O hidrogénio (português europeu) ou hidrogênio (português brasileiro) (pronuncia-se /idɾɔˈʒɛniu/ ou /idɾɔˈʒeniu/ de hidro + génio/gênio, ou do fr. hidrogène e admitindo-se a grafia dupla pelo acordo ortográfico[1]) é um elemento químico com número atómicoPE ou atômico PB 1 e representado pelo símbolo H. Com uma massa atómica de aproximadamente 1,0 u, o hidrogênio é o elemento menos denso. Ele geralmente apresenta-se em sua forma molecular, formando o gás diatômico (H2) nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP). Este gás é inflamável, incolor, inodoro, e insolúvel em água.[2] O hidrogénio, por possuir propriedades distintas, não se enquadra claramente em nenhum grupo da tabela periódica, sendo muitas vezes colocado no grupo 1 (ou família 1A) por possuir apenas 1 elétron na camada de valência (ou última camada).
Hidrogênio
← Hidrogênio → Hélio
1H
↑
H
↓
Lítio
Tabela completa • Tabela estendida
Aparência
Gás incolor com brilho roxo no estado de plasma.
Linhas espectrais do hidrogénio.
Informações gerais
Nome, símbolo, númeroHidrogênio, H, 1
Série químicaNão-metal
Grupo, período, bloco1 (IA), 1, s
Densidade, dureza0,0899 kg/m3, não apresenta
Número CAS1333-74-0
Propriedade atómicas
Massa atômica1,00794(7) u
Raio atómico (calculado)25(53) pm
Raio covalente37 pm
Raio de Van der Waals120 pm
Configuração electrónica1s1
Elétrons (por nível de energia)1 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação1 (anfótero)
Estrutura cristalinahexagonal
Propriedades físicas
Estado da matériagasoso
Ponto de fusão14,025 K
Ponto de ebulição20,268 K
Entalpia de fusão0,05868 kJ/mol
Entalpia de vaporização0,44936 kJ/mol
Volume molar1,14×10-5 m3/mol
Pressão de vapor209 Pa a 23 K
Velocidade do som1270 m/s a 20 °C
Classe magnéticadiamagnético
Susceptibilidade magnética-2,2x10-9
Diversos
Eletronegatividade (Pauling)2,2
Calor específico14304 J/(kg·K)
Condutividade elétrica106 S/m
Condutividade térmica0,1815 W/(m·K)
1º Potencial de ionização1312 kJ/mol
Isótopos mais estáveis
isoANMeia-vidaMDEdPD
MeV
1H99,985%estável com 0 neutrões
2H0,015%estável com 1 neutrões
3Hsintético12,33 aß-0,0193He
4Hsintético9,93·10-23 sn2,9103He
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.
v • e
O hidrogénio é o mais abundante dos elementos químicos, constituindo aproximadamente 75% da massa elementar do Universo.[3] [nota 1] Estrelas na sequência principal são compostas primariamente de hidrogénio em seu estado de plasma. O Hidrogénio elementar é relativamente raro na Terra, e é industrialmente produzido a partir de hidrocarbonetos presentes no gás natural, tais como metano, após o qual a maior parte do hidrogénio elementar é usada "em cativeiro" (o que significa localmente no lugar de produção). Os maiores mercados do mundo usufruem do uso do hidrogénio para o aprimoramento de combustíveis fósseis (no processo de hidrocraqueamento) e na produção de amoníaco (maior parte para o mercado de fertilizantes). O hidrogénio também pode ser obtido por meio da eletrólise da água, porém, este processo é atualmente dispendioso, o que privilegia sua obtenção a partir do gás natural.[4]
O isótopo do hidrogênio que possui maior ocorrência, conhecido como prótio, é formado por um único próton e nenhum nêutron. Em compostos iônicos pode ter uma carga positiva (se tornando um cátion) ou uma carga negativa (se tornando o ânion conhecido como hidreto). Também pode formar outros isótopos, como o deutério, com apenas um nêutron, e o trítio, com dois nêutrons. Em 2001, foi criado em laboratório o isótopo 4H e, a partir de 2003, foram sintetizados os isótopos 5H até 7H.[5][6] O elemento hidrogênio forma compostos com a maioria dos elementos, está presente na água e na maior parte dos compostos orgânicos. Possui um papel particularmente importante na química ácido-base, na qual muitas reações envolvem a troca de prótons entre moléculas solúveis. Como o único átomo neutro pelo qual a Equação de Schrödinger pode ser resolvida analiticamente, o estudo energético e de ligações do átomo hidrogênio teve um papel principal no desenvolvimento da mecânica quântica.
A solubilidade e características do hidrogênio com vários metais são muito importantes na metalurgia (uma vez que muitos metais podem sofrer fragilidade em sua presença)[7] e no desenvolvimento de maneiras seguras de estocá-lo para uso como combustível.[8] É altamente solúvel em diversos compostos que possuem Terras-raras e metais de transição[9] e pode ser dissolvido tanto em metais cristalinos e amorfos.[10] A solubilidade do hidrogênio em metais é influenciada por distorções ou impurezas locais na estrutura cristalina do metal.[11]