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Eléments chimiques au quotidien

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Hydrogène (H)

L’atome H est le plus simple de tous. Son noyau ne contient qu’un seul proton, autour duquel gravite un électron.

Pile à combustible

L'hydrogène peut être utilisé pour stocker de l'énergie dans les piles à combustible. Celles-ci peuvent alimenter tous types de véhicules, des fusées aux bateaux en passant par les tracteurs. (Image: sgame/CanStockPhotos)

De nombreuses combinaisons

Réacteur chimique

Réacteur chimique à haute pression construit en 1921 dans lequel était réalisée la synthèse de l'ammoniac à partir d'hydrogène et d'azote. (Image: Drahkrub/Wikimedia Commons)

L’atome H se combine à de nombreux éléments et forme des hydrures. Avec les éléments de la 1ère période, il se forme LiH, MgH2, B2H6, CH4, NH3, H2O, HF. Signalons aussi que la fabrication de NH3 est la plus importante application industrielle du gaz H2. Comprimé à plus de 200 bars, le mélange N2 et H2 réagit vers 550°C en formant de l’ammoniaque NH3, selon le procédé d’Haber-Bosch, qui permet la production d’engrais azoté de synthèse.

Une molécule hautement énergétique

La plus importante réaction de H2 est la combustion avec l’oxygène O2, qui produit de l’eau et dégage beaucoup d’énergie. La flamme issue de cette combustion peut atteindre 3000°C. Mais cette réaction peut également être mise en œuvre dans les piles à hydrogène, de manière à produire de l’énergie électrique sans dégager beaucoup de chaleur, et en formant de l’eau comme seul déchet. Ces piles à hydrogène portent également le nom de « piles à combustible ». Le principe a été découvert en 1839 par l’Allemand Christian Schönbein, mais il a fallu attendre les années 1960 pour la première application pratique, la NASA équipant les vaisseaux des missions spatiales Apollo de piles à combustible à hydrogène.

Récipient contenant du HCl

L'hydrogène se lie avec des éléments éléctronégatifs pour former des acides. (Image: konstantinks/CanStockPhotos)

Deux formes distinctes

Il existe deux formes de molécules H2, selon que les noyaux (protons) tournent dans le même sens (forme ortho) ou en sens inverse (forme para) l’un par rapport à l’autre. Ces deux formes ont des propriétés chimiques similaires, mais des propriétés physiques différentes. Le para-H2 s’échauffe plus difficilement que l’ortho-H2. La forme stable dans l’hydrogène liquide, en dessous de -253°C, est le para-H2.

Acides et bases

Les principaux composés de l’hydrogène sont les acides, les hydroxydes, et les composés organiques. Les acides sont des composés qui libèrent dans l’eau des ions H+ (ou protons) lesquels se fixent sur l’eau pour faire des ions H3O+. Les hydroxydes sont des composés qui dans l’eau libèrent des ions OH-, lesquels peuvent  réagir avec les acides, leur arracher un H+ et former de l’eau. Le reste de l’acide et le reste de l’hydroxyde s’unissent pour former ce qu’on appelle un sel. On nomme cette réaction « neutralisation ».

 

 

Pour découvrir les propriétés et les utilisations d'autres éléments chimiques, regarde notre dossier «Eléments chimiques au quotidien».

 

Texte: Maurice Cosandey et Rédaction SimplyScience.ch

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