Mostrar código-fonte de Hidrogénio

{{Ver desambig |prefixo=Se procura|pelo canal de televisão|H2 (canal de televisão)}}
{{Elemento/Hidrogênio}}
O {{PEPB|hidrogénio|hidrogênio}} (pronuncia-se [[Alfabeto fonético internacional|/idɾɔˈʒɛnju/]] ou /idɾoˈʒenju/ de hidro + génio/gênio, ou do fr. ''hidrogène'' e admitindo-se a grafia dupla pelo acordo ortográfico<ref>{{citar web|url=http://www.infopedia.pt/pesquisa-global/hidrog%C3%A9nio|titulo=hidrogénio |acessodata=25 de novembro de 2013}}</ref>) é um [[elemento químico]] com [[número atómico]]<sup>[[Português europeu|PE]]</sup> ou atômico <sup>[[Português brasileiro|PB]]</sup> 1, representado pelo [[símbolo químico|símbolo]] '''H'''. Com uma [[massa atómica]] de aproximadamente 1,0 [[unidade de massa atómica|u]], o hidrogénio é o elemento menos denso. Ele geralmente apresenta-se em sua forma [[Hidrogênio molecular|molecular]], formando o [[gás]] diatômico (H<sub>2</sub>) nas [[condições normais de temperatura e pressão]] (CNTP). Este gás é [[Combustão|inflamável]], [[cor|incolor]], [[odor|inodoro]] e insolúvel em [[água]].<ref>{{citar web|autor=Cabral Murphy |ano=2009 |url=http://www.revistagalileu.globo.com/Revista/Common/0,,EMI112846-17774,00-HIDROGENIO+E+O+FUTURO.html |titulo=Hidrogênio é o Futuro |publicado=Revista Galileu}}</ref> O hidrogénio, por possuir propriedades distintas, não se enquadra claramente em nenhum grupo da [[tabela periódica]], sendo muitas vezes colocado no grupo 1 (anteriormente chamado de 1A) por possuir apenas 1 [[Elétron|eletrão]] na camada de valência (ou última camada).<ref>{{Citar web|url=http://www.scienceclarified.com/He-In/Hydrogen.html|titulo=Hydrogen - humans, body, used, water, process, Earth, chemical, energy|data=|acessodata=2018-04-23|obra=Science Clarified|publicado=Advameg|ultimo=|primeiro=|língua=en}}</ref>

O hidrogénio é o mais [[Abundância dos elementos químicos|abundante]] dos elementos químicos, constituindo aproximadamente 75% da massa elementar do [[Universo]].<ref>{{Citar web| último=Palmer | primeiro=David | data=1997-09-13 | url=http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/971113i.html | título=Hydrogen in the Universe | publicado=NASA | acessodata=1 de dezembro de 2008 }}</ref> {{Nota de rodapé|No entanto, a maior parte da massa do universo não está na forma de bariones ou elementos químicos. Veja-se [[matéria escura]] e [[energia escura]].}} [[Estrela]]s 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 [[hidrocarboneto]]s 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 [[combustível fóssil|combustíveis fósseis]] (no processo de [[Craqueamento|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]].<ref>{{citar web |autor=Staff |ano=2007 | url=http://www.fsec.ucf.edu/en/consumer/hydrogen/basics/production.htm | titulo=Hydrogen Basics — Production | publicado=Florida Solar Energy Center | acessodata=1 de dezembro de 2008}}</ref>

O [[isótopo]] do hidrogênio que possui maior ocorrência, conhecido como [[prótio]], é formado por um único [[próton|protão]], não possuindo nenhum [[Nêutron|neutrão]]. Em [[Composto iônico|compostos iônicos]] pode ter uma carga positiva (se tornando um [[cátion|catião]]) ou uma carga negativa (se tornando o [[ânion|anião]] conhecido como [[hidreto]]). Também pode formar outros isótopos, como o [[deutério]], com apenas um [[Nêutron|neutrão]], e o [[trítio]], com dois neutrões. Em 2001, foi criado em laboratório o isótopo <sup>4</sup>H e, a partir de 2003, foram sintetizados os isótopos <sup>5</sup>H até <sup>7</sup>H.<ref>Gurov YB, Aleshkin DV, Berh MN, Lapushkin SV, Morokhov PV, Pechkurov VA, Poroshin NO, Sandukovsky VG, Tel'kushev MV, Chernyshev BA, Tschurenkova TD. (2004). Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei. Physics of Atomic Nuclei 68(3):491-497.</ref><ref>Korsheninnikov AA. et al. (2003). Experimental Evidence for the Existence of 7H and for a Specific Structure of 8He. Phys Rev Lett 90, 082501.</ref> O elemento hidrogénio forma compostos com a maioria dos elementos, está presente na [[água]] e na maior parte dos [[composto orgânico|compostos orgânicos]]. Possui um papel particularmente importante na [[Reação ácido-base|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 [[energia|energético]] e de ligações do átomo hidrogênio teve um papel principal no desenvolvimento da [[mecânica quântica]].

A [[solubilidade]] e características do hidrogénio com vários metais são muito importantes na [[metalurgia]] (uma vez que muitos metais podem sofrer fragilidade em sua presença)<ref>{{citar periódico | ultimo=Rogers | primeiro=H. C. | titulo=Hydrogen Embrittlement of Metals | jornal=Science | ano=1999 | volume=159 |número=3819 | paginas=1057–1064 | doi=10.1126/science.159.3819.1057 | pmid=17775040 |issn=0036-8075 }}</ref> e no desenvolvimento de maneiras seguras de estocá-lo para uso como combustível.<ref>{{citar jornal | ultimo=Christensen | primeiro=C. H. | coautores=Nørskov, J. K.; Johannessen, T. | data=9 de Julho de 2005 | titulo=Making society independent of fossil fuels — Danish researchers reveal new technology | publicado=Technical University of Denmark | url=http://www.dtu.dk/English/About_DTU/News.aspx?guid=%7BE6FF7D39-1EDD-41A4-BC9A-20455C2CF1A7%7D | acessodata=1 de dezembro de 2008}}</ref> É altamente solúvel em diversos compostos que possuem [[Terra-rara|Terras-rara]]s e [[metal de transição|metais de transição]]<ref name="Takeshita">{{citar periódico | ultimo=Takeshita | nome=T. | coautores=Wallace, W.E.; Craig, R.S. | titulo=Hydrogen solubility in 1:5 compounds between yttrium or thorium and nickel or cobalt | jornal=Inorganic Chemistry | ano=1974 | volume=13 | número=9 | paginas=2282–2283 | doi=10.1021/ic50139a050 }}</ref> e pode ser dissolvido tanto em metais [[cristal]]inos e [[Sólido amorfo|amorfos]].<ref name="Kirchheim1">{{citar periódico | ultimo=Kirchheim | primeiro=R. | coautores=Mutschele, T.; Kieninger, W | titulo=Hydrogen in amorphous and nanocrystalline metals | jornal=Materials Science and Engineering | ano=1988 | volume=99 | paginas=457–462 | doi=10.1016/0025-5416(88)90377-1 }}</ref> A solubilidade do hidrogénio em metais é influenciada por distorções ou impurezas locais na [[estrutura cristalina]] do metal.<ref name="Kirchheim2">{{citar periódico | ultimo=Kirchheim | primeiro=R. | titulo=Hydrogen solubility and diffusivity in defective and amorphous metals | jornal=Progress in Materials Science | ano=1988 | volume=32 | número=4 | paginas=262–325 | doi=10.1016/0079-6425(88)90010-2}}</ref>

== História ==
=== Origem e evolução ===
Segundo a [[teoria Alpher-Bethe-Gamov]], o hidrogénio formou-se na época da [[nucleossíntese primordial]], quando o Universo [[inflação cósmica|expandiu e arrefeceu]] o suficiente para permitir a ligação entre eletrões e protões.<ref name="alphabetagamma">{{citar periódico|último=Alpher|primeiro=R. A.|autorlink1=Ralph Asher Alpher|último2=Bethe|primeiro2=H.|autorlink2=Hans Bethe|último3=Gamow|primeiro3=G.|autorlink3=George Gamow|data=1948-04-01|título=The Origin of Chemical Elements|periódico=[[Physical Review]]|volume=73|número=7|páginas=803–804|bibcode=1948PhRv...73..803A|doi=10.1103/PhysRev.73.803|acessodata=}}</ref> O [[deutério]] formou-se por [[Captura neutrônica|captura de neutrões]].<ref name="alphabetagamma"/> A junção de mais neutrões e subsequente [[emissão beta|decaimento <math>\beta</math>]] levou à formação de [[hélio]] e [[lítio]]. Uma parte de elementos mais pesados foi formada, mas a principal fonte destes elementos provém da [[nucleossíntese estelar]].

=== Descoberta e uso ===

{{AP|vt=s|Economia do hidrogênio}}

[[Ficheiro:Emissions Spectra.webm|miniaturadaimagem|esquerda|Teste de aparência de hidrogênio]]

O [[Hidrogênio molecular|gás hidrogénio]], H<sub>2</sub>, foi o primeiro produzido artificialmente e formalmente descrito por T. Von Hohenheim (também conhecido como [[Paracelso]], 1493–1541) por meio da [[reação química]] entre [[metal|metais]] e [[ácido forte|ácidos fortes]].<ref>{{Citar livro|titulo=The Encyclopedia of the Chemical Elements|ultimo=Andrews|primeiro=A. C.|publicado=Reinhold Book Corporation|local=New York|ano=1968|pagina=272|editor=Clifford A. Hampel|capítulo=Oxygen|id=LCCN 68-29938}}</ref> Paracelso não tinha o conhecimento de que o gás inflamável produzido por esta [[reação química]] era constituído por um novo [[elemento químico]]. Em 1671, [[Robert Boyle]] redescobriu e descreveu a reação entre limalhas de [[ferro]] e [[ácido]]s diluídos, o que resulta na produção de gás hidrogênio.<ref>{{citar web |ultimo=Mark |primeiro=Winter |ano=2007 |url=http://education.jlab.org/itselemental/ele001.html |titulo=Hydrogen: historical information | publicado=WebElements Ltd | acessodata=4 de dezembro de 2008}}</ref> Em 1766, [[Henry Cavendish]] foi o primeiro a reconhecer o gás hidrogênio como uma discreta substância, ao identificar o gás de uma [[reação química|reação ácido-metal]] como "ar inflamável" e descobrindo mais profundamente, em 1781, que o gás produz água quando queimado. A ele geralmente é dado o crédito pela sua descoberta como um elemento químico.<ref name="Nostrand">{{citar enciclopédia| titulo=Hydrogen|enciclopédia=Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry| pagina=797–799| publicado=Wylie-Interscience|ano=2005| isbn=0-471-61525-0| acessodata=}}</ref><ref name="nbb">{{Citar livro| ultimo=Emsley| primeiro=John| titulo=Nature's Building Blocks| publicado=Oxford University Press|ano=2001|local=Oxford| pagina=183–191| isbn=0-19-850341-5 }}</ref> Em 1783, [[Antoine Lavoisier]] deu ao elemento o nome de hidrogênio (do [[língua grega|grego]] ''υδρώ'' (hydro), água e ''γένος-ου'' (genes), gerar)<ref name="Stwertka">{{Citar livro| ultimo=Stwertka| primeiro=Albert| titulo=A Guide to the Elements| publicado=Oxford University Press|ano=1996| pagina=16–21| isbn=0-19-508083-1}}</ref> quando ele e [[Pierre Simon Laplace|Laplace]] reproduziram a descoberta de Cavendish, onde água é produzida quando hidrogênio é queimado.<ref name="nbb" />

Lavoisier produziu hidrogénio pelas suas experiências sobre conservação de massa fazendo reagir um fluxo de vapor de metal por meio de um tubo de [[ferro]] aquecida ao fogo. A oxidação anaeróbica de ferro pelos protões da água a alta temperatura pode ser esquematicamente representada pelo conjunto das seguintes reações:

:&nbsp;&nbsp; Fe + &nbsp;&nbsp; H<sub>2</sub>O → FeO + H<sub>2</sub>

:2 Fe + 3 H<sub>2</sub>O → Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 3 H<sub>2</sub>

:3 Fe + 4 H<sub>2</sub>O → Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> + 4 H<sub>2</sub>

Muitos metais, tais como o [[zircónio]] são submetidos a uma reacção semelhante com água o que conduz à produção de hidrogénio.

A primeira [[célula de combustível]] foi desenvolvida em fins da [[década de 1830]] por [[William Robert Grove]].<ref name="WRG">{{citar web|título=Mr. W. R. Grove on a new Voltaic Combination |publicado=The London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science {{en}} |ano=1838 |acessodata=2 de julho de 2023 |url=https://archive.org/stream/londonedinburghp13lond/londonedinburghp13lond_djvu.txt}}</ref><ref>{{citar periódico|último1 = Grove |primeiro1 = William Robert |ano= 1839 |título= On Voltaic Series and the Combination of Gases by Platinum | url = |periódico= Philosophical Magazine and Journal of Science {{en}} | volume = XIV |número= 86–87|páginas= 127–130 | doi=10.1080/14786443908649684}} Consultado em 2 de julho de 2023</ref> Em 1932, [[Francis Thomas Bacon]] desenvolveu com sucesso uma célula de combustível estacionária de 5 [[kW]].<ref>{{citar web|url=https://www.bbc.co.uk/archive/the-brits-who-bolstered-the-moon-landings/zfcrscw|título=The Brits who bolstered the Moon landings|autor=|data=|publicado=[[BBC]] {{en}}|acessodata=2 de julho de 2023|arquivourl=|arquivodata=|urlmorta=}}</ref> No início dos [[anos 1990]], [[Roger Billings]] desenvolveu a primeira célula de combustível a hidrogênio para [[Automóvel|automóveis]].<ref>{{citar web|título= Spotlight on Dr. Roger Billings |publicado= Computer Technology Review | url = http://wwpi.com/spotlight-on-dr-roger-billings-science-and-technology-luminary/ |acessodata= 2023-07-02}}</ref>

Hidrogênio foi [[Hidrogênio líquido|liquefeito]] pela primeira vez por [[James Dewar]] em 1898 ao usar [[resfriamento regenerativo]] e sua invenção se aproxima muito daquilo que conhecemos como [[garrafa térmica]] nos dias de hoje.<ref name="nbb" /> Ele produziu [[hidrogênio sólido]] no ano seguinte.<ref name="nbb" /> O [[deutério]] foi descoberto em dezembro de 1931 por [[Harold Urey]], e o [[trítio]] foi preparado em 1934 por [[Ernest Rutherford]], [[Marcus Oliphant]], e [[Paul Harteck]].<ref name="Nostrand" /> A [[água pesada]], que possui deutério no lugar de hidrogênio regular na molécula de água, foi descoberta pela equipe de Urey em 1932.<ref name="nbb" />

François Isaac de Rivaz construiu o primeiro dispositivo de combustão interna movido por uma mistura de hidrogênio e oxigênio em 1806. Edward Daniel Clarke inventou o cano de sopro de gás hidrogênio em 1819. A [[lâmpada de Döbereiner]] e a [[Luminária Drummond]] foram inventadas em 1823.<ref name="nbb" />

O enchimento do primeiro [[balão]] com gás hidrogênio, foi documentado por [[Jacques Charles]] em 1783.<ref name="nbb" /> O hidrogênio provia a subida para a primeira maneira confiável de viagem aérea seguindo a invenção do primeiro [[dirigível]] decolado com hidrogênio em 1852, por [[Henri Giffard]].<ref name="nbb" /> O conde alemão [[Ferdinand von Zeppelin]] promoveu a ideia de usar o hidrogênio em dirigíveis rígidos, que mais tarde foram chamados de [[Zeppelin]]s; o primeiro dos quais teve seu voo inaugural em 1900.<ref name="nbb" /> Voos programados regularmente começaram em 1910 e com o surgimento da [[Primeira Guerra Mundial]] em agosto de 1914, eles haviam transportado 35 000 passageiros sem qualquer incidente sério. Dirigíveis levantados por hidrogênio foram usados como plataformas de observação e bombardeadores durante a guerra.<ref>{{Citar livro |autor= Lehmann, Ernst A. |coautores= Mingos, Howard |título= The Zeppelins: The Development of the Airship, with the Story of the Zepplins Air Raids in the World War |ano= 1927 |capítulo= 1: German airships prepare for war |urlcapitulo= http://www.hydrogencommerce.com/zepplins/zeppelin1.htm |acessodata= }}</ref>

O primeiro cruzamento transatlântico sem escalas foi realizado pelo dirigível britânico ''[[R34]]'' em 1919. Com o lançamento do [[LZ 127 Graf Zeppelin|Graf Zeppelin]] nos [[anos 1920]], o serviço regular de passageiros prosseguiu até meados dos [[anos 1930]] sem nenhum acidente. Com a descoberta de reservas de um outro tipo de gás leve nos Estados Unidos, o [[hélio]], esse projeto deveria sofrer modificações, já que o outro elemento prometia um aumento na segurança, mas o governo dos E.U.A. se recusou a vender o gás para este propósito. Sendo assim, H<sub>2</sub> foi usado no dirigível ''[[LZ 129 Hindenburg|Hindenburg]]'', o qual foi destruído em um incidente em pleno voo sobre [[Nova Jérsia]] no dia 6 de maio de 1937.<ref name="nbb" /> O incidente foi transmitido ao vivo no rádio e filmado. A ignição do vazamento de hidrogênio foi atribuída como a causa do incidente, porém, investigações posteriores apontaram à ignição do revestimento de tecido [[alumínio|aluminizado]] pela [[eletricidade estática]].

{{clr}}
{| class="wikitable" style="width: 80%; margin-left: auto; margin-right: auto; border: none;"
|-
|[[Imagem:1839 William Grove Fuel Cell.jpg|x200px|centre]]
|[[Imagem:Hindenburg at lakehurst.jpg|x170px|centre]]
|[[Imagem:Hindenburg disaster (2).jpg|x170px|centre]]
|- style="text-align: center;"
|style="width: 20%"|Célula de combustível <br />de [[William Robert Grove]] <br />(1839).<ref name="WRG"/>
|style="width: 20%"|Dirigível Hindenburg, 1936
|style="width: 20%"|O [[desastre do Hindenburg]].
|}{{clr}}

=== Papel na teoria quântica ===
[[Imagem:Emission spectrum-H.png|direita|450px|thumb|Linhas do espectro de emissões do hidrogênio na região do visível. Estas são as quatro linhas visíveis da [[série de Balmer]].]]

Devido a sua estrutura atômica relativamente simples, consistindo somente de um próton e um elétron, o [[átomo de hidrogênio]], junto com o espectro de luz produzido por ele ou absorvido por ele, foi de suma importância ao desenvolvimento da teoria da estrutura [[átomo|atômica]].<ref>{{Citar jornal  | ultimo=Crepeau  | primeiro=Bob  | titulo=Niels Bohr: The Atomic Model  | jornal=Great Scientific Minds  |  publicado=Great Neck Publishing  | data=2006-01-01  | url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=sch&AN=19632266&site=ehost-live  | isbn=1-4298-0723-7  | acessodata=9 de dezembro de 2008}}</ref> Além disso, a simplicidade correspondente da molécula de hidrogênio e o cátion correspondente [[H2+|H<sub>2</sub><sup>+</sup>]] permitiu um total entendimento da natureza da [[ligação química]], que seguiu pouco depois do tratamento mecânico quântico do átomo de hidrogênio ter sido desenvolvido na metade dos [[anos 1920]].

Um dos primeiros efeitos quânticos a ser explicitamente notado (mas não entendido naquela época) foi a observação de Maxwell envolvendo hidrogênio, meio século antes da [[Mecânica quântica|teoria da mecânica quântica]] completa aparecer. Maxwell observou que o [[calor específico]] de H<sub>2</sub> inexplicavelmente se afasta daquele de um gás diatômico abaixo da temperatura ambiente e começa a parecer gradativamente com aquele de um gás monoatômico em temperaturas criogênicas. Segundo a teoria quântica, este comportamento surge do espaçamento dos níveis de energia rotativos (quantificados), os quais são particularmente bem espaçados em H<sub>2</sub> por causa de sua reduzida massa. Estes níveis largamente espaçados inibem partições iguais da energia de calor em movimentos rotativos em hidrogênio sob baixas temperaturas. Gases diatômicos compostos de átomos mais pesados não possuem níveis tão largamente espaçados e não exibem o mesmo efeito.<ref name="Berman">{{Citar jornal | ultimo=Berman | primeiro=R. |coautor=Cooke, A. H.; Hill, R. W. | titulo=Cryogenics | jornal=Annual Review of Physical Chemistry | ano=1956 | volume=7 | pagina=1–20 | doi=10.1146/annurev.pc.07.100156.000245 }}</ref>

== Ocorrência natural ==
[[Imagem:Nursery of New Stars - GPN-2000-000972.jpg|esquerda|thumb|[[NGC 604]], uma gigante [[nebulosa de emissão|região de hidrogênio ionizado]] na [[NGC 598|Galáxia do Triângulo]].]]

Hidrogênio é o elemento mais [[Abundância natural|abundante]] no universo, compondo 75% da [[Bárion|matéria normal]] por [[massa]] e mais de 90% por número de átomos.<ref>{{Citar web | primeiro=Steve | último=Gagnon | url=http://education.jlab.org/itselemental/ele001.html | título=Hydrogen | publicado=Jefferson Lab | acessodata=3 de dezembro de 2008 }}</ref> Este elemento é encontrado em grande abundância em estrelas e [[Planeta gasoso|planetas gigantes de gás]]. [[Nuvem molecular|Nuvens moleculares]] de H<sub>2</sub> são associadas a [[Formação estelar|formação de estrela]]s. O elemento tem um papel vital em dar energia às [[estrela]]s através de [[cadeia próton-próton|cadeias próton-próton]] e do [[ciclo CNO]] de [[fusão nuclear]].<ref>{{Citar web | último=Haubold | primeiro=Hans | coautores=Mathai, A. M. | data=2007-11-15 | url=http://www.columbia.edu/~ah297/unesa/sun/sun-chapter4.html | título=Solar Thermonuclear Energy Generation | publicado=Columbia University | acessodata=3 de dezembro de 2008 | arquivourl=https://web.archive.org/web/20060310214343/http://www.columbia.edu/~ah297/unesa/sun/sun-chapter4.html | arquivodata=2006-03-10 | urlmorta=yes }}</ref>

Pelo universo, o hidrogênio é geralmente encontrado nos estados [[atômico]] e [[plasma]], cujas propriedades são bem diferentes das do hidrogênio molecular. Como plasma, o elétron e o próton de hidrogênio não estão ligados, resultando em uma condutividade elétrica elevada e alta emissividade (produzindo a luz do [[Sol]]). As partículas carregadas são altamente influenciadas por campos elétricos e magnéticos. Por exemplo, no [[vento solar]] elas interagem com a [[magnetosfera]] da [[Terra]], fazendo surgir as [[corrente de Birkeland|correntes de Birkeland]] e a [[aurora polar|aurora]]. Hidrogênio é encontrado em estado atômico neutro no [[meio interestelar]]. Acredita-se que a grande quantidade de hidrogênio neutro encontrado nos sistemas úmidos [[Série de Lyman|Lyman-alfa]] domina a densidade cosmológica [[Bárion|bariônica]] do [[Universo]] até o [[desvio para o vermelho]] ''z''=4.<ref>{{Citar jornal | ultimo=Storrie-Lombardi | primeiro=Lisa J. |coautor=Wolfe, Arthur M. | titulo=Surveys for z > 3 Damped Lyman-alpha Absorption Systems: the Evolution of Neutral Gas | jornal=Astrophysical Journal | ano=2000 | volume=543 | pagina=552–576 | url=http://arxiv.org/abs/astro-ph/0006044 | acessodata=4 de dezembro de 2008  | doi=10.1086/317138}}</ref>

Em [[condições normais de temperatura e pressão]] na Terra, o hidrogênio existe como um [[Hidrogênio molecular|gás diatômico]], H<sub>2</sub> (para dados ver tabela). Entretanto, o gás de hidrogênio é muito raro na atmosfera da Terra (1 ppm volume) devido à sua pequena densidade, o que o possibilita [[Atmosfera#Escape atmosférico|escapar da gravidade da Terra]] mais facilmente que gases mais pesados. Entretanto, o hidrogênio (na forma combinada quimicamente) é o terceiro elemento mais abundante na superfície da Terra.<ref name="ArgonneBasic">{{Citar web | autor=Dresselhaus, Mildred |numero-autores=et al | data=15-05-2003 | url=http://www.sc.doe.gov/bes/hydrogen.pdf | título=Basic Research Needs for the Hydrogen Economy | publicado=Argonne National Laboratory, U.S. Department of Energy, Office of Science Laboratory | acessodata=4 de dezembro de 2008 | arquivourl=https://web.archive.org/web/20080213144956/http://www.sc.doe.gov/bes/hydrogen.pdf | arquivodata=2008-02-13 | urlmorta=yes }}</ref> A maior parte do hidrogênio da Terra está na forma de [[composto químico|compostos químicos]] tais como [[hidrocarboneto]]s e [[água]].<ref name="Miessler">{{Citar livro | primeiro=Gary L. | ultimo=Miessler |coautor=Tarr, Donald A. | ano=2003 | titulo=Inorganic Chemistry |edição=3rd edition | publicado=Prentice Hall | isbn=0130354716 }}</ref> O gás de hidrogênio é produzido por algumas bactérias e [[alga]]s, e é um componente natural do [[flato]]. [[Metano]] é uma fonte de hidrogênio de crescente importância.<ref>{{Citar web | primeiro=Wolfgang H. | último=Berger | data=2007-11-15 | url=http://earthguide.ucsd.edu/virtualmuseum/climatechange2/11_3.shtml | título=The Future of Methane | publicado=University of California, San Diego | acessodata=4 de dezembro de 2008 }}</ref>
{{limpar}}

== Propriedades ==
=== Combustão ===
[[Imagem:Shuttle Main Engine Test Firing cropped edited and reduced.jpg|thumb|150px|esquerda|Um motor de foguete [[RS-25 (motor de foguete)|RS-25]] queimando [[hidrogênio líquido]] com oxigênio puro (também [[oxigênio líquido|líquido]]), produzindo uma chama quase invisível.]]

[[Gás hidrogênio]] (di-hidrogênio<ref>{{Citar web |url=http://www.usm.maine.edu/~newton/Chy251_253/Lectures/LewisStructures/Dihydrogen.html |titulo=University of Southern Maine-Dihydrogen |acessodata=2008-12-15 |arquivourl=https://web.archive.org/web/20090213174645/http://usm.maine.edu/~newton/Chy251_253/Lectures/LewisStructures/Dihydrogen.html |arquivodata=2009-02-13 |urlmorta=yes }}</ref>) é altamente inflamável e queima em concentrações de 4% ou mais H<sub>2</sub> no ar.<ref>{{Citar jornal | ultimo=Carcassi | primeiro=M. N. |coautor=Fineschi, F. | titulo=Deflagrations of H<sub>2</sub>–air and CH<sub>4</sub>–air lean mixtures in a vented multi-compartment environment | jornal=Energy |data=Junho de 2005 | volume=30 | número=8 | pagina=1439–1451 | doi=10.1016/j.energy.2004.02.012}}</ref> A [[entalpia]] de combustão para o hidrogênio é −286&nbsp;kJ/mol;<ref>{{Citar livro | autor=National Academy of Engineering, National Academy of Sciences | ano=2004 | titulo=The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, | pagina=240 | publicado=National Academies Press | isbn=0309091632 }}</ref> ele queima de acordo com a seguinte equação balanceada.
: 2 H<sub>2</sub>(g) + O<sub>2</sub>(g) → 2 H<sub>2</sub>O(l) + 572 &nbsp;kJ (286&nbsp;kJ/mol)<ref>Energia é por mol de material combustível, Hidrogênio. 286&nbsp;kJ/mol</ref>

Quando misturado com oxigênio por entre uma grande variedade de proporções, o hidrogênio explode por ignição. Hidrogênio queima violentamente no ar, tendo ignição automaticamente na temperatura de 560&nbsp;°C.<ref>{{Citar web | url=http://physchem.ox.ac.uk/MSDS/HY/hydrogen.html | título=Safety data for hydrogen | autor=Staff | acessodata=15 de dezembro de 2008 | data=2005-10-10 | obra=Chemical and Other Safety Information | publicado= The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory, Oxford University }}</ref> Chamas de hidrogênio-oxigênio puros queimam no alcance de cor [[Radiação ultravioleta|ultravioleta]] e são quase invisíveis a olho nu, como ilustrado pela faintness da chama das turbinas principais do [[ônibus espacial]] (ao contrário das chamas facilmente visíveis do [[Foguete de combustível sólido|foguete acelerador sólido]]). Então ele necessita de um [[detector de chama]] para detectar se um vazamento de hidrogênio está queimando.

A explosão do [[LZ 129 Hindenburg|dirigível ''Hindenburg'']] foi um caso infame de combustão de hidrogênio; a causa é debatida, mas os materiais combustíveis na pele do dirigível foram responsáveis pela coloração das chamas.<ref>{{Citar web | último=Dziadecki | primeiro=John | ano=2005 | url=http://spot.colorado.edu/~dziadeck/zf/LZ129fire.htm | título=Hindenburg Hydrogen Fire | acessodata =15 de dezembro de 2008 }}</ref> Outra característica dos fogos de hidrogênio é que as chamas tendem a ascender rapidamente com o gás no ar, como ilustrado pelas chamas do ''Hindenburg'', causando menos dano que fogos de hidrocarboneto. Dois terços dos passageiros do ''Hindenburg'' sobreviveram ao incêndio, e muitas das mortes que ocorreram foram da queda ou da queima do combustível [[diesel]].<ref>{{Citar web | último=Werthmüller | primeiro=Andreas | url=http://www.hydropole.ch/Hydropole/Intro/Hindenburg.htm | título=The Hindenburg Disaster | publicado=Swiss Hydrogen Association | acessodata=15 de dezembro de 2008 | arquivourl=https://web.archive.org/web/20080210174159/http://www.hydropole.ch/Hydropole/Intro/Hindenburg.htm | arquivodata=2008-02-10 | urlmorta=yes }}</ref>

H<sub>2</sub> reage diretamente com outros elementos oxidantes. Uma reação violenta e espontânea pode ocorrer em temperatura ambiente com [[cloro]] e [[flúor]], formando os haletos de hidrogênio correspondentes: [[Cloreto de hidrogênio]] e [[fluoreto de hidrogênio]].<ref>{{Citar livro | titulo=Handbook of Isotopes in the Cosmos: Hydrogen to Gallium | ultimo=Clayton | primeiro=Donald D. | ano=2003 | publicado=Cambridge University Press | isbn=0521823811 }}</ref>

=== Níveis de energia do elétron ===
[[Imagem:hydrogen atom.svg|thumb|200px|Representação de um átomo de hidrogênio mostrando o diâmetro de quase o dobro do raio do [[átomo de Bohr]].]]
[[Imagem:HAtomOrbitals.png|thumb|200px|Os primeiros [[Orbital atômico|orbitais]] do átomo de hidrogénio (números quânticos [[Número quântico principal|principais]] e [[Número quântico secundário|azimutais]]).]]

O [[nível de energia]] em [[estado fundamental]] do elétron de um átomo de hidrogênio é −13,6 [[Elétron-volt|eV]], o que é equivalente a um [[fóton]] ultravioleta de aproximadamente 92&nbsp;[[metro|nm]].<ref>{{Citar web | url=http://jupiter.phy.umist.ac.uk/~tjm/ISPhys/l7/ispl7.html | título=Lecture 7, Emission Lines — Examples | acessodata=2008-02-05 | último=Millar | primeiro=Tom | data=10-12-2003 | obra=PH-3009 (P507/P706/M324) Interstellar Physics | publicado=University of Manchester | arquivourl=https://web.archive.org/web/20111116023018/http://jupiter.phy.umist.ac.uk/~tjm/ISPhys/l7/ispl7.html | arquivodata=2011-11-16 | urlmorta=yes }}</ref>

Os níveis de energia do hidrogênio podem ser calculados razoavelmente com precisão usando o [[átomo de Bohr|modelo de Bohr]] para o átomo, o qual conceitualiza o elétron como "orbitando" o próton em analogia à órbita da Terra em relação ao Sol. Entretanto, a força [[eletromagnetismo|eletromagnética]] atrai elétrons e prótons para cada um, enquanto planetas e objetos celestiais são atraídos uns aos outros pela [[gravidade]]. Por causa da discretização do [[momento angular]] postulado por Bohr no começo da [[mecânica quântica]], o elétron no modelo de Bohr pode somente ocupar certas distâncias permitidas do próton, e portanto, somente certas energias permitidas.<ref>{{Citar web | último=Stern | primeiro=David P. | data=2005-05-16 | url=http://www-spof.gsfc.nasa.gov/stargaze/Q5.htm | título=The Atomic Nucleus and Bohr's Early Model of the Atom | publicado=NASA Goddard Space Flight Center | acessodata=12 de dezembro de 2008 }}</ref>

Uma descrição mais precisa do átomo de hidrogênio parte de um tratamento puramente mecânico quântico que utiliza a [[equação de Schrödinger]] ou a equivalente [[integração funcional]] de [[Feynman]] para calcular a [[amplitude de probabilidade|densidade de probabilidade]] do elétron perto do próton.<ref>{{Citar web| último=Stern | primeiro=David P. | data=13-02-2005| url=http://www-spof.gsfc.nasa.gov/stargaze/Q7.htm| título=Wave Mechanics| publicado=NASA Goddard Space Flight Center| acessodata=12 de dezembro de 2008 }}</ref>

=== Formas moleculares elementais ===
{{Artigo principal|[[Isômeros spin do hidrogênio]]}}
[[Imagem:Liquid hydrogen bubblechamber.jpg|thumb|esquerda|Primeiras faixas observadas em uma [[câmara de bolhas]] de hidrogênio líquido no [[Bevatron]].]]
[[Ficheiro:Hydrogen Density Plots.png|miniaturadaimagem|Gráficos do átomo de hidrogênio para n até 4. Funções de onda do elétron em um átomo de hidrogênio em diferentes níveis de energia.]]
Existem duas moléculas diatômicas diferentes de isômeros spin de hidrogênio que diferem pelo [[spin]] relativo de seu núcleo.<ref name="uigi">{{Citar web | autor=Staff | ano=2003 | url=http://www.uigi.com/hydrogen.html | título=Hydrogen (H<sub>2</sub>) Properties, Uses, Applications: Hydrogen Gas and Liquid Hydrogen | publicado=Universal Industrial Gases, Inc. | acessodata=15 de dezembro de 2008 }}</ref> Na forma de [[orto-hidrogênio]], os spins dos dois prótons são paralelos e formam um estado triplo; na forma de [[para-hidrogênio]], os spins são antiparalelos e formam um singular. Nas [[condições normais de temperatura e pressão]], o gás hidrogênio contém aproximadamente 25% da forma para- e 75% da forma orto-, também conhecido como a "forma normal".<ref name="Tikhonov">{{Citar jornal | ultimo=Tikhonov | primeiro=Vladimir I. |coautor=Volkov, Alexander A. | titulo=Separation of Water into Its Orto and Para Isomers | jornal=Science | ano=2002 | volume=296 |número=5577 | pagina=2363 | doi=10.1126/science.1069513 | pmid=12089435}}</ref> A taxa de equilíbrio de orto-hidrogênio para para-hidrogênio depende da temperatura, mas já que a forma orto- é um [[estado excitado]] e possui energia mais alta que a forma para-, é instável e não pode ser purificado. Em temperaturas muito baixas, o estado de equilíbrio é composto quase exclusivamente da forma para-. As propriedades físicas do para-hidrogênio puro diferem ligeiramente daquelas da forma normal.<ref name="NASA">{{Citar web | último=Hritz | primeiro=James | data=março de 2006 | url=http://smad-ext.grc.nasa.gov/gso/manual/chapter_06.pdf | título=CH. 6 - Hydrogen | obra=NASA Glenn Research Center Glenn Safety Manual, Document GRC-MQSA.001 | publicado=NASA | acessodata=15 de dezembro de 2008 }}</ref> A distinção orto-/para- também ocorre em outros grupos funcionais ou moléculas que contêm hidrogênio, como água e [[metileno]].<ref>{{Citar jornal| ultimo=Shinitzky| primeiro=Meir| ultimo2=Elitzur| primeiro2=Avshalom C.| titulo=Ortho-para spin isomers of the protons in the methylene group| jornal=Chirality| volume=18| número=9| pagina=754–756| publicado=Weizmann Institute of Science|local=Rehovot, Israel| data=2006-05-30| url=http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/112718398/ABSTRACT?CRETRY=1&SRETRY=0| doi=10.1002/chir.20319| acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref>

A interconversão não-catalisada entre para- e orto- H<sub>2</sub> aumenta com a temperatura crescente; portanto, H<sub>2</sub> rapidamente condensado contém grandes quantidades da forma orto- de alta energia que convertem para a forma para- muito lentamente.<ref>{{Citar jornal | ultimo=Milenko | primeiro=Yu. Ya. |coautor=Sibileva, R. M.; Strzhemechny, M. A | titulo=Natural ortho-para conversion rate in liquid and gaseous hydrogen | jornal=Journal of Low Temperature Physics | ano=1997 | volume=107 | número=1–2 | pagina=77–92 | doi=10.1007/BF02396837}}</ref> A taxa orto-/para- no H<sub>2</sub> condensado é uma consideração importante na preparação e armazenagem do hidrogênio líquido: a conversão de orto- para para- é [[Reação exotérmica|exotérmica]] e produz calor suficiente para evaporar o hidrogênio líquido, levando a perda do material liquefeito. [[Catalisador]]es para a interconversão orto-/para-, como o [[óxido férrico]], [[Carvão ativado|carbono ativado]], [[asbesto]] platinizado, raros metais alcalinos-terrosos, compostos de urânio,
[[Óxido de cromo (III)|óxido crômico]], ou compostos de níquel,<ref>{{Citar web |url=http://www.mae.ufl.edu/NasaHydrogenResearch/h2webcourse/L11-liquefaction2.pdf |titulo=Ortho-Para conversion. Pag. 13 |acessodata=2008-12-15 |arquivourl=https://web.archive.org/web/20081216223955/http://www.mae.ufl.edu/NasaHydrogenResearch/h2webcourse/L11-liquefaction2.pdf |arquivodata=2008-12-16 |urlmorta=yes }}</ref> são usados durante o resfriamento de hidrogênio.<ref name="Svadlenak">{{Citar jornal | ultimo=Svadlenak | primeiro=R. Eldo |coautor=Scott, Allen B | titulo=The Conversion of Ortho- to Parahydrogen on Iron Oxide-Zinc Oxide Catalysts | jornal=Journal of the American Chemical Society | ano=1957 | volume=79 | número=20 | pagina=5385–5388 | doi=10.1021/ja01577a013 }}</ref>

Uma forma molecular chamada [[hidrogênio protonado molecular]], ou H<sub>3</sub><sup>+</sup>, é encontrado no [[meio interestelar]], onde ele é gerado pela ionização do hidrogênio molecular dos [[raio cósmico|raios cósmicos]]. Também tem sido observado na atmosfera mais alta do planeta [[Júpiter (planeta)|Júpiter]]. Esta molécula é relativamente estável no ambiente do espaço sideral devido a baixa temperatura e densidade. H<sub>3</sub><sup>+</sup> é um dos íons mais abundantes no Universo, e possui um papel notável na química do meio interestelar.<ref>{{Citar web | autor=McCall Group, Oka Group |data=22 de abril de 2005 | url=http://h3plus.uiuc.edu/ | título=H3+ Resource Center | publicado=Universities of Illinois and Chicago | acessodata=15 de dezembro de 2008 }}</ref>

=== Compostos ===
{{Artigo principal|[[:Categoria:Compostos de hidrogénio|Compostos de hidrogênio]]}}

==== Compostos orgânicos e covalentes ====
Apesar do hidrogênio, em sua forma gasosa (H<sub>2</sub>) não reagir muito nas [[Condições Normais de Temperatura e Pressão|CNTP]], em sua forma atômica ele está combinado com a maioria dos elementos da [[Tabela Periódica]], formando compostos com diferentes propriedades químicas e físicas. Ele pode formar compostos com elementos mais [[eletronegatividade|eletronegativos]], tais como os do grupo 17 da Tabela Periódica ([[halogênio]]s: ([[Flúor|F]], [[Cloro|Cl]], [[Bromo|Br]], [[Iodo|I]]); nestes compostos, o hidrogênio é marcado por atrair para si uma carga parcial positiva.<ref>{{Citar web | último=Clark| primeiro=Jim | título=The Acidity of the Hydrogen Halides| obra=Chemguide | ano=2002| url=http://www.chemguide.co.uk/inorganic/group7/acidityhx.html#top | acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref> Quando unido a [[flúor]], [[oxigênio]], ou [[nitrogênio]], o hidrogênio pode participar na forma de forte ligação não-covalente chamada [[ligação de hidrogênio]], que é essencial à estabilidade de muitas moléculas biológicas.<ref>{{Citar web | último=Kimball| primeiro=John W. | título=Hydrogen| obra=Kimball's Biology Pages| data=07-08-2003 | url=http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/H/HydrogenBonds.html | acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref><ref>IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic version, [http://goldbook.iupac.org/H02899.html Hydrogen Bond]</ref> Hidrogênio também forma compostos com menos elementos eletronegativos, como [[Metal|metai]]s e [[semimetal|semimetai]]s, nos quais gera uma carga parcial negativa. Estes compostos são geralmente conhecidos como [[hidreto]]s.<ref>{{Citar web| último=Sandrock| primeiro=Gary| título=Metal-Hydrogen Systems| publicado=Sandia National Laboratories| data=02-05-2002| url=http://hydpark.ca.sandia.gov/DBFrame.html| acessodata=19 de dezembro de 2008| arquivourl=https://web.archive.org/web/20080224162206/http://hydpark.ca.sandia.gov/DBFrame.html| arquivodata=2008-02-24| urlmorta=yes}}</ref>

Quando o hidrogênio se combina com o carbono, ele pode formar uma infinidade de compostos. Devido à marcante presença destes compostos nos organismos vivos, estes vieram a ser chamados de [[composto orgânico|compostos orgânicos]] e considerados os principais elementos [[CHONPS]] (os seis elementos fundamentais para a vida na Terra);<ref name="hydrocarbon">{{Citar web| título=Structure and Nomenclature of Hydrocarbons | publicado=Purdue University| url=http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1organic/organic.html| acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref> o ramo da química que estuda as propriedades destes compostos é conhecido como [[Química Orgânica]]<ref>{{Citar web| título=Organic Chemistry| obra=Dictionary.com| publicado=Lexico Publishing Group| ano=2008| url=http://dictionary.reference.com/browse/organic%20chemistry| acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref> e seu estudo no contexto de [[organismo]]s vivos é conhecido como [[bioquímica]].<ref>{{Citar web | título=Biochemistry| obra=Dictionary.com | publicado=Lexico Publishing Group | ano=2008 | url=http://dictionary.reference.com/browse/biochemistry | acessodata=19 de dezembro de 2008}}</ref> Por algumas definições, compostos "orgânicos" necessitam apenas da condição de conter carbono. Entretanto, a maior parte destes compostos também contém o hidrogênio e, uma vez que é a ligação carbono-hidrogênio que dá a esta classe de compostos suas características químicas particulares, isso faz com que algumas definições de "Química Orgânica" incluam a presença de ligações químicas entre carbono-hidrogênio.<ref name="hydrocarbon" />

Na [[Química Inorgânica]], hidretos podem também servir como [[Ligante|ligantes de ponte]], responsáveis pelo elo entre dois centros metálicos em um [[composto de coordenação]]. Esta função é particularmente comum em [[Grupo do boro|elementos do grupo 13]], especialmente em [[borano]]s (hidretos de [[boro]]) e complexos de [[alumínio]], assim como em [[carborano]]s agrupados.<ref name="Miessler"  />

Na natureza conhece-se milhões de [[hidrocarboneto]]s mas eles não são formados pela reação direta do gás hidrogênio com o carbono (apesar da produção de [[gás de síntese]] segundo o [[processo de Fischer-Tropsch]] para criar hidrocarbonetos ter chegado próxima de ser uma exceção, uma vez que isto inicia-se com carvão e o hidrogênio elementar é gerado no local).

==== Hidretos ====
Compostos de hidrogênio são frequentemente chamados de [[hidreto]]s, um termo que é usado bem livremente. Para químicos, o termo "hidreto" geralmente implica que o átomo H adquiriu um caráter negativo ou aniônico, denotados H<sup>−</sup>. A existência do ânion hidreto, sugerida por [[Gilbert N. Lewis]] em 1916 para hidretos similares ao sal nos grupos I e II, foi demonstrada por Moers em 1920 com a eletrólise de [[hidreto de lítio]] (LiH) derretido, que produziu uma quantidade de hidrogênio [[Estequiometria|estequiométrica]] no ânodo.<ref name="Moers">{{Citar jornal | ultimo=Moers | primeiro=Kurt | titulo=Investigations on the Salt Character of Lithium Hydride | jornal=Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie | ano=1920 | volume=113 | número=191 | pagina=179–228 | doi=10.1002/zaac.19201130116}}</ref> Para outros hidretos além dos metais de grupo I e II, o termo é bem enganoso, considerando a eletronegatividade de hidrogênio baixa. Uma exceção nos hidretos do grupo II é BeH<sub>2</sub>, o qual é polimérico. No [[hidreto de alumínio e lítio]], o ânion AlH<sub>4</sub><sup>−</sup> carrega centros hidreticos firmemente ligados ao Al(III). Ainda que hidretos podem ser formados com quase todos os elementos do grupo principal, o número e combinação de possíveis compostos varia vastamente; por exemplo, existem mais de 100 hidretos binários de borano conhecidos, mas somente um hidreto binário de alumínio.<ref name="Downs">{{Citar jornal | ultimo=Downs | primeiro=Anthony J. |coautor=Pulham, Colin R. | titulo=The hydrides of aluminium, gallium, indium, and thallium: a re-evaluation | jornal=Chemical Society Reviews | ano=1994 | volume=23 | pagina=175–184 | doi=10.1039/CS9942300175}}</ref> Hidreto binário de [[Índio (elemento químico)|índio]] ainda não foi identificado, apesar de complexos mais largos existirem.<ref name="Hibbs">{{Citar jornal | ultimo=Hibbs | primeiro=David E. |coautor=Jones, Cameron; Smithies, Neil A. | titulo=A remarkably stable indium trihydride complex: synthesis and characterisation of &#91;InH<sub>3</sub>P(C<sub>6</sub>H<sub>11</sub>)<sub>3</sub>&#93; | jornal=Chemical Communications | ano=1999 | pagina=185–186 | doi=10.1039/a809279f }}</ref>

==== Prótons e ácidos ====
{{Artigo principal|[[Reação ácido-base]]}}
Oxidação de hidrogênio, a fim de remover seu elétron, formalmente gera H<sup>+</sup>, não contendo elétrons e um [[núcleo atômico|núcleo]], que é geralmente composto de um [[próton]]. É por isso que H<sup>+</sup> é frequentemente chamado de próton. Esta espécie é central à discussão de [[ácido]]s. Sob a [[Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry|teoria de Brønsted-Lowry]], ácidos são doadores de prótons, enquanto bases são receptores de prótons.

Um próton H<sup>+</sup> puro não pode existir em solução devido a sua forte tendência de se ligar a átomos ou moléculas com elétrons. Entretanto, o termo 'próton' é usado livremente para se referir ao hidrogênio de carga positiva ou [[cátion|catiônico]], denotado H<sup>+</sup>.

Para evitar a ficção conveniente do "próton em solução" nu, soluções ácidas aquáticas são às vezes consideradas a conter o íon [[hidrônio]] (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>), que é organizado em grupos para formar H<sub>9</sub>O<sub>4</sub><sup>+</sup>.<ref name="Okumura">{{Citar jornal | ultimo=Okumura | primeiro=Anthony M. |coautor=Yeh, L. I.; Myers, J. D.; Lee, Y. T | titulo=Infrared spectra of the solvated hydronium ion: vibrational predissociation spectroscopy of mass-selected <sub>3</sub>O+•(H<sub>2</sub>O<sub>)n</sub>•(H<sub>2</sub>)<sub>m</sub> | jornal=Journal of Physical Chemistry | ano=1990 | volume=94 | número=9 | pagina=3416–3427 | doi=10.1021/j100372a014}}</ref> Outros íons [[oxônio]] são encontrados quando a água está em solução com outros solventes.<ref name="Perdoncin">{{Citar jornal | ultimo=Perdoncin | primeiro=Giulio |coautor=Scorrano, Gianfranco | titulo=Protonation Equilibria in Water at Several Temperatures of Alcohols, Ethers, Acetone, Dimethyl Sulfide, and Dimethyl Sulfoxide | jornal=Journal of the American Chemical Society | ano=1977 | volume=99 | número=21 | pagina=6983–6986 | doi=10.1021/ja00463a035}}</ref>

Ainda que exóticos na terra, um dos íons mais comuns no universo é o íon [[Hidrogênio protonado molecular|H<sub>3</sub><sup>+</sup>]], conhecido como hidrogênio protonado molecular ou cátion trihidrogênio.<ref name="Carrington">{{Citar jornal | ultimo=Carrington | primeiro=Alan |coautor=R. McNab, Iain | titulo=The infrared predissociation spectrum of triatomic hydrogen cation (H<sub>3</sub><sup>+</sup>) | jornal=Accounts of Chemical Research | ano=1989 | volume=22 | número=6 | pagina=218–222 | doi=10.1021/ar00162a004}}</ref>

=== Isótopos ===
[[Imagem:Hydrogen Deuterium Tritium Nuclei Schmatic-ja.svg|esquerda|thumb|150px|[[Prótio]], [[deutério]] e [[trítio]].]]
O [[isótopo]] mais comum do hidrogênio não possui [[nêutron]]s, existindo outros dois, o [[deutério]] (D) com um e o [[trítio]] (T), [[radioatividade|radioativo]] com dois. O deutério tem uma abundância natural compreendida entre 0,0184 e 0,0082% ([[União Internacional de Química Pura e Aplicada|IUPAC]]). O hidrogênio é o único elemento químico que tem nomes e símbolos químicos distintos para seus diferentes isótopos.

O hidrogénio possuiu ainda outros isótopos altamente instáveis (do <sup>4</sup>H ao <sup>7</sup>H) e que foram sintetizados em laboratório, mas nunca observados na natureza.<ref name="Gurov">Gurov YB, Aleshkin DV, Berh MN, Lapushkin SV, Morokhov PV, Pechkurov VA, Poroshin NO, Sandukovsky VG, Tel'kushev MV, Chernyshev BA, Tschurenkova TD. (2004). Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei. ''Physics of Atomic Nuclei'' 68(3):491–497.</ref><ref name="Korsheninnikov">Korsheninnikov AA. et al. (2003). Experimental Evidence for the Existence of 7H and for a Specific Structure of 8He. ''Phys Rev Lett'' 90, 082501.</ref>

* '''¹H''', conhecido como [[prótio]], é o isótopo mais comum do hidrogénio com uma abundância de mais de 99,98%. Devido a que o núcleo deste isótopo é formado por um só próton ele foi baptizado como prótio, nome que apesar de ser muito descritivo, é pouco usado.
* '''²H''', o outro isótopo estável do hidrogénio, é conhecido como [[deutério]] e o seu núcleo contém um próton e um nêutron. O deutério representa 0,0026% ou 0,0184% (segundo seja em [[fracção molar]] ou fracção atómica) do hidrogénio presente na Terra, encontrando-se as menores concentrações no hidrogénio gasoso, e as maiores (0,015% ou 150 ppm) em águas oceânicas. O deutério não é radioactivo, e não representa um risco significativo de toxicidade. A água enriquecida em moléculas que incluem deutério no lugar de hidrogénio ¹H (prótio), denomina-se [[água pesada]]. O deutério e seus compostos empregam-se em marcações não radioactivas em experiências e também em dissolventes usados em espectroscopia ¹H - RMN. A água pesada utiliza-se como moderador de nêutrons e refrigerante em [[reactor nuclear|reactores nucleares]]. O deutério é também um potencial combustível para a [[fusão nuclear]] com fins comerciais.
* '''³H''' é conhecido como [[trítio]] e contém um próton e dois nêutrons no seu núcleo. é radioactivo, desintegrando-se em ³<sub>2</sub>He<sup>+</sup> através de uma [[Desintegração beta|emissão beta]]. Possui uma [[meia-vida]] de 12,33 anos.<ref name="Miessler"  /> Pequenas quantidades de trítio encontram-se na natureza por efeito da interacção dos [[raio cósmico|raios cósmicos]] com os gases atmosféricos. Também foi libertado trítio para a realização de provas de armamento nuclear. O trítio usa-se em reações de fusão nuclear, como traçador em [[Geoquímica]] Isotópica, e em dispositivos luminosos auto-alimentados. Antes era comum empregar o trítio como radiomarcador em experiências químicas e biológicas, mas actualmente usa-se menos.

O hidrogénio é o único elemento que possui diferentes nomes comuns para cada um de seus isótopos (naturais). Durante o começo dos estudos sobre a radioactividade, a alguns isótopos radioactivos pesados foram-lhes atribuídos nomes, mas nenhum deles se continua a usar). Os símbolos D e T (em lugar de ²H e ³H) usam-se às vezes para referir-se ao deutério e ao trítio, mas o símbolo P corresponde ao fósforo e, portanto, não pode usar-se para representar o prótio. A [[União Internacional de Química Pura e Aplicada|IUPAC]] declara que ainda que o uso destes símbolos seja comum, ele não é aconselhado.

== Reações biológicas ==
{{Artigo principal|[[Bio-hidrogénio]]}}
H<sub>2</sub> é um produto de alguns tipos de [[Fermentação|metabolismo anaeróbico]] e é produzido por vários [[microorganismo]]s, geralmente via reações [[catalisador|catalisadas]] por [[enzima]]s contendo [[ferro]] ou [[níquel]] chamadas [[hidrogenase]]s. Essas enzimas catalisam a reação [[redox]] reversível entre H<sub>2</sub> e seus componentes, dois prótons e dois elétrons. A criação de gás hidrogênio ocorre na transferência para reduzir equivalentes produzidos durante fermentação do [[Ácido pirúvico|piruvato]] à água.<ref>{{Citar livro | primeiro=Richard | ultimo=Cammack |coautor=Robson, R. L. | ano=2001 | titulo=Hydrogen as a Fuel: Learning from Nature | publicado=Taylor & Francis Ltd | isbn=0415242428 }}</ref>

A [[separação da água]], na qual a água é decomposta em seus componentes prótons, elétrons, e oxigênio, ocorre na [[fase clara]] em todos os organismos [[fotossíntese|fotossintéticos]]. Alguns organismos — incluindo a alga ''[[Chlamydomonas reinhardtii]]'' e [[cianobactéria]] — evoluíram um passo adiante na [[fase escura]] na qual prótons e elétrons são reduzidos para formar gás H<sub>2</sub> por hidrogenases especializadas no [[cloropultimoo]].<ref>{{Citar jornal | ultimo=Kruse | primeiro=O. |coautor=Rupprecht, J.; Bader, K.-P.; Thomas-Hall, S.; Schenk, P. M.; Finazzi, G.; Hankamer, B | titulo=Improved photobiological H<sub>2</sub> production in engineered green algal cells | jornal=The Journal of Biological Chemistry | ano=2005 | volume=280 | número=40 | pagina=34170–7 | doi=10.1074/jbc.M503840200 | pmid=16100118 }}</ref> Esforços foram feitos para modificar geneticamente as hidrogenases das cianobactérias para sintetizar o gás H<sub>2</sub> eficientemente mesmo na presença de oxigênio.<ref>{{Citar web | primeiro=H. O. | último=Smith | coautores=Xu, Q | ano=2005 | url=http://ec.europa.eu/food/fs/sfp/addit_flavor/flav15_en.pdf | título=IV.E.6 Hydrogen from Water in a Novel Recombinant Oxygen-Tolerant Cyanobacteria System | obra=FY2005 Progress Report | publicado=United States Department of Energy | acessodata=28 de novembro de 2008}}</ref> Esforços também foram tomados com algas geneticamente modificadas em um [[biorreator]] <ref>{{citar jornal| ultimo=Williams| primeiro=Chris| titulo=Pond life: the future of energy|obra=Science| publicado=The Register| data=2006-02-24| url=http://www.theregister.co.uk/2006/02/24/pond_scum_breakthrough/| acessodata=28 de novembro de 2008}}</ref> (''ver: [[Produção biológica de hidrogénio]]'').

== Produção ==
{{Artigo principal|[[Produção de hidrogênio]]}}

O gás H<sub>2</sub> é produzido em laboratórios de química e biologia, muitas vezes como subproduto da [[desidrogenação]] de substratos [[insaturado]]s; e na natureza como meio de expelir equivalentes [[redox|redutores]] em reações bioquímicas.

Atualmente plantas industriais produzem aproximadamente 55 milhões de toneladas métricas de hidrogênio,<ref>{{Citar periódico |url=https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-361-4.00002-9 |título=Introduction to hydrogen production |data=2015 |acessodata=2024-07-08 |publicado=Elsevier |ultimo=Navarro |primeiro=R.M. |ultimo2=Guil |primeiro2=R. |paginas=21–61 |doi=10.1016/b978-1-78242-361-4.00002-9 |isbn=978-1-78242-361-4 |ultimo3=Fierro |primeiro3=J.L.G.}}</ref> produção representada majoritariamente por 4 (quatro) maneiras: Reforma a vapor do metano, que é basicamente a separação de hidrocarbonetos pelo vapor de água a alta pressão e temperatura com metano e um catalisador geralmente de níquel; reforma de hidrocarbonetos vindos de gases residuais industriais; gasificação do carvão e finalmente eletrólise da água. Outros métodos correspondem a aproximadamente 0,1% da produção de hidrogênio.
[[Ficheiro:Gráfico sobre os fins da produção de hidrogênio.png|miniaturadaimagem|Destinos da produção de hidrogênio mundial.]]
Quase metade dessa produção é destinada para a síntese da amônia, componente usado para fertilizantes. A segunda maior fração é por parte das refinarias que utilizam o hidrogênio para remover o enxofre da gasolina e para converter hidrocarbonetos pesados em diesel ou gasolina. Outras indústrias como a metalúrgica, vítrea, farmacêutica e alimentícia consomem o resto da porcentagem de produção.<ref name=":0">Kniss, D. Notas sobre a transição da economia carbonífera hodierna a uma economia do hidrogênio e aspectos econômicos para a geração de políticas públicas mission-based. In: Rita de Cássia Marques Lima de Castro; Maria Cristina Cacciamali; Júlio César Suzuki. (Org.). '''O dito e o interdito do desenvolvimento socioeconômico'''. 1ed. São Paulo: FFLCH/USP, PROLAM/USP, 2023, v. , p. 73-100. Disponível em: <https://www.livrosabertos.abcd.usp.br/portaldelivrosUSP/catalog/book/1112></ref>

De acordo com a [[matéria-prima]] do qual é produzido, o hidrogênio é classificado por "cores",<ref>{{citar web|url=https://globalenergyinfrastructure.com/articles/2021/03-march/hydrogen-data-telling-a-story/|título=Hydrogen – data telling a story|autor=|data=30 de março de 2021|publicado=Global Energy Infrastructure {{en}}|acessodata=3 de outubro de 2022|arquivourl=|arquivodata=|urlmorta=}}</ref><ref>Rozich, Alan (29 de novembro de 2021). [https://energycentral.com/c/ec/green%E2%80%8B-hydrogen-should-play-same-rules-renewable-natural-gas-rng «"Green" Hydrogen Should Play by the Same Rules as Renewable Natural Gas (RNG)»]. Energy Central {{en}}. Consultado em 3 de outubro de 2022</ref> conforme tabela abaixo:<ref>WEC –World  Energy  Council. Hydrogen  on  the  horizon:  Ready, Almost  set,  go?: Working  Paper  |  Nation  Hydrogen  Strategies. 2021. 20 p. Disponível em: <https://www.worldenergy.org/assets/downloads/Innovation_Insights_Briefing_-_Hydrogen_on_the_Horizon_-_Ready%2C_Almost_Set%2C_Go_-_July_2021.pdf></ref><ref name=":0" /> O "[[hidrogênio verde]]" é aquele produzido a partir de fontes de energias renováveis e "limpas".<ref name="ifsc">{{citar web |url=https://www.ifsc.edu.br/en/web/ifsc-verifica/w/ja-ouviu-falar-no-hidrogenio-verde-saiba-o-que-e-e-como-ele-pode-ajudar-no-combate-as-mudancas-climaticas |título=Já ouviu falar no hidrogênio verde? Saiba o que é e como ele pode ajudar no combate às mudanças climáticas |autor=IFSC VERIFICA |data=29 agosto de 2023 |website=ifsc.edu.br/ |publicado=[[Instituto Federal de Santa Catarina]] |acessodata=2 de outubro de 2024 |língua= |arquivourl= |arquivodata= |urlmorta=}}</ref>

{| class="wikitable"
|+
!Via de produção
!Terminologia
!Tecnologia
!Matéria-prima/fonte de eletricidade
!Pegada de gases de efeito estufa
|-
| rowspan="3" |Eletricidade
|Hidrogênio Verde <ref name="ifsc"/>
| rowspan="3" |Eletrólise
|Eólica, Solar, Oceânica, Geotermal, Hidroelétrica
| rowspan="2" |Mínima
|-
|Hidrogênio Rosa
|Nuclear
|-
|Hidrogênio Amarelo
|Várias fontes
|Média
|-
| rowspan="5" |Combustíveis Fósseis
|Hidrogênio Azul
|Reforma de gás natural+Gasificação com captura de carbono (CCS) + CCS
|Gás Natural, Carvão
|Baixa
|-
|Hidrogênio Turquesa
|Pirólise
| rowspan="2" |Gás natural
|Carbono sólido (subproduto)
|-
|Hidrogênio Cinza
|Reforma de metano
|Média
|-
|Hidrogênio Marrom
| rowspan="2" |Gasificação
|[[Lignito|Lignite]] ("Carvão Marrom")
| rowspan="2" |Alta
|-
|Hidrogênio Negro
|Carvão
|}

=== Laboratório ===
No laboratório, o gás H<sub>2</sub> é normalmente preparado pela reacção de ácidos com metais tais, como o [[zinco]], por meio do [[aparelho de Kipp]].

Zn + 2 [[Hidrônio|H<sup>+</sup>]] → Zn<sup>2+</sup> + H<sub>2</sub>

O [[alumínio]] também pode produzir H<sub>2</sub> após tratamento com bases:

2 Al + 6 [[Água|H<sub>2</sub>O]] + 2 [[hidroxila|OH<sup>-</sup>]] → 2 Al(OH)<sub>4</sub><sup>-</sup> + 3 H<sub>2</sub>

A [[electrólise]] da água é um método simples de produzir hidrogénio. Uma [[corrente elétrica]] de baixa [[voltagem]] corre através da água, e [[oxigénio]] gasoso forma-se no [[ânodo]] enquanto que hidrogénio gasoso forma-se no [[cátodo]]. Tipicamente, o cátodo é feito de [[platina]] ou outro metal inerte (geralmente platina ou [[grafite]]) quando se produz hidrogénio para armazenamento. Se, contudo, o gás destina-se a ser queimado no local, é desejável haver oxigénio para assistir à combustão, e então ambos os eléctrodos podem ser feitos de metais inertes (eletrodos de [[ferro]] devem ser evitados, uma vez que eles consumiriam oxigênio ao sofrerem [[oxidação]]). A eficiência máxima teórica (electricidade usada ''versus'' valor energético de hidrogénio produzido) está entre 80 e 94%.<ref>{{Citar web | último=Kruse | primeiro=B. | coautores=Grinna, S.; Buch, C. | ano=2002 | url=http://bellona.org/filearchive/fil_Hydrogen_6-2002.pdf | título=Hydrogen Status og Muligheter | publicado=Bellona | acessodata=2008-02-12 | arquivourl=https://web.archive.org/web/20080216050327/http://bellona.org/filearchive/fil_Hydrogen_6-2002.pdf | arquivodata=2008-02-16 | urlmorta=yes }}</ref>

2[[água (substância)|H<sub>2</sub>O]]<sub>(aq)</sub> → 2H<sub>2</sub>(g) + [[Oxigênio|O<sub>2</sub>]]<sub>(g)</sub>

Em 2007, descobriu-se que uma liga de alumínio e [[gálio]] em forma de pastilhas adicionada a água podia ser usada para gerar hidrogénio. O processo também produz [[alumina]], mas o gálio, que previne a formação de uma película de óxido nas pastilhas, pode ser reutilizado. Isto tem potenciais implicações importantes para a economia baseada no hidrogénio, uma vez que ele pode ser produzido no local e não precisa de ser transportado.<ref>{{Citar web| último=Venere | primeiro=Emil |data=15 de maio de 2007| url=http://news.uns.purdue.edu/x/2007a/070515WoodallHydrogen.html| título=New process generates hydrogen from aluminum alloy to run engines, fuel cells| publicado=Purdue University | acessodata=2008-02-05 }}</ref>

=== Industrial ===
O hidrogénio pode ser preparado por meio de vários processos mas, economicamente, o mais importante envolve a remoção de hidrogénio de hidrocarbonetos. Hidrogénio comercial produzido em massa é normalmente produzido pela [[reformação catalítica]] de [[gás natural]].<ref name="Oxtoby">{{Citar livro | primeiro=D. W. | ultimo=Oxtoby | ano=2002 | titulo=Principles of Modern Chemistry |edição=5th edition | publicado=Thomson Brooks/Cole | isbn=0030353734 }}</ref> A altas temperaturas (700-{{Fmtn|1100}}&nbsp;°C), vapor de água reage com metano para produzir [[monóxido de carbono]] e H<sub>2</sub>

[[metano|CH<sub>4</sub>]] + [[água (substância)|H<sub>2</sub>O]] → CO + 3 H<sub>2</sub>

Esta reacção é favorecida a baixas pressões mas é no entanto conduzida a altas pressões (20 [[atmosfera (unidade)|atm]]) uma vez que H<sub>2</sub> a altas pressões é o produto melhor comercializado. A mistura produzida é conhecida como "[[gás de síntese]]" porque é muitas vezes usado directamente para a produção de [[metanol]] e compostos relacionados. Outros [[hidrocarboneto]]s além do metano podem ser usados para produzir gás de síntese com proporção de produtos variáveis. Uma das muitas complicações para esta tecnologia altamente optimizada é a formação de carbono:

CH<sub>4</sub> → [[Carbono|C]] + 2 H<sub>2</sub>

Por consequência, a reformação catalítica faz-se tipicamente com excesso de H<sub>2</sub>O. Hidrogénio adicional pode ser recuperado do vapor usando monóxido de carbono através da [[reacção de mudança do vapor de água]], especialmente com um catalisador de [[Óxido de ferro(II)|óxido de ferro]]. Esta reacção é também uma fonte industrial comum de [[dióxido de carbono]]:<ref name="Oxtoby"  />

[[monóxido de carbono|CO]] + [[Água|H<sub>2</sub>O]] → [[dióxido de carbono|CO<sub>2</sub>]] + H<sub>2</sub>

Outros métodos importantes para a produção de H<sub>2</sub> incluindo oxidação parcial de hidrocarbonetos:<ref>{{Citar web| título=Hydrogen Properties, Uses, Applications| publicado=Universal Industrial Gases, Inc.| ano=2007| url=http://www.uigi.com/hydrogen.html| acessodata=2008-03-11}}</ref>

2 [[metano|CH<sub>4</sub>]] + [[Oxigênio|O<sub>2</sub>]] → 2 [[Monóxido de carbono|CO]] + 4 H<sub>2</sub>

e a reacção de carvão, que pode servir como prelúdio para a "reacção de mudança" descrito acima
:<ref name="Oxtoby"  />

[[Carbono|C]] + [[Água|H<sub>2</sub>O]] → [[Monóxido de carbono|CO]] + H<sub>2</sub>

Hidrogénio é por vezes produzido e consumido pelo mesmo processo industrial, sem ser separado. No [[processo de Haber]] para a [[amoníaco|produção de amoníaco]], é gerado hidrogénio a partir de gás natural.<ref>{{Citar web| último=Funderburg| primeiro=Eddie| título=Why Are Nitrogen Prices So High?| publicado=The Samuel Roberts Noble Foundation| ano=2008| url=http://www.noble.org/Ag/Soils/NitrogenPrices/Index.htm| acessodata=2008-03-11| arquivourl=https://web.archive.org/web/20010509065844/http://www.noble.org/ag/Soils/NitrogenPrices/Index.htm| arquivodata=2001-05-09| urlmorta=yes}}</ref> [[Electrólise]] de [[salmoura]] para produzir [[cloro]] também produz hidrogénio como produto secundário.<ref>{{Citar web| último=Lees| primeiro=Andrew| título=Chemicals from salt| publicado=BBC | ano=2007| url=http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/chemistry/usefulproductsrocks/chemicals_saltrev3.shtml| acessodata=2008-03-11}}</ref>

=== Termoquímicos solares ===
Existem mais de 200 ciclos termoquímicos que podem ser utilizados para a [[separação da água]], cerca de uma dúzia de esses ciclos, tais como o ciclo do [[Óxido de ferro(II)|óxido de ferro]], [[ciclo do óxido cério (III)-óxido cério(IV)]], [[ciclo do óxido de zinco-zinco]], [[ciclo do enxofre-iodo]], o [[ciclo do cobre-cloro]] e [[ciclo híbrido do enxofre]] estão sob investigação e em fase de testes para a produção de hidrogênio e oxigênio da água e calor sem o uso da eletricidade.<ref>{{citar web|url=http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/progress07/ii_f_1_perret.pdf|titulo=Development of Solar-Powered Thermochemical Production of Hydrogen from Water, DOE Hydrogen Program, 2007|autor=Perret, Robert|acessodata=17 de Maio de 2008}}</ref> Alguns laboratórios (incluindo França, Alemanha, Grécia, Japão e os EUA) estão a desenvolver métodos termoquímicos para produzir hidrogénio a partir de energia solar e água.<ref>{{Citar web| url=http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/progress07/ii_f_1_perret.pdf | título=Development of Solar-Powered Thermochemical Production of Hydrogen from Water, DOE Hydrogen Program, 2007 | autor=Robert Perret | acessodata=2008-05-17 }}</ref>
<!--
O hidrogênio tem uma [[]] intermediária (2,2) podendo  formar compostos com elementos de maior ou menor caráter metálico. Tanto com os elementos metálicos dos grupos [[Grupo (Química)| <nowiki>1|1</nowiki> ( 1A )]] e  <nowiki>2|2</nowiki> ( 2A ) como com os  elementos ametálicos dos grupos  <nowiki>15|15</nowiki> ( 5A ),  <nowiki>16|16</nowiki> ( 6A ) e  <nowiki>17|17</nowiki> ( 7A ) forma [[hidreto]]s. Nos hidretos metálicos  está presente na forma de H<sup>-</sup> e nos  ametálicos está presente como íon H<sup>+</sup>, por que estes últimos tem caráter [[ácido]].

Alguns compostos binários do hidrogênio são [[amoníaco]] ( NH<sub>3</sub> ), [[hidrazina]] ( N<sub>2</sub>H<sub>4</sub> ), [[água]] ( H<sub>2</sub>O ), [[água oxigenada]] ( H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> ), [[sulfeto de hidrogénio]] ( H<sub>2</sub>S ), etc.

Com o [[carbono]] ( elemento do grupo 14 ( 4A ) ) forma uma imensa quantidade de compostos, os [[hidrocarboneto]]s e derivados que são o objeto de estudo da [[química orgânica]].
[[Ver Electrolizadores [http://hidrogeneozero.webs.com agua como economizadora de combustivel]]]
-->

== Aplicações ==

{{AP|vt=s|Veículo com motor de combustão interna a hidrogênio|Veículo movido a hidrogênio}}

[[Imagem:BMW Hydrogen 7 CleanEnergy car seen from above - Verkehrszentrum.JPG|thumb|240px|direita|[[BMW Hydrogen 7]], [[veículo com motor de combustão interna a hidrogênio|com motor de combustão interna a hidrogênio]].]]
[[Imagem:Yamaha FC-me.jpg|thumb|240px|direita|[[Motoneta]] movida por célula de combustível a hidrogênio.]]

Grandes quantidades de H<sub>2</sub> são necessárias nas indústrias de petróleo e química. A maior aplicação de H<sub>2</sub> é para o processamento ("aprimoramento") de combustíveis fósseis, e na produção de [[amoníaco]]. Os principais consumidores de H<sub>2</sub> em uma fábrica petroquímica incluem [[hidrodesalquilação]], [[hidrodessulfurização]], e [[Craqueamento#Hidrocraqueamento|hidrocraqueamento]]. H<sub>2</sub> também possui diversos outros usos importantes. H<sub>2</sub> é utilizado como um agente hidrogenizante, particularmente no aumento do nível de saturação de gorduras insaturadas e [[Óleo vegetal|óleos]] (encontrado em itens como margarina), e na produção de [[metanol]]. É semelhantemente a fonte de hidrogênio na manufatura de [[ácido clorídrico]]. H<sub>2</sub> também é usado como um [[agente redutor]] de [[minério]]s metálicos.<ref>{{Citar web | autor=Chemistry Operations | data=2003-12-15 | url=http://periodic.lanl.gov/elements/1.html | título=Hydrogen | publicado=Los Alamos National Laboratory | acessodata=12 de dezembro de 2008 }}</ref>

Além de seu uso como um reagente, o H<sub>2</sub> possui amplas aplicações na física e engenharia. É utilizado como um [[gás de proteção]] nos métodos de [[soldagem]] como [[soldagem de hidrogênio atômico]].<ref>{{Citar jornal | ultimo=Durgutlu| primeiro=Ahmet | titulo=Experimental investigation of the effect of hydrogen in argon as a shielding gas on TIG welding of austenitic stainless steel | jornal=ScienceDirect | volume=25 | número=1 | pagina=19–23 | publicado=Gazi University |local=Ankara, Turkey | data=2003-10-27 | url=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TX5-49W1W1V-7&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=2074bcd5650e0ca62aa09b8713708226 | doi=10.1016/j.matdes.2003.07.004 | acessodata=12 de dezembro de 2008 }}</ref><ref>{{Citar web | título=Atomic Hydrogen Welding | publicado=Specialty Welds | ano=2007 | url=http://www.specialwelds.com/underwater-welding/atomic-hydrogen-welding.htm | acessodata=12 de dezembro de 2008 | arquivourl=https://web.archive.org/web/20110716115120/http://www.specialwelds.com/underwater-welding/atomic-hydrogen-welding.htm | arquivodata=2011-07-16 | urlmorta=yes }}</ref> H<sub>2</sub> é usado como cooler de [[gerador]]es em [[usina]]s, por que tem a maior [[conductividade térmica]] de qualquer gás. H<sub>2</sub> líquido é usado em pesquisas [[criogênia|criogênicas]], incluindo estudos de [[supercondutividade]].<ref>{{Citar jornal | ultimo=Hardy | primeiro=Walter N. | titulo=From H2 to cryogenic H masers to HiTc superconductors: An unlikely but rewarding path | jornal=Physica C: Superconductivity | volume=388–389 | pagina=1–6 | publicado=University of British Columbia |local=Vancouver, Canada | data=19-03-2003| url=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TVJ-485PG6D-D&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=f4ec8a7def03583c043dd9e60aa0c07e | doi=10.1016/S0921-4534(02)02591-1 | acessodata=12 de dezembro de 2008}}</ref> Uma vez que o H<sub>2</sub> é mais leve que o ar, tendo um pouco mais do que 1/15 da densidade do ar, foi certa vez vastamente usado como um [[gás de levantamento]] em [[balonismo|balões]] e [[dirigível|dirigíveis]].<ref name="zeppelins">{{Citar web | último=Barnes | primeiro=Matthew | título=LZ-129, Hindenburg | obra=The Great Zeppelins| ano=2004 | url=http://www.ciderpresspottery.com/ZLA/greatzeps/german/Hindenburg.html | acessodata=12 de dezembro de 2008}}</ref>

Em aplicações mais recentes, o hidrogênio é utilizado puro ou misturado com nitrogênio (às vezes chamado de [[forming gas]]) como um gás rastreador para detectar vazamentos. Aplicações podem ser encontradas nas indústrias automotiva, química, de geração de energia, aeroespacial, e de telecomunicações.<ref>{{citar conferência| primeiro=Matthias | ultimo=Block| titulo=Hydrogen as Tracer Gas for Leak Detection | títulolivro=16th WCNDT 2004 | publicado=Sensistor Technologies | data=03-09-2004 |local=Montreal, Canada | url=http://www.ndt.net/abstract/wcndt2004/523.htm | acessodata=12 de dezembro de 2008}}</ref> Hidrogênio é um aditivo alimentar autorizado (E 949) que permite o teste de vazamento de embalagens, entre outras propriedades antioxidantes.<ref>{{Citar web | url=http://ec.europa.eu/food/fs/sfp/addit_flavor/flav15_en.pdf | título=Report from the Commission on Dietary Food Additive Intake | publicado=European Union | acessodata=12 de dezembro de 2008 }}</ref>

Os isótopos mais raros do hidrogênio também possuem aplicações específicas para cada um. [[Deutério]] (hidrogênio-2) é usado em [[Candu|aplicações de fissão nuclear]] como um [[moderador nuclear|moderador]] para [[neutron]]s lentos, e nas reações de [[fusão nuclear]].<ref name="nbb" /> Compostos de deutério possuem aplicações em química e biologia nos estudos da reação dos [[efeito isotópico cinético|efeitos de isótopos]].<ref>{{Citar jornal | ultimo=Reinsch| primeiro=J |coautor= A Katz, J Wean, G Aprahamian, JT MacFarland | titulo=The deuterium isotope effect upon the reaction of fatty acyl-CoA dehydrogenase and butyryl-CoA| jornal=J. Biol. Chem. | volume=255 | número=19 | pagina=9093–97 |data=Outubro de 1980 | url=http://www.jbc.org/cgi/content/abstract/255/19/9093 | acessodata=14 de dezembro de 2008 | pmid=7410413}}</ref> [[Trítio]] (hidrogênio-3), produzido em [[reator nuclear|reatores nucleares]], é utilizado na produção de [[bomba de hidrogênio|bombas de hidrogênio]],<ref>{{Citar jornal| ultimo=Bergeron| primeiro=Kenneth D.| titulo=The Death of no-dual-use| jornal=Bulletin of the Atomic Scientists| volume=60| número=1| pagina=15| publicado=Educational Foundation for Nuclear Science, Inc.|local=|data=janeiro–fevereiro de 2004| url=http://find.galegroup.com/itx/start.do?prodId=SPJ.SP06| acessodata=14 de dezembro de 2008 | doi=10.2968/060001004}}</ref> como um selo isotópico nas [[Biologia|ciências biológicas]],<ref name="holte">{{Citar jornal| ultimo=Holte| primeiro=Aurali E.| ultimo2=Houck| primeiro2=Marilyn A.| ultimo3=Collie| primeiro3=Nathan L.| titulo=Potential Role of Parasitism in the Evolution of Mutualism in Astigmatid Mites| jornal=Experimental and Applied Acarology| volume=25| número=2| pagina=97–107| publicado=Texas Tech University|local=Lubbock| data=03-11-2004 | url=http://www.springerlink.com/content/p361t660u1774534/| doi=10.1023/A:1010655610575}}</ref> e como uma fonte de [[Partícula beta|radiação]] em [[pintura]]s luminosas.<ref>{{Citar jornal| ultimo=Quigg| primeiro=Catherine T.| titulo=Tritium Warning| jornal=Bulletin of the Atomic Scientists| volume=40 | número=3| pagina=56–57|local=Chicago |data=Março de 1984| url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=sch&AN=11181317&site=ehost-live| issn=0096-3402}}</ref>

A temperatura de equilíbrio do hidrogênio em [[ponto triplo]] é um ponto fixo definido na [[Escala Internacional de Temperaturas de 1990]] (ITS-90) a 13,8033&nbsp;[[kelvin]].<ref>{{citar conferência| titulo=International Temperature Scale of 1990 | títulolivro=Procès-Verbaux du Comité International des Poids et Mesures | pagina=T23–T42 |ano=1989 | url=http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/ITS-90.pdf | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref>

É um possível combustível para uso no [[transporte]], através de queima direta abastecendo [[Motor de combustão interna|motores de combustão interna]] ou, gerando [[energia]] para [[Motor elétrico|motores elétricos]], através de [[Célula de combustível|células de combustível]] que utilizam o H<sub>2</sub> da [[água]]. Células de combustível também podem [[Geração de eletricidade|gerar eletricidade]] do H<sub>2</sub> contido no [[etanol]] ([[álcool combustível]]).<ref>{{citar web|url=https://www.ipen.br/portal_por/portal/interna.php?secao_id=38&campo=15932|título=IPEN/CNEN e Nissan renovam parceria para lançar célula a combustível a etanol no Brasil|autor=Garcia, Rafael H.L.|data=15 de junho de 2021|publicado=[[IPEN]]|acessodata=2 de julho de 2023|arquivourl=|arquivodata=|urlmorta=}}</ref><ref>{{citar web|url=https://www.unicamp.br/unicamp/ju/noticias/2022/07/29/carro-eletrico-movido-etanol|título=Carro elétrico movido a etanol|autor=Palazi, Ana Paula|data=29 de julho de 2022|publicado=Jornal da UNICAMP|acessodata=2 de julho de 2023|arquivourl=|arquivodata=|urlmorta=}}</ref>   

=== Portador de energia ===
{{Artigo principal|[[Economia do hidrogênio]]}}
Hidrogênio não é um recurso de energia,<ref name="sustain">{{Citar web | último=McCarthy | primeiro=John | título=Hydrogen | publicado=Stanford University | data=1995-12-31 | url=http://www-formal.stanford.edu/jmc/progress/hydrogen.html | acessodata=15 de dezembro de 2008 | arquivourl=https://web.archive.org/web/20080314043136/http://www-formal.stanford.edu/jmc/progress/hydrogen.html | arquivodata=2008-03-14 | urlmorta=yes }}</ref> exceto no contexto hipotético das usinas comerciais de fusão nuclear usando deutério ou trítio, uma tecnologia atualmente longe de desenvolvimento.<ref>{{Citar web | título=Nuclear Fusion Power | publicado=World Nuclear Association |data=Maio de 2007 | url=http://www.world-nuclear.org/info/inf66.html | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref> A energia do Sol origina-se da fusão nuclear de hidrogênio, mas este processo é difícil de alcançar controlavelmente na Terra.<ref>{{Citar web | título=Chapter 13: Nuclear Energy — Fission and Fusion | obra=Energy Story | publicado=California Energy Commission | ano=2006 | url=http://www.energyquest.ca.gov/story/chapter13.html | acessodata=15 de dezembro de 2008 | arquivourl=https://web.archive.org/web/20080302193129/http://energyquest.ca.gov/story/chapter13.html | arquivodata=2008-03-02 | urlmorta=yes }}</ref> Hidrogênio elementar de fontes solares, biológicas ou elétricas requerem mais energia para criar do que é obtida ao queimá-lo, então, nestes casos, o hidrogênio funciona como um portador de energia, como uma bateria. Ele pode ser obtido de fontes fósseis (como metano), mas estas fontes são insustentáveis.<ref name="sustain" />

A [[densidade de energia]] por unidade ''volume'' de ambos [[hidrogênio líquido]] e gás de [[hidrogênio comprimido]] em qualquer pressão praticável é significantemente menor do que aquela de fontes tradicionais de combustível, apesar da densidade de energia por unidade ''massa'' de combustível é mais alta.<ref name="sustain" /> Todavia, o hidrogênio elementar tem sido amplamente discutido no contexto da energia, como um possível ''portador'' de energia futuro em uma grande escala da economia.<ref>{{citar jornal | titulo=DOE Seeks Applicants for Solicitation on the Employment Effects of a Transition to a Hydrogen Economy |obra=Hydrogen Program | publicado=US Department of Energy | data=22 de março de 2006 | url=http://www.hydrogen.energy.gov/news_transition.html | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref> Por exemplo, CO<sub>2</sub> [[sequestramento de CO2|sequestramento]] seguido de [[captura e armazenamento de carbono]] poderia ser conduzido ao ponto da produção de H<sub>2</sub> a partir de combustíveis fósseis.<ref name="GATech" /> O hidrogênio usado no transporte queimaria relativamente limpo, com algumas emissões de [[óxido de nitrogênio|NOx]],<ref>{{Citar jornal | ultimo=Heffel| primeiro=James W. | titulo=NOx emission and performance data for a hydrogen fueled internal combustion engine at 1500 rpm using exhaust gas recirculation | jornal=International Journal of Hydrogen Energy | volume=28 | número=8 | pagina=901–908 | publicado=University of California |local=Riverside, CA | data=2002-12-24| url=http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V3F-47HJVY6-8&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=bbc8c5bce46f1d4ba3a814f5c828ee80 | doi=10.1016/S0360-3199(02)00157-X | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref> porém sem emissões de carbono.<ref name="GATech">{{citar jornal|titulo=Carbon Capture Strategy Could Lead to Emission-Free Cars |publicado=Georgia Tech |data=11 de fevereiro de 2008 |url=http://www.gatech.edu/newsroom/release.html?id=1707 | acessodata=15 de dezembro de 2008}}</ref> Entretanto, os custos de infraestrutura associados com a conversão total a uma economia de hidrogênio seria substancial.<ref>Ver {{Citar livro | primeiro=Joseph J. | ultimo=Romm | ano=2004 | titulo=The Hype About Hydrogen: Fact And Fiction In The Race To Save The Climate |edição=1st edition | publicado=Island Press | isbn=155963703X }}</ref>

=== Indústria de semicondutores ===
Hidrogênio é empregado para saturar ligações quebradas de [[silício amorfo]] e [[carbono amorfo]] que ajudam a estabilizar propriedades materiais.<ref>{{citar jornal|autor=Le Comber, P. G. |coautores=Jones, D. I. e Spear, W. E.|titulo=Hall effect and impurity conduction in substitutionally doped amorphous silicon |jornal=Philosophical Magazine |volume=35 |numero=5 |paginas=1173-1187 |data=1977 |idioma=inglês}}</ref> É também um potencial [[doador de elétron]] em vários materiais óxidos, incluindo [[Óxido de zinco|ZnO]],<ref>{{citar jornal |autor=Van de Walle, Chris G. |titulo=Hydrogen as a cause of doping in zinc oxide |jornal=Physical Review Letters |volume=85 |numero=5 |paginas=1012-1015 |data=2000 |idioma=inglês}}</ref><ref>{{citar jornal |autor=Janotti, Anderson |coautores=Van de Walle, Chris G. |titulo=Hydrogen multicentre bonds |jornal=Nature Materials |volume=6 |paginas=44-47 |data=2007 |idioma=inglês}}</ref> [[Dióxido de estanho|SnO<sub>2</sub>]], CdO, [[Óxido de magnésio|MgO]],<ref>{{citar jornal |autor=Kilic, Cetin |coautores=Zunger, Alex |titulo=n-type doping of oxides by hydrogen |jornal=Applied Physics Letters |volume=81 |numero=1 |paginas=73-75 |data=2002 |idioma=inglês}}</ref> [[Dióxido de zircónio|ZrO<sub>2</sub>]], HfO<sub>2</sub>, La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, [[Óxido de ítrio (III)|Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]], [[Dióxido de titânio|TiO<sub>2</sub>]], SrTiO<sub>3</sub>, LaAlO<sub>3</sub>, [[Dióxido de silício|SiO<sub>2</sub>]], [[Óxido de alumínio|Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]], ZrSiO<sub>4</sub>, HfSiO<sub>4</sub>, e SrZrO<sub>3</sub>.<ref>{{citar jornal |autor=Peaconck, P. W. |coautores=Robertson, J. |titulo=Behavior of hydrogen in high dielectric constant oxide gate insulators |jornal=Applied Physics Letters |volume=83 |numero=10 |paginas=2025-2027 |data=2003 |idioma=inglês}}</ref>

== Segurança e precauções ==
[[Imagem:Hindenburg burning.jpg|thumb|200px|direita|A explosão no dirigível ''Hindenburg'']]

O hidrogênio gera vários perigos à segurança humana, de potenciais [[detonação|detonações]] e incêndios quando misturado com o ar a ser um [[asfixia]]nte em sua forma pura, livre de [[oxigênio]].<ref name=NASAH2>{{Citar web|autor=Brown, W. J. |numero-autores=et al|publicado=[[NASA]] |acessodata=|url=http://www.hq.nasa.gov/office/codeq/doctree/canceled/871916.pdf |ano=1997 |título=Safety Standard for Hydrogen and Hydrogen Systems }}</ref> Em adição, [[hidrogênio líquido]] é um [[Criogenia|criogênico]] e apresenta perigos (como [[congelamento]]) associados a líquidos muito gelados.<ref>{{Citar web| título=Liquid Hydrogen MSDS| publicado=Praxair, Inc.| data=Setembro de 2004| url=http://www.hydrogenandfuelcellsafety.info/resources/mdss/Praxair-LH2.pdf| acessodata=1 de dezembro de 2008| arquivourl=https://web.archive.org/web/20080527233910/http://www.hydrogenandfuelcellsafety.info/resources/mdss/Praxair-LH2.pdf| arquivodata=2008-05-27| urlmorta=yes}}</ref> O elemento dissolve-se em alguns metais, e, além de vazar, pode ter efeitos adversos neles, como a [[fragilização por hidrogênio]].<ref>{{Citar jornal| titulo='Bugs' and hydrogen embrittlement| jornal=Science News| volume=128| número=3| pagina=41|local=Washington D.C.| data=1985-07-20| url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=sch&AN=8837940&site=ehost-live| issn=0036-8423 | doi=10.2307/3970088}}</ref> O vazamento de [[gás hidrogênio]] no ar externo pode espontaneamente entrar em combustão. Além disso, o fogo de hidrogênio, enquanto sendo extremamente quente, é quase invisível, e portanto pode levar a [[queimadura]]s [[acidente|acidentais]].<ref>{{Citar web| título=Hydrogen Safety| publicado=Humboldt State University| url=http://www.humboldt.edu/~serc/h2safety.html| acessodata=1 de dezembro de 2008| arquivourl=https://web.archive.org/web/20080217023850/http://www.humboldt.edu/~serc/h2safety.html| arquivodata=2008-02-17| urlmorta=yes}}</ref>

Até mesmo interpretar os dados do hidrogênio (incluindo dados para a segurança) é confundido por diversos fenômenos. Muitas propriedades físicas e químicas do hidrogênio dependem da taxa de [[Isômeros spin do hidrogênio|para-hidrogênio/orto-hidrogênio]] (geralmente levam-se dias ou semanas em uma dada temperatura para alcançar a taxa de equilíbrio, pelo qual os resultados usualmente aparecem. os parâmetros de detonação do hidrogênio, como a pressão e temperatura críticas de fundição, dependem muito da geometria do contentor.<ref name=NASAH2 />

== Ver também ==
* [[Anti-hidrogênio]]
* [[Elemento químico]]
* [[Gases]]
* [[Hidrólise]]
* [[Tabela periódica]]

== Nota ==
<references group="nota"></references>

{{Referências|col=3|scroll=s}}

=== Bibliografia ===
* {{citar periódico|título=Chart of the Nuclides|versão=Fourteenth Edition|publicado=General Electric Company|ano=1989|url= http://chartofthenuclides.com/default.html}}
* {{Citar jornal| ultimo=Ferreira-Aparicio| primeiro=P|coautor=M. J. Benito, J. L. Sanz|ano=2005| titulo=New Trends in Reforming Technologies: from Hydrogen Industrial Plants to Multifuel Microreformers| jornal=Catalysis Reviews| volume=47| pagina=491–588 | doi=10.1080/01614940500364958}}
* {{Citar livro | ultimo=Newton | primeiro=David E. |ano=1994 | titulo=The Chemical Elements | publicado=Franklin Watts |local=New York, NY |isbn= 0-531-12501-7 }}
* {{Citar livro | ultimo=Rigden | primeiro=John S. |ano=2002 | titulo=Hydrogen: The Essential Element | publicado=Harvard University Press |local=Cambridge, MA |isbn= 0-531-12501-7 }}
* {{Citar livro | autor=Romm, Joseph, J. | titulo=The Hype about Hydrogen, Fact and Fiction in the Race to Save the Climate | publicado=Island Press | ano=2004 |isbn= 1-55963-703-X}} [https://web.archive.org/web/20100104033101/http://globalpublicmedia.com/transcripts/635 Author interview] at Global Public Media.
* {{Citar livro | ultimo=Stwertka | primeiro=Albert |ano=2002 | titulo=A Guide to the Elements | publicado=Oxford University Press |local=New York, NY |isbn= 0-19-515027-9 }}

== Ligações externas ==
{{Wiktionary}}
{{Commonscat|Hydrogen}}
* {{Link|en|2=https://www.webelements.com/hydrogen/|3=WebElements.com}}
* {{Link|en|2=https://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/H.html|3=EnvironmentalChemistry.com}}
* {{Link|en|2=https://education.jlab.org/itselemental/ele001.html|3=It's Elemental}}
* {{Link|en|2=http://www.phrenopolis.com/perspective/atom/index.html|3=Modelo do átomo de hidrogênio em escala}}
*{{Link|pt-br|2=https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/hidrogenio/|3=Informações sobre Hidrogênio}}
{{Tabela Periódica Compacta}}

{{Categorização AD e AB de outras wikis}}
{{Controle de autoridade}}
{{Portal3|Química}}

[[Categoria:Hidrogénio| ]]
[[Categoria:Aditivos de número E]]