l'hydrogène

L’hydrogène est un élément chimique. C’est l’élément le plus léger et le plus abondant de l’univers. Il est essentiel à la vie et se trouve dans tous les organismes.



carte d'identité de l'hydrogène
Nom hydrogène
Symbole H
Découvert par Henry Cavendish
Date de la découverte 1766
Numéro atomique 1
Masse atomique 1,0079
Point de fusion - 259,14 °C
Point d'ébullition - 252,87 °C
État physique à 20 °C gaz
Origine du nom du grec hydro + genes, « qui produit de l'eau », car il se combine facilement à l'oxygène pour former de l'eau
Particularité élément chimique le plus léger et le plus abondant de l'Univers




QUI A DÉCOUVERT L’HYDROGÈNE ?


En 1671, le chimiste et physicien britannique Robert Boyle publie un article dans lequel il décrit la réaction entre du fer et un acide dilué. Il obtient un gaz (en l’occurrence l’hydrogène).

Cependant, ce n’est que beaucoup plus tard que l’hydrogène est reconnu en tant qu’élément chimique. En effet, en 1766, le chimiste britannique Henry Cavendish découvre une substance gazeuse qui, en brûlant dans l’air, donne de l’eau. Le chimiste français Antoine de Lavoisier donne le nom « hydrogène » à ce gaz inflammable, car il signifie « qui produit de l’eau ».

En 1839, l’Anglais William Grove découvre le principe de la pile à combustible : il s’agit d’une réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène avec production simultanée d’électricité, de chaleur et d’eau.

COMMENT L’HYDROGÈNE SE PRÉSENTE-T-IL DANS LA NATURE ?

L’hydrogène ne se trouve pas à l’état libre (atomes isolés) dans la nature, mais plutôt lié à d’autres atomes. S’il se lie à l’oxygène, il forme de l’eau (H2O)) ; s’il se lie au carbone, il forme des hydrocarbures (comme le méthane, de formule CH3).

L’hydrogène est l’élément le plus abondant de l’Univers. Sous forme de gaz, appelé dihydrogène (H2), il n’est présent qu’en très petites quantités dans l’atmosphère de la Terre. En revanche, l’hydrogène est l’un des deux éléments qui constituent l’eau (H2O) et l’eau couvre environ 70 % du globe terrestre.

De plus, tout organisme vivant (animal ou végétal) contient de l’hydrogène.

Par ailleurs, l’hydrogène est le constituant principal du Soleil et des étoiles. Pour briller, le Soleil consomme 600 millions de tonnes d’hydrogène par seconde.

QUELLES SONT LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES ET PHYSIQUES DE L’HYDROGÈNE ?

L’hydrogène est le plus léger de tous les éléments chimiques. Il possède la structure atomique la plus simple : son noyau est composé d’un proton autour duquel gravite un électron. Il occupe donc la première place dans le tableau périodique des éléments de Mendeleïev.

L’hydrogène est l’ancêtre de tous les autres éléments chimiques. Présents dans tout l’Univers et en particulier dans les nébuleuses où naissent les étoiles, les noyaux d’hydrogène fusionnent pour donner naissance à des noyaux plus lourds et plus complexes.

Sous sa forme gazeuse (H2), l’hydrogène est incolore, inodore et non corrosif. Il présente l’avantage d’être particulièrement énergétique : 1 kg d’hydrogène libère environ 3 fois plus d’énergie qu’1 kg d’essence. En revanche, l’hydrogène occupe, à poids égal, beaucoup plus de volume qu’un autre gaz. Ainsi, pour produire autant d’énergie qu’avec 1 litre d’essence, il faut 4,6 litres d’hydrogène comprimé. Ces volumes importants sont une contrainte pour le transport et le stockage de l’hydrogène sous forme gazeuse.

L’hydrogène ne réagit ni avec l’eau, ni avec les acides et les bases. Il ne réagit pas avec l’air sauf si on l’enflamme. Cela provoque une explosion qui produit une flamme rouge caractéristique et de l’eau.

À QUOI SERT L’HYDROGÈNE ?

À la fin du xixe siècle, l’hydrogène est utilisé couramment dans le « gaz de ville », où il est mélangé à de l’oxyde de carbone. L’exploitation du gaz naturel et surtout du pétrole au cours du xxe siècle provoque son abandon, si bien qu’actuellement l’hydrogène n’est quasiment plus utilisé dans le domaine de l’énergie, sauf comme carburant pour les fusées.

Il est pourtant l’une des matières de base de l’industrie chimique et pétrochimique. Il est utilisé notamment pour la production d’ammoniac et de méthanol, ainsi que pour le raffinage du pétrole. Il est également employé dans les secteurs de la métallurgie, de l’électronique, de la pharmacologie ainsi que dans le traitement de produits alimentaires.

La combustion de l’hydrogène avec l’oxygène ne produit que de l’eau, ce qui fait donc de l’hydrogène un carburant propre. Il constitue ainsi l’une des solutions possibles pour résoudre les problèmes environnementaux liés à la pollution atmosphérique. Il est abondant et peut être stocké sous forme liquide. Ainsi, avec une réserve d’hydrogène et une pile à combustible, il devient possible de produire de l’électricité n’importe où et n’importe quand, sans être relié au réseau électrique.

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