Acqua e chimica della vita
Nell’ambito «Acqua e chimica della vita», l’idrogeno viene utilizzato in una forma chimica o materiale adatta. La proprietà sfruttata dipende dal composto, dalla struttura del materiale e dall’obiettivo tecnico.
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Elemento chimico · scheda di riferimento
1H
Idrogeno
L’idrogeno è l’elemento 1 (H), nel periodo 1, gruppo 1 e blocco s. A temperatura ambiente il suo stato di riferimento è gassoso. La configurazione elettronica è 1s1.
Numero atomico1
Peso atomico standard[1.00784, 1.00811]
Gruppo1
Periodo1
Bloccos
Configurazione elettronica1s1
Struttura elettronica
Che cosa controlla la sua chimica
L’idrogeno possiede un solo elettrone. Questa struttura molto semplice gli permette di partecipare sia a legami covalenti sia a processi in cui assume formalmente numero di ossidazione +1 o −1.
La configurazione 1s1 mostra che manca un elettrone per completare il primo guscio. Il comportamento concreto dipende dall’atomo con cui si lega e dall’ambiente chimico.
Forme chimiche
Composti, ioni e materiali
L’idrogeno elementare si presenta normalmente come molecole H₂. Nei composti entra nell’acqua, negli idrocarburi, negli acidi, negli idruri metallici e in una vastissima varietà di molecole organiche.
Comportamento fisico
Stato e cambiamenti di fase
A temperatura ambiente lo stato di riferimento dell’idrogeno è gassoso. Tra i dati riportati: densità 0.0899 g/L, punto di fusione 13.84 K (-259.3 °C), punto di ebollizione 20.27 K (-252.9 °C). I valori misurati possono dipendere da purezza, pressione, struttura cristallina o forma allotropica.
Presenza e applicazioni
Dove si trova e come viene usato l’idrogeno
Sulla Terra l’idrogeno si trova soprattutto combinato, in particolare nell’acqua e nelle molecole organiche. A livello industriale è importante per la produzione di ammoniaca, la raffinazione del petrolio e i sistemi energetici basati sull’idrogeno.
Nella pratica
Esempi di usi concreti
Produzione di fertilizzanti
L’idrogeno entra nella chimica dei fertilizzanti o nei processi industriali che producono nutrienti disponibili per le piante.
Raffinazione del petrolio
Nell’ambito «Raffinazione del petrolio», l’idrogeno viene utilizzato in una forma chimica o materiale adatta. La proprietà sfruttata dipende dal composto, dalla struttura del materiale e dall’obiettivo tecnico.
Posizione periodica
Che cosa mostrano gli elementi vicini
L’idrogeno si trova nel periodo 1, gruppo 1 e blocco s. Nel riquadro compaiono nello stesso gruppo il litio sotto. Il confronto aiuta a seguire variazioni di raggio atomico, energia di ionizzazione e comportamento chimico lungo periodi e gruppi.
Dati di riferimento
Proprietà fisiche e atomiche
Classificazionenon metallo biatomico
Stato a temperatura ambienteGassoso
Gusci elettronici1
Densità0.0899 g/L
Punto di fusione13.84 K (-259.3 °C)
Punto di ebollizione20.27 K (-252.9 °C)
Elettronegatività di Pauling2.2
Prima energia di ionizzazione1 312 kJ/mol
Affinità elettronica72.77 kJ/mol
I valori descrivono l’elemento o l’atomo neutro quando applicabile. Le proprietà fisiche possono dipendere dall’allotropo, dalla pressione e dalle condizioni di misura.
Storia
Scoperta e identificazione
La scoperta dell’idrogeno è associata a Henry Cavendish. Riconoscimento dell’elemento, isolamento di una sostanza pura e assegnazione del moderno numero atomico non coincisero necessariamente nello stesso momento storico.
Isotopi e peso atomico
Come la composizione isotopica modifica i numeri
Il peso atomico standard è riportato come intervallo [1.00784, 1.00811]. Le proporzioni isotopiche naturali possono variare leggermente tra campioni, quindi un unico valore decimale nasconderebbe una variazione reale.
Gli isotopi dell’idrogeno hanno lo stesso numero di protoni e quindi appartengono allo stesso elemento, ma differiscono per il numero di neutroni e per la massa. Gli isotopi radioattivi si distinguono inoltre per vita media e modalità di decadimento.
Sicurezza
Manipolazione ed esposizione
I rischi associati all’idrogeno dipendono dalla forma chimica, dalla dose e dalla via di esposizione. L’elemento, i suoi ioni e i suoi composti possono avere effetti biologici e ambientali molto diversi; occorre consultare i dati di sicurezza della sostanza effettivamente manipolata.