Corps simple, gazeux, se solidifiant à -259,14 °C, se liquéfiant à -252,87 °C ;
élément (H) de numéro atomique 1, de masse atomique 1,0079.
Elément le plus abondant de l'Univers, l'hydrogène n'occupe cependant pas sur
la Terre la première place. L'air atmosphérique en renferme de petites
quantités (3/10 000 en volume) ; à l'état de combinaison, l'hydrogène figure
dans l'eau, dans beaucoup de corps minéraux et dans tous les corps organiques.
C'est à partir de l'hydrogène que se forment les autres éléments dans les
étoiles, lors des réactions thermonucléaires. L'atome d'hydrogène ordinaire
est constitué d'un unique proton, autour duquel gravite un seul électron. On
connaît en outre deux isotopes de l'hydrogène : le deutérium et le tritium.
L'hydrogène naturel, constitué de molécules H2, est un gaz incolore et
inodore ; il est le plus léger de tous les corps, sa densité par rapport à
l'air étant 0,07. Il traverse plus rapidement qu'aucun autre gaz les parois
poreuses. Après l'hélium, c'est le gaz le plus difficile à liquéfier. L'atome
d'hydrogène s'ionise parfois, surtout sous la forme H+, c'est-à-dire sous forme
de proton. Il ne peut exister seul dans une substance polarisable : il devient
H3O+ dans l'eau.
Peu actif à froid, l'hydrogène donne, à chaud ou au contact de catalyseurs, de
nombreuses réactions. Elément univalent, il présente un caractère nettement
électropositif. Il se combine directement à la plupart des non-métaux ainsi
qu'aux métaux alcalins et alcalinoterreux. Il réagit avec les halogènes,
donnant des hydracides. Il brûle avec une flamme bleue, et son mélange avec
l'oxygène, détonant au contact d'une étincelle ou de mousse de platine, est
employé dans le chalumeau oxhydrique. L'hydrogène se combine au soufre à chaud
et à l'azote sous pression (préparation de l'ammoniac). Particulièrement avide
d'oxygène et de chlore, il peut réduire beaucoup de leurs combinaisons. Il
réduit le monoxyde de carbone à chaud en donnant du méthane (en présence de
nickel) ou des carbures saturés (synthèse de Fischer-Tropsch).
Avec les métaux de transition, l'hydrogène donne des composés interstitiels,
les atomes d'hydrogène se plaçant dans les vides du réseau cristallin. Certains
métaux peuvent absorber ainsi des quantités importantes d'hydrogène : des
hydrures métalliques font, pour cette raison, l'objet d'études pour le stockage
de celui-ci à bord de véhicules où il servirait de carburant.
On prépare l'hydrogène industriellement à partir de l'eau (électrolyse ou
réduction par le carbone) ou de mélanges gazeux qui en contiennent (gaz
naturel, gaz des cokeries, gaz de pétrole). On procède principalement par
décomposition catalytique des hydrocarbures par la vapeur d'eau.
L'hydrogène est devenu un gaz industriel de première importance ; il est
aujourd'hui employé comme matière première dans un grand nombre d'opérations
chimiques (synthèse de l'ammoniac et du méthanol, traitements en pétrochimie).
L'hydrogène liquide est souvent employé comme combustible pour la propulsion
des lanceurs spatiaux. Produit par électrolyse de l'eau, par exemple à partir
du "trop plein" d'électricité des centrales (nucléaires, solaires ou éoliennes)
en heures creuses, il pourrait constituer un vecteur énergétique de l'avenir.
L'hydrogène métallique est un état prédit dans les années 1930 : il perdrait
alors son aspect isolant et moléculaire habituel pour se réorganiser en solide
métallique.
En 1968, le britannique Neil Ashcroft a prédit qu'il se comporerait comme un
supraconducteur, et cela à température ambiante, mais sous une pression entre
400 et 500 gigapascals, inenvisageable actuellement.
Mais en intégrant du lanthane au treillis d'hydrogène, on pourrait ramener la
pression requise entre 100 et 200 gigapascals, quasi à notre portée [06/2019].
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