Hidrogênio

O Hidrogênio é o elemento primordial. Segundo a teoria do “Big Bang”, ele foi o primeiro elemento a surgir, após o resfriamento do universo em formação, que permitiu que a energia eletrostática negativa do elétron fosse atraída pela energia eletrostática positiva do próton.

A partir dele, é que todos os outros elementos da tabela periódica foram formados, os mais leves He, Be e Li) por interações das forças naturais no Universo em desenvolvimento; do B ao Fe por processos de fusão nuclear estrelar; e, do Co ao U, forjados pelas violentas reações termonucleares de colapso de grandes estrelas (supernovas).

Justamente por isto, o Hidrogênio é o elemento mais abundante do Universo, correspondendo quase a 75% de toda a sua massa elementar constituinte. No nosso planeta, o Hidrogênio é o terceiro elemento em abundância, apenas perdendo para o O e o Si, correspondendo a 0,9% da sua massa total.

Na natureza, o Hidrogênio é encontrado o estado gasoso, sob a forma de molécula diatômica (H2), em pouca abundância, uma vez que é tão leve, que a força exercida pela gravidade não é o suficiente para mantê-lo em nossa atmosfera.

Possui três formas isotópicas, Prótio (ou Monotério), Deutério e Trítio. O Prótio é o mais abundante, possui um elétron e um próton. O Deutério possui um elétron, um próton e um nêutron. E o Trício que possui um elétron, um próton e dois nêutrons.

É inodoro, incolor e quase insolúvel em água. Sua forma mais estável se dá através de uma ligação covalente muito forte (energia de ligação 435,9 KJ /mol). A sua configuração eletrônica pode ser representada como 1s1.

O hidrogênio molecular, em condições normais é pouco reativo devido à cinética da reação. A quebra da ligação mantida entre os átomos da molécula diatômica H2, torna-se etapa essencial durante a reação do H2 com outros elementos, pois forma átomos de hidrogênio.

Seus átomos podem alcançar a estabilidade de três diferentes maneiras:

a) Formando uma ligação covalente (compartilhando um par de e-) com outro átomo - Forma esse tipo de ligação preferencialmente com não metais. Por exemplo, H2 , H2O, HCl (gás) ou CH4;

b) Perdendo um elétron para formar H+ - Os prótons estão sempre associados a outros átomos ou moléculas;

c) Em sólidos cristalinos – sob a forma do íon H-.

Como a eletronegatividade do H é 2,1 ele pode valer-se de qualquer desses três meios.

Dependo da situação em que está envolvido, a estrutura eletrônica do átomo de Hidrogênio pode se assemelhar com:

1. Estrutura dos metais alcalinos - Por estes também possuírem um elétron no nível mais externo, desta forma, quando reagem tendem a perder este elétron formando íons positivos;

2. Estrutura dos halogênios - Por estes também precisarem de um elétron para alcançar uma estrutura similar ao de gás nobre;

3. Estrutura do Grupo 14 - Por ambos possuírem o nível mais externo, semi-preenchido.

Devido a ausência da carga nuclear efetiva em seu único elétron, sua energia de ionização é alta (1312 kJ /mol - maior que as dos metais alcalinos) e possui baixa afinidade eletrônica.

Ele pode variar em caráter desde uma base forte de Lewis (como o íon hidreto, H-) a um ácido forte de Lewis (como no cátion hidrogênio, H+ , o próton).

Reage com diversos metais, formando hidretos, em reações não violentas, mas que porém, geralmente necessitam de temperaturas elevadas para ocorrer.

Reage com diretamente com a maioria dos elementos nas condições apropriadas e sua combustão libera uma grande quantidade de energia, e, produz como resíduo, água.

Obtém-se hidrogênio por diversas técnicas: 1) Eletrólise do H2O, NaOH ou KOH; 2) processo de reformação à vapor; 3) reações de ácidos diluídos com metais ou de um álcali com alumínio; 4) reação de hidretos salinos iônicos com água.