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CARATTERISTICHE GENERALI

L'idrogeno fu scoperto nel 1766 da H. Cavendish, che lo chiamò "aria infiammabile"; ebbe il nome definitivo da A. Lavoisier, il quale aveva osservato che per combustione esso genera acqua (1783). Il termine idrogeno deriva infatti dalle parole greche hydor (acqua) e gennàn (generare) = generatore di acqua.

A temperatura ambiente l'idrogeno è costituito da molecole biatomiche.

E' il gas più leggero che si conosca, essendo 14,38 volte meno pesante dell'aria.

Alla temperatura ambiente l'idrogeno è chimicamente poco reattivo a causa dell'elevata stabilità delle molecole H₂ che lo costituiscono. Tuttavia, quando viene acceso all'aria brucia con fiamma azzurrognola e fortemente calorifica che, quando il comburente è ossigeno puro come nella fiamma ossidrica, raggiunge una temperatura di 2800°C. La combinazione dell'idrogeno con l'ossigeno deve però essere innescata in un punto della massa gassosa da una fiamma, da una scintilla o anche solo dalla presenza di determinati catalizzatori, come p. es. il platino finemente suddiviso: in caso contrario, la miscela di idrogeno e ossigeno, che si indica con il nome di gas tonante, rimane inalterata indefinitamente.

L'idrogeno presenta un'affinità altissima per il fluoro, con il quale reagisce in modo esplosivo anche a bassissima temperatura formando il fluoruro di idrogeno, HF; con il cloro a temperatura ambiente forma il cloruro di idrogeno, HC1, solo molto lentamente se la miscela dei due gas si trova al riparo dalla luce, mentre la reazione diviene violenta sotto l'azione della luce. Gli altri alogeni, lo zolfo e gli elementi non metallici in genere si combinano con l'idrogeno solo ad alta temperatura; ad alta temperatura l'idrogeno si combina anche con i metalli alcalini e alcalino-terrosi formando i corrisspondenti idruri.

Nella crosta terrestre, includendovi la idrosfera, l'idrogeno è presente per lo 0,87% in peso, per la massima parte sotto forma di acqua oppure di composti organici. L'atmosfera contiene idrogeno libero, ma in quantità minima, dell'ordine di 10^-4 %; in realtà, viene di continuo immesso sotto forma di gas naturali che si liberano dalla crosta terrestre oppure di idrogeno generato da processi di fermentazione anaerobica, ma, a causa della loro leggerezza, le molecole dell'idrogeno, sfuggono di continuo dall'atmosfera verso gli spazi cosmici. L'idrogeno è invece molto abbondante nell'universo, costituendo circa il 55% della materia cosmica

UTILIZZO

Gli usi principali dell'idrogeno, sono oggi quelli nelle sintesi dell'ammoniaca e del metanolo, che ne assorbono quantità imponenti; forti quantità di idrogeno vengono inoltre utilizzate nei processi di idrogenazione e per la saldatura e il taglio dei metalli con la fiamma ossidrica. Allo stato liquido l'idrogeno viene oggi utilizzato, generalmente in miscela con l'ossigeno liquido, come propellente per motori a razzo.

A causa della sua leggerezza e malgrado l'inconveniente dell'infiammabilità, è stato ed è ancora usato per il riempimento di palloni areostatici.

PRODUZIONE

Piccole quantità di idrogeno si possono preparare in laboratorio con metodi diversi. I metalli alcalini, per esempio, reagiscono violentemente con l'acqua formando idrogeno (si veda la scheda di questi elementi).

Il metodo di laboratorio più comune per la preparazione dell'idrogeno, è però quello che si basa sulla reazione tra lo zinco, o eventualmente il ferro metallico, e l'acido cloridrico o l'acido solforico diluito:

Zn + H₂SO₄   →  ZnSO₄ + H₂

La reazione generalmente si conduce in un apparecchio di Kipp.

La produzione di idrogeno per elettrolisi dell'acqua, ha avuto notevole importanza industriale fino a circa trent'anni or sono, ma è stata ormai del tutto abbandonata a causa dei rilevanti consumi di energia elettrica che essa comporta.

Una fonte tradizionale di idrogeno è il gas di cokeria, che costituisce il sottoprodotto della fabbricazione del coke metallurgico e contiene il 50-55% di idrogeno.

Mentre dal metano o dagli idrocarburi liquidi del petrolio, si ottiene idrogeno con metodi diversi tra i quali ricordiamo la reazione con vapore d'acqua: