Interazione dell’Idrogeno con Metalli, Ossidi e Alogeni

L’idrogeno mostra un comportamento reattivo nei confronti dei metalli alcalini e alcuni metalli alcalino-terrosi, in particolare il calcio, lo stronzio e il bario. Tali reazioni portano alla formazione di idruri. Benché sotto condizioni standard l’idrogeno si dimostri moderatamente reattivo, se sottoposto a temperature elevate può dare luogo a diverse reazioni significative.

Nell’ambito industriale, circa due terzi dell’idrogeno prodotto a livello globale viene impiegato per generare ammoniaca, essenziale per la fabbricazione di fertilizzanti utilizzati in agricoltura, nonché per la sintesi dell’acido nitrico.

Interazione con Metalli Alcalini e Alcalino-terrosi

I metalli alcalini tendono a reagire con l’idrogeno attraverso questo schema di reazione:
2 Me_(s) + H_2(g) → 2 MeH_(s)

Inoltre, i metalli alcalino-terrosi più reattivi interagiscono con l’idrogeno conformemente a questa equazione:
Me_(s) + H_2(g) →  MeH_2(s)

I prodotti risultanti sono caratterizzati dalla presenza di cristalli ionici, in particolare ioni idruro H^–, i quali si comportano come riducenti potenti e come basi forti. Questi reagiscono con l’acqua generando idrogeno attraverso la reazione:
H^– + H₂O → H₂ + OH^–

Riduzione degli Ossidi mediante Idrogeno

Alcuni ossidi metallici possono essere ridotti tramite l’idrogeno quando esposti a temperature elevate:
Fe₃O_4(s) + 4 H_2(g) → 3 Fe_(s) + 4 H₂O_(g)

MnO_2(s) + H_2(g) → MnO_(s) + H₂O_(g)

Considerando la reazione tra idrogeno e ossigeno da cui si origina una notevole quantità di energia, questa combinazione è stata sfruttata in celle a combustibile così come nella propulsione di navicelle spaziali e dirigibili, inclusa la tragica vicenda del dirigibile Hindenburg nel 1937:
2 H_2(g) + O_2(g) → 2 H₂O_(l)

Formazione di Alogenuri con Idrogeno

L’idrogeno può anche reagire con alogeni per produrre alogenuri di idrogeno. Sebbene queste reazioni tendano a procedere lentamente a temperatura ambiente, la velocità di reazione aumenta significativamente con il riscaldamento, eccetto per il fluoro, che reagisce rapidamente con l’idrogeno anche a temperature standard.
La reazione generale per la formazione di alogenuri di idrogeno è rappresentata dalla formula:
X_2(g) + H_2(g) → 2 HX_(g)

Inoltre, l’idrogeno trova un largo impiego nelle reazioni di idrogenazione catalitica all’interno della chimica organica.