Idrogeno: metodi di preparazione

L’elemento più diffuso nell’universo è l’idrogeno, che si presenta in tre forme isotopiche: ^1H (98,9844%), conosciuto come Protio; ^2D (0,0156%), noto come Deuterio; e tracce di ^3H, chiamato Tritio. Con numero atomico 1 nella Tavola Periodica, l’idrogeno è un gas incolore, inodore, non tossico e infiammabile, essendo una molecola diatomica H2.

Henry Cavendish, chimico e fisico scozzese, nel 1766 identificò il gas prodotto dalla reazione tra un metallo e un acido come “aria infiammabile”. Scoprì che dalla combustione di questo gas si otteneva acqua. L’idrogeno, il cui nome deriva dal greco (ὕδωρ e γεν), che significa generatore di acqua, può essere prodotto su scala industriale o in laboratorio.

Metodi di produzione dell’idrogeno

# Elettrolisi dell’acqua

Per eseguire l’elettrolisi dell’acqua pura, è necessario aggiungere un elettrolita per aumentarne la conducibilità, poiché l’acqua pura è un cattivo conduttore. Durante questo processo, all’anodo avviene la semireazione di ossidazione 2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e– con E° = –1,23 V, mentre al catodo avviene la semireazione di riduzione 2 H2O + 2 e– → H2 + 2 OH– con E° = –0,828 V. La reazione complessiva è non spontanea: 2 H2O → O2 + 2 H2.

# Altri metodi di produzione

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Reazione di spostamento del gas d’acqua

: avviene tra monossido di carbonio e acqua, catalizzata da Fe2O3 o Cr2O3: CO + H2O → CO2 + H2.
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Gassificazione del carbone

: la reazione tra carbone e vapore acqueo a 1000°C produce CO + H2.
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Reforming del gas naturale

: il metano reagisce con vapore acqueo tra i 700 e i 1100 °C, ottenendo CO + 3 H2.
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Reazione tra idruri metallici e acqua

: l’idruro di metalli attivi reagisce con l’acqua, ad esempio: CaH2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + 2 H2.
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Reazione tra metalli e acido

: metalli reattivi come lo zinco reagiscono con acidi non ossidanti come l’acido cloridrico per produrre idrogeno nell’apparecchio di Kipp: Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2.