idrogeno e' anche uno dei maggiori costituenti della biomassa,
formandone il 14% in peso.
Stabilita' ambientale: l'idrogeno si trova naturalemente in
atmosfera. Il gas si dissipa rapidamente in aree ben ventilate.
Effeto su piante o animali:
Ogni l'effetto sugli animali e'
collegato ad un ambiente carenti di ossigeno. Non e' previsto nessun
effetto negativo sulla vita delle piante, ad eccezione del gelo prodotto
in presenza di gas ad espansione rapida.
Effetto sulla vita acquatica: Non esiste attualmente alcuna evidenza
dell'effetto dell'ossigeno sulla vita acquatica.
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