Idrogeno
Proprietà fisiche e chimiche del gas, reazioni e preparazione (0 pagine formato doc)
L'idrogeno era conosciuto sotto il nome di «aria infiammabile» dagli alchimisti, che lo preparavano trattando la limatura di ferro con acido solforico.
Le sue proprietà furono però precisate soltanto nel 1766 grazie alle ricerche di Cavendish.
L'idrogeno occupa il primo posto della classificazione periodica di Mendeleev; il suo atomo è costituito da un solo protone attorno al quale gravita un solo elettrone. Il suo peso atomico è 1,00797. Sono noti due isotopi dell'idrogeno: il deuterio e il tritio.
Proprietà fisiche
L'idrogeno è un gas inodore e incolore. È la più leggera fra tutte le sostanze: la sua densità rispetto all'aria è 0,07.
Attraversa un setto poroso più rapidamente di ogni altro gas ed è anche in grado di attraversare taluni metalli scaldati al rosso, come il ferro, il platino, l'iridio: tale proprietà può essere impiegata per far entrare in un tubo a vuoto piccole quantità di idrogeno (osmoregolatore di Villard). L'idrogeno è dopo l'elio il gas più difficile a liquefarsi. La sua temperatura critica è 240 ºC; il suo punto di ebollizione a pressione atmosferica è 252,7 ºC; solidifica a 259,2 ºC. È un discreto conduttore del calore e dell'elettricità; viene facilmente assorbito da taluni metalli, come il palladio, che può scioglierne mille volte il proprio volume.
La molecola dell'idrogeno è biatomica; a temperatura ambiente sono stabili due isomeri, detti ortoidrogeno e paraidrogeno. Ciò avviene perché nella molecola i nuclei dei due atomi ruotano su se stessi: nel primo i nuclei dei due atomi ruotano nello stesso senso, nel secondo ruotano in senso inverso. A temperatura ambiente prevale l'ortoidrogeno (75% della miscela), allo zero assoluto esiste solo il paraidrogeno. Le loro proprietà fisiche sono diverse, per es. il paraidrogeno conduce meglio l'elettricità.
Proprietà chimiche
2 Molecola di metano
Generalmente poco attivo a freddo, l'idrogeno dà luogo, a caldo o in presenza di catalizzatori, a numerose reazioni. Ha numero di ossidazione 1, perciò è monovalente. Si combina direttamente alla maggior parte dei non metalli e dei metalli alcalini e alcalino- terrosi. I quattro alogeni danno i corrispondenti idracidi: la velocità della reazione e la quantità di calore svolta decrescono dal fluoro allo iodio.
La combinazione con l'ossigeno per dare acqua avviene spesso con esplosione a temperatura elevata o in presenza di un catalizzatore (spugna di platino). Con lo zolfo si combina verso i 250 ºC; la reazione con azoto, che dà luogo all'ammoniaca, richiede l'uso di catalizzatori, alte temperature e alte pressioni. Con il carbonio reagisce verso i 1.100 °C per generare metano; se si opera all'arco elettrico si ottiene invece acetilene.
I metalli alcalini e alcalino-terrosi danno verso i 300 °C idruri cristallini decomponibili dall'acqua, come NaH o CaH2. L'idrogeno è un riducente dei composti alogenati od ossigenati. Riduce gli ossidi di zolfo, azoto e arsenico, liberando il non metallo e anche gli ossidi dei metalli preziosi, del piombo e del rame. Con gli ossidi degli elementi del gruppo del ferro si hanno reazioni reversibili.
L'idrogeno occupa il primo posto della classificazione periodica di Mendeleev; il suo atomo è costituito da un solo protone attorno al quale gravita un solo elettrone. Il suo peso atomico è 1,00797. Sono noti due isotopi dell'idrogeno: il deuterio e il tritio.
Proprietà fisiche
L'idrogeno è un gas inodore e incolore. È la più leggera fra tutte le sostanze: la sua densità rispetto all'aria è 0,07.
Attraversa un setto poroso più rapidamente di ogni altro gas ed è anche in grado di attraversare taluni metalli scaldati al rosso, come il ferro, il platino, l'iridio: tale proprietà può essere impiegata per far entrare in un tubo a vuoto piccole quantità di idrogeno (osmoregolatore di Villard). L'idrogeno è dopo l'elio il gas più difficile a liquefarsi. La sua temperatura critica è 240 ºC; il suo punto di ebollizione a pressione atmosferica è 252,7 ºC; solidifica a 259,2 ºC. È un discreto conduttore del calore e dell'elettricità; viene facilmente assorbito da taluni metalli, come il palladio, che può scioglierne mille volte il proprio volume.
La molecola dell'idrogeno è biatomica; a temperatura ambiente sono stabili due isomeri, detti ortoidrogeno e paraidrogeno. Ciò avviene perché nella molecola i nuclei dei due atomi ruotano su se stessi: nel primo i nuclei dei due atomi ruotano nello stesso senso, nel secondo ruotano in senso inverso. A temperatura ambiente prevale l'ortoidrogeno (75% della miscela), allo zero assoluto esiste solo il paraidrogeno. Le loro proprietà fisiche sono diverse, per es. il paraidrogeno conduce meglio l'elettricità.
Proprietà chimiche
2 Molecola di metano
Generalmente poco attivo a freddo, l'idrogeno dà luogo, a caldo o in presenza di catalizzatori, a numerose reazioni. Ha numero di ossidazione 1, perciò è monovalente. Si combina direttamente alla maggior parte dei non metalli e dei metalli alcalini e alcalino- terrosi. I quattro alogeni danno i corrispondenti idracidi: la velocità della reazione e la quantità di calore svolta decrescono dal fluoro allo iodio.
La combinazione con l'ossigeno per dare acqua avviene spesso con esplosione a temperatura elevata o in presenza di un catalizzatore (spugna di platino). Con lo zolfo si combina verso i 250 ºC; la reazione con azoto, che dà luogo all'ammoniaca, richiede l'uso di catalizzatori, alte temperature e alte pressioni. Con il carbonio reagisce verso i 1.100 °C per generare metano; se si opera all'arco elettrico si ottiene invece acetilene.
I metalli alcalini e alcalino-terrosi danno verso i 300 °C idruri cristallini decomponibili dall'acqua, come NaH o CaH2. L'idrogeno è un riducente dei composti alogenati od ossigenati. Riduce gli ossidi di zolfo, azoto e arsenico, liberando il non metallo e anche gli ossidi dei metalli preziosi, del piombo e del rame. Con gli ossidi degli elementi del gruppo del ferro si hanno reazioni reversibili.