Element químic · fitxa de referència

Hidrogen

L’hidrogen és l’element 1 (H), situat al període 1, grup 1 i bloc s. A temperatura ambient, el seu estat de referència és gasós. La seva configuració electrònica és 1s1.

Nombre atòmic1

Pes atòmic estàndard[1.00784, 1.00811]

Grup1

Període1

Blocs

Configuració electrònica1s1

Estructura electrònica

Què determina la seva química

L’hidrogen té un sol electró. Aquesta estructura extremadament simple permet que participi tant en enllaços covalents com en processos on apareix formalment amb estats d’oxidació +1 o −1.

La seva configuració 1s1 explica per què necessita un electró per a completar la primera capa. El comportament concret depèn de l’àtom al qual s’uneix i de l’entorn químic.

Formes químiques

Compostos, ions i materials

L’hidrogen elemental apareix normalment com a molècules H₂. En els seus compostos forma part de l’aigua, els hidrocarburs, els àcids, els hidrurs metàl·lics i una gran varietat de molècules orgàniques.

Comportament físic

Estat i canvis de fase

A temperatura ambient, l’estat de referència és gasós. La densitat indicada és 0.0899 g/L. El punt de fusió és 13.84 K (-259.3 °C). El punt d’ebullició és 20.27 K (-252.9 °C). La pressió, la puresa i l’estructura cristal·lina poden modificar els valors mesurats.

Presència i aplicacions

On es troba l’hidrogen i per a què s’utilitza

A la Terra, l’hidrogen es troba sobretot combinat, especialment en l’aigua i en les molècules orgàniques. A escala industrial s’utilitza per fabricar amoníac, en el refinatge de petroli i com a vector energètic, incloses les piles de combustible.

A la pràctica

Exemples d’usos reals

Aigua i química de la vida

L’hidrogen forma part de l’aigua i de nombrosos enllaços presents en la química dels éssers vius.

Producció de fertilitzants

L’hidrogen és una matèria primera per fabricar amoníac; l’amoníac s’utilitza després per produir nombrosos fertilitzants nitrogenats.

Refinatge de petroli

L’hidrogen s’utilitza en etapes de refinatge i tractament catalític destinades a eliminar impureses o modificar combustibles.

Posició periòdica

Què indiquen els elements veïns

L’hidrogen és al període 1, grup 1 i bloc s. A l’entorn mostrat apareixen elements veïns reals com liti i beril·li. Comparar-los ajuda a observar tendències de mida atòmica, energia d’ionització, estats d’oxidació i tipus d’enllaç.

Dades de referència

Propietats físiques i atòmiques

Classificacióno metall diatòmic

Estat a temperatura ambientgas

Capes electròniques1

Densitat0.0899 g/L

Punt de fusió13.84 K (-259.3 °C)

Punt d’ebullició20.27 K (-252.9 °C)

Electronegativitat de Pauling2.2

Primera energia d’ionització1 312 kJ/mol

Afinitat electrònica72.77 kJ/mol

Els valors descriuen l’element o l’àtom neutre quan correspon. Les propietats físiques poden dependre de l’al·lòtrop, la pressió i les condicions de mesura.

Història

Descobriment i identificació

El descobriment de l’hidrogen s’associa a Henry Cavendish. El reconeixement de l’element, l’aïllament d’una mostra i la identificació moderna mitjançant el nombre atòmic no sempre van tenir lloc al mateix temps.

Isòtops i pes atòmic

Com afecta els valors la composició isotòpica

El pes atòmic estàndard s’expressa com l’interval [1.00784, 1.00811]. Les proporcions isotòpiques poden variar lleugerament entre mostres naturals; una única xifra decimal amagaria aquesta variació real.

L’hidrogen té almenys un isòtop estable. Els isòtops tenen el mateix nombre de protons i pertanyen al mateix element, però difereixen en el nombre de neutrons i en la massa atòmica.

Seguretat

Manipulació i exposició

Els riscos associats a l’hidrogen depenen de la forma química, la dosi i la via d’exposició. L’element, els seus ions i els seus compostos poden tenir efectes biològics i ambientals molt diferents; cal consultar les dades de seguretat de la substància que es manipula.