|- | Densitat || (0 °C) 0,0899 g/L
| Temperatura critica || 32,19 K |- | Pression critica || 1,315 MPa |- | Densitat critica || 30,12 g/L
L’idrogèn es l'element quimic de numèro atomic 1 e de simbòl H. Element pus leugier de la classificacion periodica, son isotòp pus frequent es unicament consituït d'un proton e d'un electron. Representa 75 % de la matèria barionica, es a dire de la matèria visibla de l'Univèrs, e es lo compausant principau deis estelas, dei nívols de gas interstellars e dei planetas gigantas.
Dins lei condicions normalas de temperatura e de pression, l'idrogèn se presenta generalament sota la forma de diidrogèn H2. Es un gas incolòr, inodòr, insipid, non toxic e non metallic que pòu reagir violentament amb lo dioxigèn contengut dins l'aire. L'idrogèn atomic es rar dins lei condicions terrèstras, mai l'idrogèn ionizat es frequent dins lei jaç auts de l'atmosfèra. En revènge, l'idrogèn elementari compausa la màger part dei nívols de gas interstellars.
L'idrogèn intra dins la composicion de mai d'una substància quimica. La pus coneguda es probablament l'aiga qu'es formada per un atòm d'oxigèn e dos atòms d'idrogèn. Pasmens, es egalament un dei dos constituents majors, amb lo carbòni, de totei lei moleculas organicas e leis ions idrogèn H+ son lo supòrt de la màger part dei reaccions acidobasicas observablas dins la vida vidanta. Enfin, leis idrurs son una familha de compausats que tènon un ròtle important en sintèsi.
Istòria
La descubèrta de l'idrogèn
La mencion pus anciana de l'observacion d'una emanacion de diidrogèn foguèt l'òbra de l'alquimista Paracelse (1493-1541)(fr) Jean Molveau, L'âge d'or des ballons (1783-1914), Cépaduès, 2017, p. 8.. Èra lo resultat de la reaccion entre una solucion d'òli de vitriòu e una mòstra de pouvera de fèrre. Pasmens, se s'interroguèt sus la natura dau gas produch, foguèt pas capable de'n comprendre la natura. Durant lei sègles seguents, d'experiéncias similaras foguèron menadas per de quimistas coma Robert Boyle (1627-1691) e Nicolas Lémery (1645-1715) depintèt l'inflammacion dau diidrogèn dins son Cours de chymie publicat en 1675(fr) Pierre de Menten, Dictionnaire de chimie. Une approche étymologique et historique, De Boeck Supérieur, 2013, p. 167..
La descubèrta de l'idrogèn es generalament atribuïda au quimista anglés Henry Cavendish (1731-1810) que tornèt realizar leis experiéncias de Paracelse amb plusors metaus diferents. En 1765, descurbiguèt que lo gas produch es diferent de l'aire, inflamable e d'una densitat pus febla. O diguèt inflammable air (« aire inflamable ») e identifiquèt l'aiga coma lo produch de sa combustion(fr) Philippe de la Cotardière, Histoire des sciences. De l'Antiquité à nos jours, Éditions Tallandier, 2022, pp. 437-439.. Antoine Lavoisier (1743-1794) confiermèt aquelei resultats e prepausèt lo mot idrogèn per remplaçar l'expression « aire inflamable ». En 1787, o classèt coma un element quimic distint e lo tèrme idrogèn se difusèt au sen de la comunautat scientifica gràcias au succès de sei trabalhs.
Lo ròtle de l'idrogèn dins lo desvolopament de la teoria quantica
En causa de son estructura atomica simpla, un proton e un electron per son isotòp pus leugier e pus frequent, l'atòm d'idrogèn aguèt un ròtle major dins lo desvolopament de la teoria atomica modèrna. Per exemple, en 1913, Niels Bohr (1885-1962) l'utilizèt per illustrar son modèl atomic. Lei fisicians seguents foguèron obligats de l'imitar e es sempre lo cas a l'ora d'ara. D'efiech, es possible de calcular d'un biais precís leis eqüacions de Schrödinger per leis atòms idrogenoïds, mai per leis atòms pus complèxes, es unicament possible d'obtenir una estimacion(fr) Denis Gratias, Systemes Polyelectroniques Modeles, Ed. Techniques Ingénieur, 1987, pp. A-206-2 a A-206-22..
Leis autrei descubèrtas sus l'idrogèn
thumb|right|Lançaire espaciau Delta IV Heavy propulsat per una reaccion de combustion entre lo diidrogèn liquid e lo dioxigèn liquid.
Dempuei sa descubèrta, l'idrogèn es l'objècte de recèrcas dins mai d'un domeni. D'efiech, tre lo sègle XIX, apareguèt coma un dei dos elements majors de la quimia organica amb lo carbòni. En particular, certanei reaccions, coma la desidrogenacion ò l'idrogenacion, necessitèron de determinar lei proprietats quimicas de l'idrogèn. Pasmens, leis estudis se limitèron pas a la sintèsi de moleculas organicas e l'idrogèn foguèt fòrça estudiat : dins lei pilas de combustible onte de reductors idrogenats (diidrogèn, idrurs...) son utilizats coma combustible per produrre d'electricitat a partir d'una reaccion amb un oxidant (generalament lo dioxigèn)(fr) Pierre Mayé, Générateurs électrochimiques Piles, accumulateurs et piles à combustible, Dunod, 2010, 208 p.(fr) Benjamin Blunier e Abdellatif Miraoui, Piles à combustible, Principes, modélisation, applications avec exercices et problèmes corrigés, Ellipses, Technosup, 2007, 192 p.(fr) Méziane Boudellal, La pile à combustible, Dunod, Technique et ingénierie, 2007, 304 p.. dins lo transpòrt onte lei veïculs utilizant d'idrogèn son nombrós e divèrs. Avans la Segonda Guèrra Mondiala, lo diidrogèn èra fòrça utilizat dins lei balons dirigibles, mai l'accident dau Hindenburg en 1937 mostrèt lo perilh representant per un gas tant inflamable dins lo transpòrt. Après 1945, l'idrogèn interessèt l'industria aeronautica per construrre de motors destinadas a de lançaires espaciaus pesucs coma la Saturn V estatsunidenca. Enfin, dempuei la fin dau sègle XX, l'idrogèn es estudiat per concebre de pilas de combustible adaptadas a la propulsion automobila(fr) Pierre Beuzit, Hydrogène : l'avenir de la voiture ?, L'Archipel, 2007, 238 p.. dins lo domeni nuclear, leis aplicacions dau deutèri e dau triti foguèron descubèrtas a partir deis ans 1930. Lo premier foguèt adoptat coma moderator dins de reactors nuclears. En parallèl, foguèt descubèrt lo fenomèn de ressonància magnetica nucleara que venguèt la basa d'una tecnologia d'imatjariá medicala permetent d'obtenir de vistas precisas de l'interior dau còrs uman d'un biais non invasiu(fr) B. Kastler, D. Vetter, Z. Patay e P. Germain, Comprendre l'IRM Manuel d'auto-apprentissage, 2006.. Lo triti foguèt principalament estudiat per concebre d'armas nuclearas(fr) Bernhard Bröcker, Atlas de la physique atomique et nucléaire, París, Librairie générale française, coll. « Livre de poche », 2001, 254 p.. Uei, es tanben l'objècte de recèrcas per desvolopar de reactors de fusion nucleara(fr) Alessandra Benuzzi-Mounaix, La fusion nucléaire : Un espoir pour une énergie propre et inépuisable, París, Belin - Pour la science, coll. « Bibliothèque scientifique », 2008, 127 p.. En parallèl, divèrsei procès foguèron desvolopats per produrre de diidrogèn. Lo premier procès industriau foguèt aqueu de la gasificacion dau carbòni qu'èra conegut dempuei lo sègle XVII. Durant lo sègle XIX, foguèt fòrça desvolopat per produrre lo gas necessari a l'esclairatge public. Pasmens, es una tecnica fòrça polluenta e leis installacions de fabricacion èran perilhosas. Se lo procès es donc totjorn utilizat a l'ora d'ara, foguèt largament remplaçat per lo vaporeformatge dau metan realizat dins d'usinas destinadas a tractar lo gas naturau ò lo biometan. Enfin, divèrsei procès petroquimics produson de quantitats importantas de diidrogèn. En revènge, l'electrolisi de l'aiga es demorada un procès marginau en causa de son importanta consumacion d'electricitat. Uei, divèrsei recèrcas assaian de produrre un idrogèn « verd » per alimentar de pilas de combustible de motor electric ò dei carburants a basa de diidrogèn.
Proprietats fisicoquimicas
Proprietats atomicas
L'idrogèn es l'element quimic pus simple de la classificacion. De numerò atomic 1, son isotòp pus comun es constituït d'un proton e d'un electron. Sa configuracion electronica es donc 1s1 e pòu unicament formar una liason covalenta. Son atòm es tanben lo pus leugier e lo pus pichon amb un rai atomic de 0,25 Å e una massa d'environ 1,008 uma.
L'idrogèn pòu aisament perdre son electron per formar un ion qu'es reduch a un nuclèu atomic desprovesit d'electron. Generalament notat H+, aquel ion es a la basa de plusors reaccions quimicas importantas (reaccions acidobasicas, etc.). Pasmens, gràcias a una electronegativitat relativament auta (2,20 segon l'escala de Pauling), l'atòm pòu tanben captar un segond electron per formar l'ion idrur H– que tèn egalament un ròtle important dins fòrça mecanismes reaccionaus.
Proprietats dei còrs simples constituïts d'idrogèn
L'idrogèn elementari e ionizat
thumb|right|La Nebulosa d'Orion, un exemple de nívol d'idrogèn ionizat.
Dins lei condicions rescontrats dins lo vuege interstellar, l'idrogèn pòu existir sota forma atomica. L'idrogèn monoatomic es la forma pus frequenta dins l'Univèrs, mai es pas estable dins lei condicions normalas de pression e de temperatura. Dins lei regions de formacion d'estelas, aquel idrogèn pòu s'ionizar e venir visible(fr) Richard Gispert, Étoiles et galaxies, París, Éditions Messidor/La Farandole, 1990, pp. 82-85..
Lo diidrogèn
Lo diidrogèn, tanben dich « idrogèn molecular », es la forma moleculara de l'idrogèn dins lei condicions normalas de pression e de temperatura. De formula quimica H2, es compausat de dos atòms d'idrogèn. Es un gas leugier, incolòr e inodòr que sa temperatura de fusion es de -259,1 °C e sa temperatura de vaporizacion de -252,76 °C(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton, CRC Press/Taylor & Francis, 3 de junh de 2009, 90 edicion.. A l'estat naturau, es una mescla de dos isomèrs, dichs ortoidrogèn e paraidrogèn, aguent d'estructuras diferentas(fr) Pierre Malbrunot e Tapan Bose, L'hydrogène pour relever le défi énergétique du XXIe siècle, John Libbey Eurotext, 2007, p. 23.. Pòu de còps s'ionizar per l'ion idrur H- ò l'ion idrogèn H+.
A temperatura bassa, lo diidrogèn es pauc reactiu. En revènge, a caud ò en preséncia de catalisaires adaptats, pòu participar a fòrça reaccions quimicas. A un caractèr electropositiu marcat que li permet de se combinar aisament amb lei metaus alcalins e alcalinoterrós(fr) John C. Kotz e Paul Treichel, Chimie générale, De Boeck Supérieur, 2006, pp. 63-64.. Lei reaccions son tanben aisadas amb leis alogèns per formar d'idracids, amb l'oxigèn(fr) INRS, « Hydrogène - Fiche toxicologique n°326 », consultada lo 8 d'aost de 2024., amb lo soupre(fr) Roger Bouaziz e Antoine-Pierre Rollet, Les éléments de la famille du soufre, París, Centre de Documentation Scientifique, 1964, p. 18., amb lo monoxid de carbòni (en preséncia de niquèl per formar de metan), de metanòl (en preséncia d'oxid de zinc) e amb d'oxids de soupre, d'azòt, d'arsenic, etc. Aquelei reaccions son sovent violentas e explosivas. Se la pression aumenta, es possible d'obtenir de reaccions amb l'azòt. Leis autrei reaccions son nombrosas e lo diidrogèn es una matèria premiera importanta de l'industria quimica. Enfin, fau nòtar l'importància de la liason covalenta C–H en quimia organica.
L'idrogèn metallic
L'idrogèn metallic es una fasa ipotetica de l'idrogèn que se formariá quand es somés a una pression fòrça exemple. Seriá un exemple de matèria degenerada. Son estructura de basa seriá una ret de nuclèus atomics – de protons – aguent un espaçament significativament pus pichon que lo rai de Bohr. Leis electrons serián ansin pas liats e podrián adoptar un comportament deis electrons d'un metau conductor(fr) William J. Nellis, « L'hydrogène métallique », Pour la science, n° 273 « L'hydrogène métallique », julhet de 2000.. L'existéncia d'aquela fasa es supausada per explicar divèrsei fenomèns dins lei jaç intèrnes d'objèctes massís coma Jupitèr ò Saturne. Lei recèrcas per assaiar de confiermar sa realitat an permés d'identificar plusors fasas de transicion caracterizadas per de cambiaments dei proprietats de l'idrogèn comprimit, mai en 2022, avián pas encara desbocat.
L'idrogèn triatomic