L'hydrogène est le plus simple des éléments --- et le plus abondant aussi bien. Notre univers est à peu près 73 pour cent d'hydrogène, avec un autre 25 pour cent étant de l'hélium et tous les autres éléments restants constituant seulement 2 pour cent. L'hydrogène trouvé dans l'univers d'aujourd'hui, puis, a été formé dans le big bang. Ici, sur la Terre, l'hydrogène est présent dans des composés comme l'eau; nous pouvons «produire» l'hydrogène en le séparant de ces composés par des réactions chimiques.
Big Bang et nucléosynthèse
Dans l'univers primitif, moins d'une seconde après le big bang, interconversion entre les neutrons et les protons a maintenu un taux stable de neutrons à protons. Protons pourraient devenir des neutrons par capture d'électrons, tandis que les neutrons pourraient se dégrader pour devenir protons. Après la première seconde, cependant, neutron désintégration a commencé à prédominer, et le nombre de protons vint rapidement à dépasser le nombre de neutrons. Un atome d'hydrogène est seulement un proton avec un électron, mais un autre isotope appelé deuterium contient un neutron dans le noyau en plus du proton. noyaux de deutérium ont commencé à former peu après le Big Bang, ainsi --- et il est en fait la formation de deutérium qui a empêché tous les neutrons de la décomposition complètement, dans ce cas, notre univers serait l'hydrogène pur juste. Comme il est, cependant, les réactions de fusion nucléaire dans les étoiles transforment l'hydrogène et de l'hélium en éléments plus lourds comme ceux trouvés sur la Terre.
Electrolyse de l'eau
Sur Terre, l'hydrogène se trouve généralement dans le cadre des composés tels que l'eau. Pour produire de l'hydrogène gazeux, il faut séparer l'hydrogène de ses partenaires dans ces composés par des réactions chimiques. Un tel procédé est l'électrolyse. Nous savons que la combinaison de l'hydrogène et de l'oxygène pour rendre l'eau libère de l'énergie --- qui est pourquoi vous obtenez la chaleur lorsque vous gravez l'hydrogène. Par conséquent, nous savons que nous devons au moins autant d'énergie que nous obtiendrions de la réaction directe (hydrogène + oxygène = eau) pour faire la réaction inverse se produise. Dans l'électrolyse, un courant électrique circule à travers l'eau, entre deux électrodes immergées dans la solution. Ce courant fournit l'énergie nécessaire pour cracher des molécules d'eau et obtenir à la fois de l'hydrogène et de l'oxygène.
réaction de reformage
L'électrolyse de l'eau est assez consommatrice d'énergie, donc la plupart de l'hydrogène utilisé dans l'industrie est produite à partir d'un combustible fossile appelé méthane ou de gaz naturel à la place. Une combinaison de méthane et la vapeur réagit en présence d'un catalyseur au nickel pour faire à la fois de l'hydrogène et du monoxyde de carbone, d'un mélange appelé gaz de synthèse. Le gaz de synthèse peut à son tour être utilisé pour préparer plus d'hydrogène et de CO2 grâce à une étape appelée la réaction de déplacement. La plupart de l'hydrogène commercial est produite par ce processus.
Autres réactions
Des agents réducteurs forts --- substances qui donnent facilement des électrons peuvent réduire --- hydrogène dans l'eau pour produire de l'hydrogène gazeux. Si le métal de potassium est tombé dans l'eau, par exemple, une réaction violente s'ensuit, produisant de l'hydrogène et de l'hydroxyde de potassium. Dans les laboratoires, l'ajout de zinc à l'acide chlorhydrique est un moyen efficace pour produire de petites quantités d'hydrogène pour une utilisation dans des expériences. L'hydrogène peut également former des dits hydrures métalliques tels que l'hydrure de cuivre; ces solides pulvérulents contiennent de l'hydrogène qu'ils libèrent lorsque l'acide est ajouté, de sorte qu'ils sont un moyen possible pour produire de grandes quantités d'hydrogène.