L' idrogeno è l'elemento più abbondante dell'universo che si trova sotto tre forme isotopiche. Esse sono 1H (98.9844%) noto come Protio, 2D (0.0156 %) noto come Deuterio e 3H (presente in tracce) noto come Tritio.
E' l'elemento numero 1 della Tavola Periodica e si presenta come un gas incolore, inodore, non velenoso e infiammabile sotto forma di molecola diatomica H2.
Il numero di ossidazione più comune dell'idrogeno è +1 anche se negli idruri esso assume il numero di ossidazione -1.
Nel 1766 il chimico e fisico scozzese Henry Cavendishche identificò il gas prodotto nella reazione tra un metallo e un acido come “aria infiammabile”. Scoprì inoltre che dalla sua combustione si otteneva acqua.
L'idrogeno il cui nome deriva dal greco ὕδωρ e γεν che significa generatore di acqua può essere prodotto sia in scala industriale che in laboratorio.
Metodi di preparazione
Per eseguire l'elettrolisi dell'acqua pura si deve tenere conto che essa è un cattivo conduttore. Ciò rende impossibile qualunque processo elettrolitico quindi per aumentarne la conducibilità si deve aggiungere un opportuno elettrolita.
All'anodo avviene la semireazione di ossidazione
2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e– E° = – 1.23 V
Mentre al catodo avviene la semireazione di riduzione
2 H2O + 2 e– → H2 + 2 OH– E° = – 0.828 V
La reazione complessiva non spontanea è quindi:
2 H2O → O2 + 2 H2
Reazione di spostamento del gas d'acqua
La reazione avviene tra monossido di carbonio e acqua ed è catalizzata da Fe2O3 o Cr2O3:
CO + H2O → CO2 + H2
Gassificazione del carbone
La reazione avviene tra carbone e vapore acqueo a 1000°C:
C + H2O → CO + H2
La reazione avviene tra metano e vapore acqueo a una temperatura tra i 700 e i 1100 °C:
CH4 + H2O → CO + 3 H2
Reazione tra idruri metallici e acqua
La reazione avviene tra idruri di metalli attivi e acqua:
CaH2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + 2 H2
Reazione tra metalli e acido
La reazione avviene tra alcuni metalli reattivi come lo zinco e acidi non ossidanti come l'acido cloridrico. Questo è uno dei metodi più utilizzati per l'ottenimento dell'idrogeno in laboratorio che viene fatto avvenire nell'apparecchio di Kipp:
Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2
