I gruppi della tavola periodica

Composizione isotopica dell'idrogeno

In natura l'H₂ è presente come miscela di due isotopi, ¹H e ²H. L'isotopo più comune dell'idrogeno ha un nucleo che consiste in un protone (proto). L'H₂, cui nucleo è formato da un neutrone e da un protone ²H, è detto deuterio. Per gli isotopi dell'elemento più leggero H₂, si ha la maggiore differenza percentuale di massa fra i due isotopi e di peso e quindi il maggiore effetto isotopico.

La costante di equilibrio delle reazioni:

HDO + H₂S ⇌ HDS + H₂O D=deuterio

è diversa da 1. A 50°C è maggiore di 1, a 250°C è minore di 1.

Un terzo isotopo dell'ossigeno, preparato attraverso reazioni nucleari, è ³H (trizio) ed è radioattivo ed emette elettroni (particelle β^-) di bassa energia.

Idrossidi binari con ossigeno e alogeni

Ossidi

L'idrogeno forma gli ossidi come l'H₂O.

Perossidi

Il perossido di idrogeno si decompone lentamente secondo l'equazione:

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂

Il perossido è un efficace agente ossidante adoperato in soluzione acquosa:

H₂O₂ + 2H⁺ + 2e^- = 2H₂O

Con agenti ossidanti (per es: MnO₄^-), H₂O₂ può comportarsi anche da riducente, secondo la semireazione di ossidazione:

H₂O₂ = O₂ + 2H⁺ + 2e^-

Corrosione isotopica dell'idrogeno

In natura l'H₂ è presente come miscela di due isotopi, ¹H e ²H. L'isotopo più comune dell'idrogeno ha un nucleo che consiste in un protone (proto). L'H₂ con nucleo formato da un neutrone e da un protone ²H è detto deuterio. Fra gli isotopi dell'elemento più leggero si ha la maggior differenza percentuale di massa fra un isotopo e l'altro e quindi il maggior effetto isotopico.

La costante di equilibrio della reazione:

HDO + H₂O = HDS + H₂O D = deuterio

è diversa da 1. A 100% è maggiore di 1. A 25% è minore di 1. Un terzo isotopo dell'ossigeno, preparato attraverso reazioni nucleari è ³H (trizio) ed è radioattivo ed emette elettroni (particelle β^-) di bassa energia.

Perossidi binari con ossigeno e alogeni

L'idrogeno forma ossidi come l'H₂O. Il perossido di idrogeno si decompone lentamente secondo l'equazione:

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂

Il perossido è un efficace agente ossidante adoperato in soluzione acquosa:

H₂O₂ + 2H⁺ + 2e^- = 2H₂O

Con agenti ossidanti (per es: MnO₄^-), H₂O₂ può comportarsi anche da riducente, secondo la semireazione di ossidazione:

H₂O₂ = O₂ + 2H⁺ + 2e^-

Quando H₂O₂ agisce da ossidante l'ossigeno contenuto in H₂O₂ passa dal numero di ossidazione -1 al numero di ossidazione -2. Il perossido è un acido molto debole anche se più forte dell'H₂O. Aumenta la concentrazione di una soluzione acquosa acida. Viene spesso espressa in volumi (ad es. è usata come soluzione disinfettante quella a 12 volumi). Tale titolo si riferisce al volume di ossigeno, misurato a 0°C e pressione atmosferica ed espresso in litri, che può liberarsi da un litro di soluzione, in base all'equazione:

Sogengli

Sottogeno + Alogeno. La forza acida degli alogeni aumenta cedendo da HF ad HI. Questo aumento però non è regolare, l'acido fluoridrico è un acido debole mentre per gli altri acidi la dissociazione:

HX + H₂O = H₃O⁺ + X^-

è completa. L'HF si può ottenere dalle reazioni:

• CaF₂ + H₂SO₄ = 2HF + CaSO₄

L'HF è in grado di attaccare metalli, tanto è vero che è in grado di corrodere il vetro!

SiO₂ + 6HF = SiF₆^2- + 2H₂O + 2H⁺

SiF₆^2-: ione esafluorosilicato dove Si che numero di coordinazione = 6.

HF cloruro di idrogeno, HCl, invece, si può ottenere:

• NaCl + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HCl

A temperature maggiori (500°C) si può ottenere HCl per reazione dell'acido con il solfato sodico:

• NaCl + NaHSO₄ = Na₂SO₄ + HCl

L'HBr, invece si ottiene:

• NaBr + H₂SO₄ = HBr + NaHSO₄ + H₂SO₄

L'HI:

• 2P + 5I₂ + 8H₂O = 10HI + 2H₃PO₄

Stato naturale, preparazione e proprietà dell'idrogeno

L'H è molto abbondante in natura. L'idrogeno elementare che a temperatura ambiente è un gas...