Hidrogénio: diferenças entre revisões

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{{Ver desambig |prefixo=Se procura|pelo canal de televisão|H2 (canal de televisão)}}{{Elemento/Hidrogênio}}
O {{PEPB|hidrogénio|hidrogênio}} (pronuncia-se [[Alfabeto fonético internacional|/idɾɔˈʒɛniu/]] ou /idɾɔˈʒeniu/ de hidro + génio/gênio, ou do fr. hidrogène e admitindo-se a grafia dupla pelo acordo ortográfico<ref>{{citar web|url=http://www.infopedia.pt/pesquisa-global/hidrog%C3%A9nio|titulo=hidrogénio |acessodata=25 de novembro de 2013}}</ref>) é um [[elemento químico]] com [[número atómico]]<sup>[[Português europeu|PE]]</sup> ou atômico <sup>[[Português brasileiro|PB]]</sup> 1 e representado pelo [[símbolo químico|símbolo]] '''H'''. Com uma [[massa atómica]] de aproximadamente 1,0 [[unidade de massa atómica|u]], o hidrogênio é o elemento menos denso. Ele geralmente apresenta-se em sua forma [[Hidrogênio molecular|molecular]], formando o [[gás]] diatômico (H<sub>2</sub>) nas [[condições normais de temperatura e pressão]] (CNTP). Este gás é [[Combustão|inflamável]], [[cor|incolor]], [[odor|inodoro]], e insolúvel em [[água]].<ref>{{citar web|autor=Cabral Murphy |ano=2009 |url=http://www.revistagalileu.globo.com/Revista/Common/0,,EMI112846-17774,00-HIDROGENIO+E+O+FUTURO.html |titulo=Hidrogênio é o Futuro |publicado=Revista Galileu}}</ref> O hidrogénio, por possuir propriedades distintas, não se enquadra claramente em nenhum grupo da [[tabela periódica]], sendo muitas vezes colocado no grupo 1 (ou família 1A) por possuir apenas 1 elétron na camada de valência (ou última camada).<ref>{{Citar web|url=http://www.scienceclarified.com/He-In/Hydrogen.html|titulo=Hydrogen - humans, body, used, water, process, Earth, chemical, energy|data=|acessodata=2018-04-23|obra=Science Clarified|publicado=Advameg|ultimo=|primeiro=|lingua=en}}</ref>
 
O hidrogénio é o mais [[Abundância dos elementos químicos|abundante]] dos elementos químicos, constituindo aproximadamente 75% da massa elementar do [[Universo]].<ref>{{Citar web| último=Palmer | primeiro=David | data=1997-09-13 | url=http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/971113i.html | título=Hydrogen in the Universe | publicado=NASA | acessodata=1º de dezembro de 2008 }}</ref> {{Nota de rodapé|No entanto, a maior parte da massa do universo não está na forma de bariones ou elementos químicos. Veja-se [[matéria escura]] e [[energia escura]].}} [[Estrela]]s na [[sequência principal]] são compostas primariamente de hidrogénio em seu estado de [[plasma]]. O Hidrogénio elementar é relativamente raro na [[Terra]], e é industrialmente produzido a partir de [[hidrocarboneto]]s presentes no gás natural, tais como [[metano]], após o qual a maior parte do hidrogénio elementar é usada "em cativeiro" (o que significa localmente no lugar de produção). Os maiores mercados do mundo usufruem do uso do hidrogénio para o aprimoramento de [[combustível fóssil|combustíveis fósseis]] (no processo de [[Craqueamento|hidrocraqueamento]]) e na produção de [[amoníaco]] (maior parte para o mercado de fertilizantes). O hidrogénio também pode ser obtido por meio da [[eletrólise]] da água, porém, este processo é atualmente dispendioso, o que privilegia sua obtenção a partir do [[gás natural]].<ref>{{citar web |autor=Staff |ano=2007 | url=http://www.fsec.ucf.edu/en/consumer/hydrogen/basics/production.htm | titulo=Hydrogen Basics&nbsp; — Production | publicado=Florida Solar Energy Center | acessodata=1 de dezembro de 2008}}</ref>
 
O [[isótopo]] do hidrogênio que possui maior ocorrência, conhecido como [[prótio]], é formado por um único [[próton]] e nenhum [[nêutron]]. Em [[Composto iônico|compostos iônicos]] pode ter uma carga positiva (se tornando um [[cátion]]) ou uma carga negativa (se tornando o [[ânion]] conhecido como [[hidreto]]). Também pode formar outros isótopos, como o [[deutério]], com apenas um nêutron, e o [[trítio]], com dois nêutrons. Em [[2001]], foi criado em laboratório o isótopo <sup>4</sup>H e, a partir de [[2003]], foram sintetizados os isótopos <sup>5</sup>H até <sup>7</sup>H.<ref>Gurov YB, Aleshkin DV, Berh MN, Lapushkin SV, Morokhov PV, Pechkurov VA, Poroshin NO, Sandukovsky VG, Tel'kushev MV, Chernyshev BA, Tschurenkova TD. (2004). Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei. Physics of Atomic Nuclei 68(3):491-497.</ref><ref>Korsheninnikov AA. et al. (2003). Experimental Evidence for the Existence of 7H and for a Specific Structure of 8He. Phys Rev Lett 90, 082501.</ref> O elemento hidrogênio forma compostos com a maioria dos elementos, está presente na [[água]] e na maior parte dos [[composto orgânico|compostos orgânicos]]. Possui um papel particularmente importante na [[Reação ácido-base|química ácido-base]], na qual muitas reações envolvem a troca de prótons entre moléculas solúveis. Como o único átomo neutro pelo qual a [[Equação de Schrödinger]] pode ser resolvida analiticamente, o estudo [[energia|energético]] e de ligações do átomo hidrogênio teve um papel principal no desenvolvimento da [[mecânica quântica]].
 
A [[solubilidade]] e características do hidrogênio com vários metais são muito importantes na [[metalurgia]] (uma vez que muitos metais podem sofrer fragilidade em sua presença)<ref>{{citar periódico | ultimo=Rogers | primeiro=H. C. | titulo=Hydrogen Embrittlement of Metals | jornal=Science | ano=1999 | volume=159 |número=3819 | paginas=1057–1064 | doi=10.1126/science.159.3819.1057 | pmid=17775040}}</ref> e no desenvolvimento de maneiras seguras de estocá-lo para uso como combustível.<ref>{{citar noticia | ultimo=Christensen | primeiro=C. H. | coautores=Nørskov, J. K.; Johannessen, T. | data=9 de Julho de 2005 | titulo=Making society independent of fossil fuels&nbsp; — Danish researchers reveal new technology | publicado=Technical University of Denmark | url=http://www.dtu.dk/English/About_DTU/News.aspx?guid=%7BE6FF7D39-1EDD-41A4-BC9A-20455C2CF1A7%7D | acessodata=1 de dezembro de 2008}}</ref> É altamente solúvel em diversos compostos que possuem [[Terra-rara|Terras-rara]]s e [[metal de transição|metais de transição]]<ref name="Takeshita">{{citar periódico | ultimo=Takeshita | nombre=T. | coautores=Wallace, W.E.; Craig, R.S. | titulo=Hydrogen solubility in 1:5 compounds between yttrium or thorium and nickel or cobalt | jornal=Inorganic Chemistry | ano=1974 | volumen=13 | número=9 | paginas=2282–2283 | doi=10.1021/ic50139a050 }}</ref> e pode ser dissolvido tanto em metais [[cristal]]inos e [[Sólido amorfo|amorfos]].<ref name="Kirchheim1">{{citar periódico | ultimo=Kirchheim | primeiro=R. | coautores=Mutschele, T.; Kieninger, W | titulo=Hydrogen in amorphous and nanocrystalline metals | jornal=Materials Science and Engineering | ano=1988 | volumen=99 | paginas=457–462 | doi=10.1016/0025-5416(88)90377-1 }}</ref> A solubilidade do hidrogênio em metais é influenciada por distorções ou impurezas locais na [[estrutura cristalina]] do metal.<ref name="Kirchheim2">{{citar periódico | ultimo=Kirchheim | primeiro=R. | titulo=Hydrogen solubility and diffusivity in defective and amorphous metals | jornal=Progress in Materials Science | ano=1988 | volume=32 | número=4 | paginas=262–325 | doi=10.1016/0079-6425(88)90010-2}}</ref>
 
== História ==
 
=== Origem e evolução ===
Quando o universo expandiu em existência com o [[Big Bang]], há quase 14 bilhões de anos atrás, não havia [[planeta]]s, [[estrela]]s ou [[galáxia]]s, houve apenas uma bola de plasma super quente inflando. O universo esfriou conforme ele se expandiu e [[quark]]s foram os primeiros a congelar, em seguida, [[próton]]s e [[nêutron]]s, posteriormente [[elétron]]s.<ref>[http://theconversation.com/after-our-universes-cosmic-dawn-what-happened-to-all-its-original-hydrogen-65527 After our universe’s cosmic dawn, what happened to all its original hydrogen?] por Aaron Parsons, publicado em "The Conversation" (2016)</ref>. Depois de cerca de 380 mil anos, o hidrogênio começou a se formar.<ref>[http://dx.doi.org/10.1016/j.physrep.2006.08.002 Cosmology at low frequencies: The 21 cm transition and the high-redshift Universe] por Steven R. Furlanetto et al, publicado em "Physics Reports" - Volume 433, Edições 4–6, Outubro de 2006, Pgs 181–301</ref>. Alguns destes átomos foram fundidos em carbono, de [[oxigênio]], [[nitrogênio]], [[ferro]] e todos os outros elementos. No entanto, quando o universo tinha cerca de um bilhão de anos, 9 em cada 10 desses átomos de hidrogênio originais foram destruídos. Não se sabe exatamente quando e como os primeiros átomos de hidrogênio foram destruídos<ref>[https://arxiv.org/abs/astro-ph/0406095 The Cosmic Energy Inventory] por Masataka Fukugita1 e P. J. E. Peebles, publicado pela "The American Astronomical Society" no "The Astrophysical Journal" - Volume 616, N<sup>o</sup> 2 (2004)</ref>.
 
=== Descoberta e uso ===
[[Imagem:Hindenburg at lakehurst.jpg|esquerda|thumb|''Dirigível Hindenburg, 1936''.]]
 
O [[Hidrogênio molecular|gás hidrogênio]], H<sub>2</sub>, foi o primeiro produzido artificialmente e formalmente descrito por T. Von Hohenheim (também conhecido como [[Paracelso]], 1493–1541) por meio da [[reação química]] entre [[metal|metais]] e [[ácido forte|ácidos fortes]].<ref>{{Citar livro|titulo=The Encyclopedia of the Chemical Elements|ultimo=Andrews|primeiro=A. C.|publicado=Reinhold Book Corporation|local=New York|ano=1968|pagina=272|editor=Clifford A. Hampel|capítulo=Oxygen|id=LCCN 68-29938}}</ref> Paracelso não tinha o conhecimento de que o gás inflamável produzido por esta [[reação química]] era constituído por um novo [[elemento químico]]. Em 1671, [[Robert Boyle]] redescobriu e descreveu a reação entre limalhas de [[ferro]] e [[ácido]]s diluídos, o que resulta na produção de gás hidrogênio.<ref>{{citar web |ultimo=Mark |primeiro=Winter |ano=2007 |url=http://education.jlab.org/itselemental/ele001.html |titulo=Hydrogen: historical information | publicado=WebElements Ltd | acessodata=4 de dezembro de 2008}}</ref> Em [[1766]], [[Henry Cavendish]] foi o primeiro a reconhecer o gás hidrogênio como uma discreta substância, ao identificar o gás de uma [[reação química|reação ácido-metal]] como "ar inflamável" e descobrindo mais profundamente, em [[1781]], que o gás produz água quando queimado. A ele geralmente é dado o crédito pela sua descoberta como um elemento químico.<ref name="Nostrand">{{citar enciclopédia| titulo=Hydrogen|enciclopédia=Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry| pagina=797–799| publicado=Wylie-Interscience|ano=2005| isbn=0-471-61525-0| acessodata=4 de dezembro de 2008}}</ref><ref name="nbb">{{Citar livro| ultimo=Emsley| primeiro=John| titulo=Nature's Building Blocks| publicado=Oxford University Press|ano=2001|local=Oxford| pagina=183–191| isbn=0-19-850341-5 }}</ref> Em [[1783]], [[Antoine Lavoisier]] deu ao elemento o nome de hidrogênio (do [[lingua grega|grego]] ''υδρώ'' (hydro), água e ''γένος-ου'' (genes), gerar)<ref name="Stwertka">{{Citar livro| ultimo=Stwertka| primeiro=Albert| titulo=A Guide to the Elements| publicado=Oxford University Press|ano=1996| pagina=16–21| isbn=0-19-508083-1}}</ref> quando ele e [[Pierre Simon Laplace|Laplace]] reproduziram a descoberta de Cavendish, onde água é produzida quando hidrogênio é queimado.<ref name="nbb"></ref>
 
Lavoisier produziu hidrogênio pelas suas experiências sobre conservação de massa fazendo reagir um fluxo de vapor de metal por meio de um tubo de [[ferro]] aquecida ao fogo. A oxidação anaeróbica de ferro pelos protões da água a alta temperatura pode ser esquematicamente representada pelo conjunto das seguintes reacções:
 
:&nbsp;&nbsp;   Fe + &nbsp;&nbsp;   H<sub>2</sub>O → FeO + H<sub>2</sub>
 
:2 Fe + 3 H<sub>2</sub>O → Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 3 H<sub>2</sub>
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Muitos metais, tais como o [[zircónio]] são submetidos a uma reacção semelhante com água o que conduz à produção de hidrogénio.
 
Hidrogênio foi [[Hidrogênio líquido|liquefeito]] pela primeira vez por [[James Dewar]] em [[1898]] ao usar [[resfriamento regenerativo]] e sua invenção se aproxima muito daquilo que conhecemos como [[garrafa térmica]] nos dias de hoje.<ref name="nbb"></ref> Ele produziu [[hidrogênio sólido]] no ano seguinte.<ref name="nbb"></ref> O [[deutério]] foi descoberto em dezembro de [[1931]] por [[Harold Urey]], e o [[trítio]] foi preparado em [[1934]] por [[Ernest Rutherford]], [[Marcus Oliphant]], e [[Paul Harteck]].<ref name="Nostrand"></ref> A [[água pesada]], que possui deutério no lugar de hidrogênio regular na molécula de água, foi descoberta pela equipe de Urey em [[1932]].<ref name="nbb"></ref>
 
François Isaac de Rivaz construiu o primeiro dispositivo de combustão interna movido por uma mistura de hidrogênio e oxigênio em [[1806]]. Edward Daniel Clarke inventou o cano de sopro de gás hidrogênio em [[1819]]. A [[lâmpada de Döbereiner]] e a [[Luminária Drummond]] foram inventadas em [[1823]].<ref name="nbb"></ref>
 
O enchimento do primeiro [[balão]] com gás hidrogênio, foi documentado por [[Jacques Charles]] em [[1783]].<ref name="nbb"></ref> O hidrogênio provia a subida para a primeira maneira confiável de viagem aérea seguindo a invenção do primeiro dirigível decolado com hidrogênio em [[1852]], por [[Henri Giffard]].<ref name="nbb"></ref> O conde alemão [[Ferdinand von Zeppelin]] promoveu a ideia de usar o hidrogênio em dirigíveis rígidos, que mais tarde foram chamados de [[Zeppelin]]s; o primeiro dos quais teve seu voo inaugural em [[1900]].<ref name="nbb"></ref> Voos programados regularmente começaram em [[1910]] e com o surgimento da [[Primeira Guerra Mundial]] em agosto de [[1914]], eles haviam transportado 35.000 passageiros sem qualquer incidente sério. Dirigíveis levantados por hidrogênio foram usados como plataformas de observação e bombardeadores durante a guerra.<ref>{{Citar livro |autor= Lehmann, Ernst A. |coautores= Mingos, Howard |título= The Zeppelins: The Development of the Airship, with the Story of the Zepplins Air Raids in the World War |ano= 1927 |capítulo= 1: German airships prepare for war |urlcapitulo= http://www.hydrogencommerce.com/zepplins/zeppelin1.htm |acessodata= 6 de novembro de 2009 }}</ref>
 
O primeiro cruzamento transatlântico sem escalas foi realizado pelo dirigível britânico ''[[R34]]'' em 1919. Com o lançamento do [[LZ 127 Graf Zeppelin|Graf Zeppelin]] nos [[anos 1920]], o serviço regular de passageiros prosseguiu até meados dos [[anos 1930]] sem nenhum acidente. Com a descoberta de reservas de um outro tipo de gás leve nos Estados Unidos, o [[hélio]], esse projeto deveria sofrer modificações, já que o outro elemento prometia um aumento na segurança, mas o governo dos E.U.A. se recusou a vender o gás para este propósito. Sendo assim, H<sub>2</sub> foi usado no dirigível ''[[LZ 129 Hindenburg|Hindenburg]]'', o qual foi destruído em um incidente em pleno voo sobre [[New Jersey]] no dia [[6 de maio]] de [[1937]].<ref name="nbb"></ref> O incidente foi transmitido ao vivo no rádio e filmado. A ignição do vazamento de hidrogênio foi atribuída como a causa do incidente, porém, investigações posteriores apontaram à ignição do revestimento de tecido [[alumínio|aluminizado]] pela [[eletricidade estática]].
 
=== Papel na teoria quântica ===
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[[Imagem:Shuttle Main Engine Test Firing cropped edited and reduced.jpg|thumb|150px|esquerda|Um motor de foguete [[RS-25 (motor de foguete)|RS-25]] queimando [[hidrogênio líquido]] com oxigênio puro (também [[oxigênio líquido|líquido]]), produzindo uma chama quase invisível.]]
 
[[Gás hidrogênio]] (dihidrogênio<ref>[http://www.usm.maine.edu/~newton/Chy251_253/Lectures/LewisStructures/Dihydrogen.html University of Southern Maine-Dihydrogen]</ref>) é altamente inflamável e queima em concentrações de 4% ou mais H<sub>2</sub> no ar.<ref>{{Citar jornal | ultimo=Carcassi | primeiro=M. N. |coautor=Fineschi, F. | titulo=Deflagrations of H<sub>2</sub>–air and CH<sub>4</sub>–air lean mixtures in a vented multi-compartment environment | jornal=Energy |data=Junho de 2005 | volume=30 | número=8 | pagina=1439–1451 | doi=10.1016/j.energy.2004.02.012}}</ref> A [[entalpia]] de combustão para o hidrogênio é −286&nbsp; kJ/mol;<ref>{{Citar livro | autor=National Academy of Engineering, National Academy of Sciences | ano=2004 | titulo=The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, | pagina=240 | publicado=National Academies Press | isbn=0309091632 }}</ref> ele queima de acordo com a seguinte equação balanceada.
: 2 H<sub>2</sub>(g) + O<sub>2</sub>(g) → 2 H<sub>2</sub>O(l) + 572 &nbsp; kJ (286&nbsp; kJ/mol)<ref>Energia é por mol de material combustível, Hidrogênio. 286&nbsp; kJ/mol</ref>
 
Quando misturado com oxigênio por entre uma grande variedade de proporções, o hidrogênio explode por ignição. Hidrogênio queima violentamente no ar, tendo ignição automaticamente na temperatura de 560&nbsp; °C.<ref>{{Citar web | url=http://physchem.ox.ac.uk/MSDS/HY/hydrogen.html | título=Safety data for hydrogen | autor=Staff | acessodata=15 de dezembro de 2008 | data=2005-10-10 | obra=Chemical and Other Safety Information | publicado= The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory, Oxford University }}</ref> Chamas de hidrogênio-oxigênio puros queimam no alcance de cor [[Radiação ultravioleta|ultravioleta]] e são quase invisíveis a olho nu, como ilustrado pela faintness da chama das turbinas principais do [[ônibus espacial]] (ao contrário das chamas facilmente visíveis do [[Foguete de combustível sólido|foguete acelerador sólido]]). Então ele necessita de um [[detector de chama]] para detectar se um vazamento de hidrogênio está queimando. A [[desastre do Hindenburg|explosão do dirigível ''Hindenburg'']] foi um caso infame de combustão de hidrogênio; a causa é debatida, mas os materiais combustíveis na pele do dirigível foram responsáveis pela coloração das chamas.<ref>{{Citar web | último=Dziadecki | primeiro=John | ano=2005 | url=http://spot.colorado.edu/~dziadeck/zf/LZ129fire.htm | título=Hindenburg Hydrogen Fire | acessodata =15 de dezembro de 2008 }}</ref> Outra característica dos fogos de hidrogênio é que as chamas tendem a ascender rapidamente com o gás no ar, como ilustrado pelas chamas do ''Hindenburg'', causando menos dano que fogos de hidrocarboneto. Dois terços dos passageiros do ''Hindenburg'' sobreviveram ao incêndio, e muitas das mortes que ocorreram foram da queda ou da queima do combustível [[diesel]].<ref>{{Citar web
| último=Werthmüller | primeiro=Andreas | url=http://www.hydropole.ch/Hydropole/Intro/Hindenburg.htm | título=The Hindenburg Disaster | publicado=Swiss Hydrogen Association | acessodata=15 de dezembro de 2008 }}</ref>
 
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[[Imagem:HAtomOrbitals.png|thumb|200px|Os primeiros [[Orbital atômico|orbitais]] do átomo de hidrogénio (números quânticos [[Número quântico principal|principais]] e [[Número quântico secundário|azimutais]]).]]
 
O [[nível de energia]] em [[estado fundamental]] do elétron de um átomo de hidrogênio é −13,6 [[Elétron-volt|eV]], o que é equivalente a um [[fóton]] ultravioleta de aproximadamente 92&nbsp; [[metro|nm]].<ref>{{Citar web | url=http://jupiter.phy.umist.ac.uk/~tjm/ISPhys/l7/ispl7.html | título=Lecture 7, Emission Lines&nbsp; — Examples | acessodata=2008-02-05 | último=Millar | primeiro=Tom | data=10/12/2003 | obra=PH-3009 (P507/P706/M324) Interstellar Physics | publicado=University of Manchester }}</ref>
 
Os níveis de energia do hidrogênio podem ser calculados razoavelmente com precisão usando o [[átomo de Bohr|modelo de Bohr]] para o átomo, o qual conceitualiza o elétron como "orbitando" o próton em analogia à órbita da Terra em relação ao Sol. Entretanto, a força [[eletromagnetismo|eletromagnética]] atrai elétrons e prótons para cada um, enquanto planetas e objetos celestiais são atraídos uns aos outros pela [[gravidade]]. Por causa da discretização do [[momento angular]] postulado por Bohr no começo da [[mecânica quântica]], o elétron no modelo de Bohr pode somente ocupar certas distâncias permitidas do próton, e portanto, somente certas energias permitidas.<ref>{{Citar web | último=Stern | primeiro=David P. | data=2005-05-16 | url=http://www-spof.gsfc.nasa.gov/stargaze/Q5.htm | título=The Atomic Nucleus and Bohr's Early Model of the Atom | publicado=NASA Goddard Space Flight Center | acessodata=12 de dezembro de 2008 }}</ref>
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Apesar do hidrogênio, em sua forma gasosa (H<sub>2</sub>) não reagir muito nas [[Condições Normais de Temperatura e Pressão|CNTP]], em sua forma atômica ele está combinado com a maioria dos elementos da [[Tabela Periódica]], formando compostos com diferentes propriedades químicas e físicas. Ele pode formar compostos com elementos mais [[eletronegatividade|eletronegativos]], tais como os do grupo 17 da Tabela Periódica ([[halogênio]]s: ([[Flúor|F]], [[Cloro|Cl]], [[Bromo|Br]], [[Iodo|I]]); nestes compostos, o hidrogênio é marcado por atrair para si uma carga parcial positiva.<ref>{{Citar web | último=Clark| primeiro=Jim | título=The Acidity of the Hydrogen Halides| obra=Chemguide | ano=2002| url=http://www.chemguide.co.uk/inorganic/group7/acidityhx.html#top | acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref> Quando unido a [[flúor]], [[oxigênio]], ou [[nitrogênio]], o hidrogênio pode participar na forma de forte ligação não-covalente chamada [[ligação de hidrogênio]], que é essencial à estabilidade de muitas moléculas biológicas.<ref>{{Citar web | último=Kimball| primeiro=John W. | título=Hydrogen| obra=Kimball's Biology Pages| data=07/08/2003 | url=http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/H/HydrogenBonds.html | acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref><ref>IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic version, [http://goldbook.iupac.org/H02899.html Hydrogen Bond]</ref> Hidrogênio também forma compostos com menos elementos eletronegativos, como [[Metal|metai]]s e [[semimetal|semimetai]]s, nos quais gera uma carga parcial negativa. Estes compostos são geralmente conhecidos como [[hidreto]]s.<ref>{{Citar web | último=Sandrock| primeiro=Gary | título=Metal-Hydrogen Systems| publicado=Sandia National Laboratories | data=02/05/2002| url=http://hydpark.ca.sandia.gov/DBFrame.html | acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref>
 
Quando o hidrogênio se combina com o carbono, ele pode formar uma infinidade de compostos. Devido à marcante presença destes compostos nos organismos vivos, estes vieram a ser chamados de [[composto orgânico|compostos orgânicos]] e considerados os principais elementos [[CHONPS]] (os seis elementos fundamentais para a vida na Terra);<ref name="hydrocarbon">{{Citar web| título=Structure and Nomenclature of Hydrocarbons | publicado=Purdue University| url=http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1organic/organic.html| acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref> o ramo da química que estuda as propriedades destes compostos é conhecido como [[Química Orgânica]]<ref>{{Citar web| título=Organic Chemistry| obra=Dictionary.com| publicado=Lexico Publishing Group| ano=2008| url=http://dictionary.reference.com/browse/organic%20chemistry| acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref> e seu estudo no contexto de [[organismo]]s vivos é conhecido como [[bioquímica]].<ref>{{Citar web | título=Biochemistry| obra=Dictionary.com | publicado=Lexico Publishing Group | ano=2008 | url=http://dictionary.reference.com/browse/biochemistry | acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref> Por algumas definições, compostos "orgânicos" necessitam apenas da condição de conter carbono. Entretanto, a maior parte destes compostos também contém o hidrogênio e, uma vez que é a ligação carbono-hidrogênio que dá a esta classe de compostos suas características químicas particulares, isso faz com que algumas definições de "Química Orgânica" incluam a presença de ligações químicas entre carbono-hidrogênio.<ref name="hydrocarbon"></ref>
 
Na [[Química Inorgânica]], hidretos podem também servir como [[Ligante|ligantes de ponte]], responsáveis pelo elo entre dois centros metálicos em um [[composto de coordenação]]. Esta função é particularmente comum em [[Grupo do boro|elementos do grupo 13]], especialmente em [[borano]]s (hidretos de [[boro]]) e complexos de [[alumínio]], assim como em [[carborano]]s agrupados.<ref name="Miessler" ></ref>
 
Na natureza conhece-se milhões de [[hidrocarboneto]]s mas eles não são formados pela reação direta do gás hidrogênio com o carbono (apesar da produção de [[gás de síntese]] segundo o [[processo de Fischer-Tropsch]] para criar hidrocarbonetos ter chegado próxima de ser uma exceção, uma vez que isto inicia-se com carvão e o hidrogênio elementar é gerado no local).
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* '''¹H''', conhecido como [[prótio]], é o isótopo mais comum do hidrogénio com uma abundância de mais de 99,98%. Devido a que o núcleo deste isótopo é formado por um só próton ele foi baptizado como prótio, nome que apesar de ser muito descritivo, é pouco usado.
* '''²H''', o outro isótopo estável do hidrogénio, é conhecido como [[deutério]] e o seu núcleo contém um próton e um nêutron. O deutério representa 0,0026% ou 0,0184% (segundo seja em [[fracção molar]] ou fracção atómica) do hidrogénio presente na Terra, encontrando-se as menores concentrações no hidrogénio gasoso, e as maiores (0,015% ou 150 ppm) em águas oceânicas. O deutério não é radioactivo, e não representa um risco significativo de toxicidade. A água enriquecida em moléculas que incluem deutério no lugar de hidrogénio ¹H (prótio), denomina-se [[água pesada]]. O deutério e seus compostos empregam-se em marcações não radioactivas em experiências e também em dissolventes usados em espectroscopia ¹H - RMN. A água pesada utiliza-se como moderador de nêutrons e refrigerante em [[reactor nuclear|reactores nucleares]]. O deutério é também um potencial combustível para a [[fusão nuclear]] com fins comerciais.
* '''³H''' é conhecido como [[trítio]] e contém um próton e dois nêutrons no seu núcleo. é radioactivo, desintegrando-se em ³<sub>2</sub>He<sup>+</sup> através de uma [[Desintegração beta|emissão beta]]. Possui uma [[meia-vida]] de 12,33 anos.<ref name="Miessler" ></ref> Pequenas quantidades de trítio encontram-se na natureza por efeito da interacção dos [[raio cósmico|raios cósmicos]] com os gases atmosféricos. Também foi libertado trítio para a realização de provas de armamento nuclear. O trítio usa-se em reacções de fusão nuclear, como traçador em [[Geoquímica]] Isotópica, e em dispositivos luminosos auto-alimentados. Antes era comum empregar o trítio como radiomarcador em experiências químicas e biológicas, mas actualmente usa-se menos.
 
O hidrogénio é o único elemento que possui diferentes nomes comuns para cada um de seus isótopos (naturais). Durante o começo dos estudos sobre a radioactividade, a alguns isótopos radioactivos pesados foram-lhes atribuídos nomes, mas nenhum deles se continua a usar). Os símbolos D e T (em lugar de ²H e ³H) usam-se às vezes para referir-se ao deutério e ao trítio, mas o símbolo P corresponde ao fósforo e, portanto, não pode usar-se para representar o prótio. A [[União Internacional de Química Pura e Aplicada|IUPAC]] declara que ainda que o uso destes símbolos seja comum, ele não é aconselhado.
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=== Industrial ===
O hidrogénio pode ser preparado por meio de vários processos mas, economicamente, o mais importante envolve a remoção de hidrogénio de hidrocarbonetos. Hidrogénio comercial produzido em massa é normalmente produzido pela [[reformação catalítica]] de [[gás natural]].<ref name="Oxtoby">{{Citar livro | primeiro=D. W. | ultimo=Oxtoby | ano=2002 | titulo=Principles of Modern Chemistry |edição=5th edition | publicado=Thomson Brooks/Cole | isbn=0030353734 }}</ref> A altas temperaturas (700-1100&nbsp; °C), vapor de água reage com metano para produzir [[monóxido de carbono]] e H<sub>2</sub>.
 
[[metano|CH<sub>4</sub>]] + [[água (substância)|H<sub>2</sub>O]] → CO + 3 H<sub>2</sub>
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CH<sub>4</sub> → [[Carbono|C]] + 2 H<sub>2</sub>
 
Por consequência, a reformação catalítica faz-se tipicamente com excesso de H<sub>2</sub>O. Hidrogénio adicional pode ser recuperado do vapor usando monóxido de carbono através da [[reacção de mudança do vapor de água]], especialmente com um catalisador de [[Óxido de ferro(II)|óxido de ferro]]. Esta reacção é também uma fonte industrial comum de [[dióxido de carbono]]:<ref name="Oxtoby" ></ref>
 
[[monóxido de carbono|CO]] + [[Água|H<sub>2</sub>O]] → [[dióxido de carbono|CO<sub>2</sub>]] + H<sub>2</sub>
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e a reacção de carvão, que pode servir como prelúdio para a "reacção de mudança" descrito acima
:<ref name="Oxtoby" ></ref>
 
[[Carbono|C]] + [[Água|H<sub>2</sub>O]] → [[Monóxido de carbono|CO]] + H<sub>2</sub>
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Em aplicações mais recentes, o hidrogênio é utilizado puro ou misturado com nitrogênio (às vezes chamado de [[forming gas]]) como um gás rastreador para detectar vazamentos. Aplicações podem ser encontradas nas indústrias automotiva, química, de geração de energia, aeroespacial, e de telecomunicações.<ref>{{citar conferência| primeiro=Matthias | ultimo=Block| titulo=Hydrogen as Tracer Gas for Leak Detection | títulolivro=16th WCNDT 2004 | publicado=Sensistor Technologies | data=03/09/2004 |local=Montreal, Canada | url=http://www.ndt.net/abstract/wcndt2004/523.htm | acessodata=12 de dezembro de 2008}}</ref> Hidrogênio é um aditivo alimentar autorizado (E 949) que permite o teste de vazamento de embalagens, entre outras propriedades antioxidantes.<ref>{{Citar web | url=http://ec.europa.eu/food/fs/sfp/addit_flavor/flav15_en.pdf | formato=PDF| título=Report from the Commission on Dietary Food Additive Intake | publicado=European Union | acessodata=12 de dezembro de 2008 }}</ref>
 
Os isótopos mais raros do hidrogênio também possuem aplicações específicas para cada um. [[Deutério]] (hidrogênio-2) é usado em [[Candu|aplicações de fissão nuclear]] como um [[moderador nuclear|moderador]] para [[neutron]]s lentos, e nas reações de [[fusão nuclear]].<ref name="nbb"></ref> Compostos de deutério possuem aplicações em química e biologia nos estudos da reação dos [[efeito isotópico cinético|efeitos de isótopos]].<ref>{{Citar jornal | ultimo=Reinsch| primeiro=J |coautor= A Katz, J Wean, G Aprahamian, JT MacFarland | titulo=The deuterium isotope effect upon the reaction of fatty acyl-CoA dehydrogenase and butyryl-CoA| jornal=J. Biol. Chem. | volume=255 | número=19 | pagina=9093–97 |data=Outubro de 1980 | url=http://www.jbc.org/cgi/content/abstract/255/19/9093 | acessodata=14 de dezembro de 2008 | pmid=7410413}}</ref> [[Trítio]] (hidrogênio-3), produzido em [[reator nuclear|reatores nucleares]], é utilizado na produção de [[bomba de hidrogênio|bombas de hidrogênio]],<ref>{{Citar jornal| ultimo=Bergeron| primeiro=Kenneth D.| titulo=The Death of no-dual-use| jornal=Bulletin of the Atomic Scientists| volume=60| número=1| pagina=15| publicado=Educational Foundation for Nuclear Science, Inc.|local=| data=Janeiro–Fevereiro de 2004| url=http://find.galegroup.com/itx/start.do?prodId=SPJ.SP06| acessodata=14 de dezembro de 2008 | doi=10.2968/060001004}}</ref> como um selo isotópico nas [[Biologia|ciências biológicas]],<ref name="holte">{{Citar jornal| ultimo=Holte| primeiro=Aurali E.| ultimo2=Houck| primeiro2=Marilyn A.| ultimo3=Collie| primeiro3=Nathan L.| titulo=Potential Role of Parasitism in the Evolution of Mutualism in Astigmatid Mites| jornal=Experimental and Applied Acarology| volume=25| número=2| pagina=97–107| publicado=Texas Tech University|local=Lubbock| data=03/11/2004 | url=http://www.springerlink.com/content/p361t660u1774534/| doi=10.1023/A:1010655610575}}</ref> e como uma fonte de [[Partícula beta|radiação]] em [[pintura]]s luminosas.<ref>{{Citar jornal| ultimo=Quigg| primeiro=Catherine T.| titulo=Tritium Warning| jornal=Bulletin of the Atomic Scientists| volume=40 | número=3| pagina=56–57|local=Chicago |data=Março de 1984| url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=sch&AN=11181317&site=ehost-live| issn=0096-3402}}</ref>
 
A temperatura de equilíbrio do hidrogênio em [[ponto triplo]] é um ponto fixo definido na [[Escala Internacional de Temperaturas de 1990]] (ITS-90) a 13,8033&nbsp; [[kelvin]].<ref>{{citar conferência| titulo=International Temperature Scale of 1990 | títulolivro=Procès-Verbaux du Comité International des Poids et Mesures | pagina=T23–T42 |ano=1989 | url=http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/ITS-90.pdf | acessodata=15 de dezembro de 2008|formato=PDF}}</ref>
 
=== Portador de energia ===
{{Artigo principal|[[Economia do hidrogênio]]}}
Hidrogênio não é um recurso de energia,<ref name="sustain">{{Citar web | último=McCarthy| primeiro=John| título=Hydrogen | publicado=Stanford University | data=1995-12-31 | url=http://www-formal.stanford.edu/jmc/progress/hydrogen.html | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref> exceto no contexto hipotético das usinas comerciais de fusão nuclear usando deutério ou trítio, uma tecnologia atualmente longe de desenvolvimento.<ref>{{Citar web | título=Nuclear Fusion Power | publicado=World Nuclear Association |data=Maio de 2007 | url=http://www.world-nuclear.org/info/inf66.html | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref> A energia do Sol origina-se da fusão nuclear de hidrogênio, mas este processo é difícil de alcançar controlavelmente na Terra.<ref>{{Citar web | título=Chapter 13: Nuclear Energy&nbsp; — Fission and Fusion | obra=Energy Story | publicado=California Energy Commission | ano=2006 | url=http://www.energyquest.ca.gov/story/chapter13.html | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref> Hidrogênio elementar de fontes solares, biológicas ou elétricas requerem mais energia para criar do que é obtida ao queimá-lo, então, nestes casos, o hidrogênio funciona como um portador de energia, como uma bateria. Ele pode ser obtido de fontes fósseis (como metano), mas estas fontes são insustentáveis.<ref name="sustain"></ref>
 
A [[densidade de energia]] por unidade ''volume'' de ambos [[hidrogênio líquido]] e gás de [[hidrogênio comprimido]] em qualquer pressão praticável é significantemente menor do que aquela de fontes tradicionais de combustível, apesar da densidade de energia por unidade ''massa'' de combustível é mais alta.<ref name="sustain"></ref> Todavia, o hidrogênio elementar tem sido amplamente discutido no contexto da energia, como um possível ''portador'' de energia futuro em uma grande escala da economia.<ref>{{citar notícia | titulo=DOE Seeks Applicants for Solicitation on the Employment Effects of a Transition to a Hydrogen Economy |obra=Hydrogen Program | publicado=US Department of Energy | data=22 de março de 2006 | url=http://www.hydrogen.energy.gov/news_transition.html | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref> Por exemplo, CO<sub>2</sub> [[sequestramento de CO2|sequestramento]] seguido de [[captura e armazenamento de carbono]] poderia ser conduzido ao ponto da produção de H<sub>2</sub> a partir de combustíveis fósseis.<ref name="GATech"></ref> O hidrogênio usado no transporte queimaria relativamente limpo, com algumas emissões de [[óxido de nitrogênio|NOx]],<ref>{{Citar jornal | ultimo=Heffel| primeiro=James W. | titulo=NOx emission and performance data for a hydrogen fueled internal combustion engine at 1500&nbsp; rpm using exhaust gas recirculation | jornal=International Journal of Hydrogen Energy | volume=28 | número=8 | pagina=901–908 | publicado=University of California |local=Riverside, CA | data=2002-12-24| url=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V3F-47HJVY6-8&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=bbc8c5bce46f1d4ba3a814f5c828ee80 | doi=10.1016/S0360-3199(02)00157-X | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref> porém sem emissões de carbono.<ref name="GATech">{{citar noticia|titulo=Carbon Capture Strategy Could Lead to Emission-Free Cars |publicado=Georgia Tech |data=11 de fevereiro de 2008 |url=http://www.gatech.edu/newsroom/release.html?id=1707 | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref> Entretanto, os custos de infraestrutura associados com a conversão total a uma economia de hidrogênio seria substancial.<ref>Ver {{Citar livro | primeiro=Joseph J. | ultimo=Romm | ano=2004 | titulo=The Hype About Hydrogen: Fact And Fiction In The Race To Save The Climate |edição=1st edition | publicado=Island Press | isbn=155963703X }}</ref>
 
=== Indústria de semicondutores ===
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O hidrogênio gera vários perigos à segurança humana, de potenciais [[detonação|detonações]] e incêndios quando misturado com o ar a ser um [[asfixia]]nte em sua forma pura, livre de [[oxigênio]].<ref name=NASAH2>{{Citar web|autores=Brown, W. J. et al|publicado=[[NASA]] |acessodata=1 de dezembro de 2008 |url=http://www.hq.nasa.gov/office/codeq/doctree/canceled/871916.pdf |formato=PDF |ano=1997 |título=Safety Standard for Hydrogen and Hydrogen Systems }}</ref> Em adição, [[hidrogênio líquido]] é um [[Criogenia|criogênico]] e apresenta perigos (como [[congelamento]]) associados a líquidos muito gelados.<ref>{{Citar web| título=Liquid Hydrogen MSDS| publicado=Praxair, Inc. |data=Setembro de 2004| url=http://www.hydrogenandfuelcellsafety.info/resources/mdss/Praxair-LH2.pdf| formato=PDF| acessodata=1 de dezembro de 2008}}</ref> O elemento dissolve-se em alguns metais, e, além de vazar, pode ter efeitos adversos neles, como a [[fragilização por hidrogênio]].<ref>{{Citar jornal| titulo='Bugs' and hydrogen embrittlement| jornal=Science News| volume=128| número=3| pagina=41|local=Washington D.C.| data=1985-07-20| url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=sch&AN=8837940&site=ehost-live| issn=0036-8423 | doi=10.2307/3970088}}</ref> O vazamento de [[gás hidrogênio]] no ar externo pode espontaneamente entrar em combustão. Além disso, o fogo de hidrogênio, enquanto sendo extremamente quente, é quase invisível, e portanto pode levar a [[queimadura]]s [[acidente|acidentais]].<ref>{{Citar web| título=Hydrogen Safety| publicado=Humboldt State University| url=http://www.humboldt.edu/~serc/h2safety.html| acessodata=1 de dezembro de 2008}}</ref>
 
Até mesmo interpretar os dados do hidrogênio (incluindo dados para a segurança) é confundido por diversos fenômenos. Muitas propriedades físicas e químicas do hidrogênio dependem da taxa de [[Isômeros spin do hidrogênio|para-hidrogênio/orto-hidrogênio]] (geralmente levam-se dias ou semanas em uma dada temperatura para alcançar a taxa de equilíbrio, pelo qual os resultados usualmente aparecem. os parâmetros de detonação do hidrogênio, como a pressão e temperatura críticas de fundição, dependem muito da geometria do contentor.<ref name=NASAH2></ref>
 
== Ver também ==
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== Nota ==
<references group="nota"></references>
 
{{Referências|col=3|scroll=s}}