Idrogeno - H

Idrogeno

Primo elemento della tavola periodica. In circostanze normali è un gas incolore ed insapore, formato da molecole diatomiche, H₂. L'atomo di idrogeno, simbolo H, è costituito da un nucleo con un'unità di carica positiva e da un elettrone. Il suo numero atomico è 1 ed il suo peso atomico e' 1,00797 g/mol. È uno dei principali costituenti dell'acqua e di tutta la materia organica ed e' ampiamente sparso non soltanto sulla terra ma anche nell'intero universo. Esistono tre isotopi dell'idrogeno: il protio, massa 1, che si trova in più del 99.985% dell'elemento naturale; il deuterio, massa 2, che si trova in natura nel 0.015% approssimativamente ed il trizio, massa 3, che compare in piccola quantità in natura, ma può essere prodotto artificialmente con varie reazioni nucleari.

Usi: L'uso più importante dell'idrogeno è nella sintesi dell'ammoniaca. L'uso dell'idrogeno si sta estendendo rapidamente nella raffinazione di combustibile, come nella scissione dell'idrogeno (idrocracking) e nell'eliminazione dello zolfo. Quantità enormi di idrogeno vengono consumate nell'idrogenazione catalitica degli oli vegetali insaturi per ottenere grasso solido. L'idrogenazione è usata nella fabbricazione di prodotti chimici organici. Quantità enormi di idrogeno sono usate come combustibili per i razzi, isieme ad ossigeno o fluoro, e come propellente per i razzi azionati dall'energia nucleare.
L'idrogeno puo' essere bruciato nei motori a combustione interna. Le celle di carburante ad idrogeno sono viste come in modo di produrr energia e alcune ricerche sull'idrogeno come possibile fonte alternativa di carburante sono in corso di svolgimento. Per esempio esso puo' essere convertito in e da elettricita' da bio-carburanti, da e in gas naturale e carburante diesel, in teoria con nessuna emissione di CO2 o agenti chimici tossici.

Proprietà: L'idrogeno comune ha un peso molecolare peri a 2,01594 g. Come gas esso ha una densità di 0,071 g/l a 0ºC e 1 atmosfera. La sua densità relativa, se confrontata con quella dell'aria, è pari a 0,0695. L'idrogeno è la più infiammabile di tutte le sostanze conosciute. L'idrogeno è leggermente più solubile in solventi organici che in acqua. Molti metalli assorbono idrogeno. L'assorbimento dell'idrogeno da parte dell'acciaio può risultare in acciaio fragile, che provoca malfunzionamenti nell'apparecchiatura di processo chimico.

A temperatura normale l'idrogeno è una sostanza non molto reattiva, a meno che sia stato attivato in qualche modo; per esempio, attravero un opportuno catalizzatore. Ad alte temperature è altamente reattivo.

Anche se in generale è diatomico, l'idrogeno molecolare si dissocia in atomi liberi ad alte temperature. L'idrogeno atomico è un potente agente riduttore, anche a temperatura ambiente. Reagisce con gli ossidi ed i cloruri di molti metalli, come argento, rame, piombo, bismuto e mercurio, per produrre metalli liberi. Riduce alcuni sali alla loro forma metallica, come i nitrati, i nitriti ed il cianuro di sodio e di potassio. Reagisce con un certo numero di elementi, metalli e non-metalli, per formare idruri, come NAH, KH, H₂S e PH₃. L'idrogeno atomico produce perossido di idrogeno H₂O₂ con l'ossigeno.

L'idrogeno reagisce con i composti organici per formare una miscela complessa di prodotti; con l'etilene, C₂H_4, per esempio, i prodotti sono etano, C₂H₆ e butano, C₄H₁₀. Il calore liberato quando gli atomi di idrogeno si ricombinano per formare le molecole di idrogeno è usato ottenere elevate temperature nella saldatura con idrogeno atomico.

L'idrogeno reagisce con ossigeno per formare acqua e questa reazione è molto lenta a temperatura ambiente; se è accelerata da un catalizzatore, come il platino, o da una scintilla elettrica, avviene invece con una violenza esplosiva.

Effetti dell'idrogeno sulla salute

Effetti di esposizione ad idrogeno: Fuoco: Estremamente infiammabile. Molte reazioni possono causare incendio o esplosione. Esplosione: Le miscele gas/aria sono esplosive. Vie di esposizione: La sostanza può essere assorbita nel corpo tramite inalazione. Inalazione: alte concentrazioni di questo gas possono causare un ambiente carente di ossigeno. Gli individui che respirano una tale atmosfera possono avvertire sintomi che includono emicranie, fischi nelle orecchie, stordimento, incoscienza, nausea, vomito e inibizione di tutti i sensi. La pelle della vittima può avere un colore blu. In alcune circostanze, può avvenire la morte. L'idrogeno non e sospettato casuare mutagenicità, embriotossicità, teratogenicità o tossicità riproduttiva. Disfunzioni respiratorie preesistenti possono essere aggravate da sovresposizione ad idrogeno.

Rischio di inalazione: a seguito di perdita di contenimento, una concentrazione nociva di questo gas in aria viene raggiunta molto rapidamente.

Pericoli fisici: Il gas mescola bene con l'aria, formando facilmente miscele esplosive. Il gas è più leggero dell'aria.

Pericoli chimici: Il riscaldamento può causare combustione o esplosione violenta. Reagisce violentemente con aria, ossigeno, alogeni e ossidanti forti che causano fuoco e rischio di esplosione. Catalizzatori metallici, come platino e nichel, amplificano notevolmente queste reazioni.

Elevate concentrazioni in aria causano carenza di ossigeno con rischio di perdita di sensi e morte. In caso di richio e' opportuno controllare il livello di ossigeno prima di entrare in un'area. Non si verifica allerta tramite odore se sono presenti concentrazioni tossiche. E' opportuno misurare la concentrazione di idrogeno con il rivelatore opportuno (un rivelatore di gas infiammabile normale non è adatto allo scopo)

Primo soccorso: Fuoco: Estinguimento della foente; se non esiste alcun rischio per l'area circostante, lasciare che il fuoco si estingua spontaneamente; negli altri casi si estingua con lo spruzzi d'acqua, polvere, anidride carbonica. Esplosione: Nel caso di fuoco: mantenere il cilindro freddo spruzzando acqua. Combattere l'incendio da una posizione riparata. Inalazione: Aria fresca, riposo. Può essere necessaria respirazione artificiale. Consultare il medico. Pelle: consultare un medico.

Effetti ambientali dell'idrogeno

L'idrogeno nell'ambiente: L'idrogeno forma lo 0.15% della crosta terrestre, ed e' il maggiore componente dell'acqua. 0.5 ppm di idrogeno molecolare H2 e varie proporzioni come vapore acqueo sono presenti in atmosfera. L'idrogeno e' anche uno dei maggiori costituenti della biomassa, formandone il 14% in peso.

Stabilita' ambientale: l'idrogeno si trova naturalemente in atmosfera. Il gas si dissipa rapidamente in aree ben ventilate.

Effeto su piante o animali: Ogni l'effetto sugli animali e' collegato ad un ambiente carenti di ossigeno. Non e' previsto nessun effetto negativo sulla vita delle piante, ad eccezione del gelo prodotto in presenza di gas ad espansione rapida.

Effetto sulla vita acquatica: Non esiste attualmente alcuna evidenza dell'effetto dell'ossigeno sulla vita acquatica.

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