Plan tpe hydrogène

Pages: 5 (1009 mots) Publié le: 11 mai 2013
TPE : Que nous apporte l’hydrogène ?

L'hydrogène peut apparaître comme une solution à nos problèmes d'énergie : on en trouve partout, puisque c'est un constituant de l'eau. Sa combustion produit de l'énergie, utilisable dans un moteur, et redonne de l'eau. Il n'y a aucune pollution donc aucune contribution à l'effet de serre.
L'hydrogène peut être utilisé pour remplacer du pétrole dans laplupart de ses usages, on l'utilise aussi pour gonfler des dirigeables.
Le problème, c'est qu'on ne le trouve pas à l'état pur dans la nature: il n'existe pas de "cycle de l'hydrogène" comme il en existe déjà pour le carbone et d'autres constituants nécessaires au développement de la vie terrestre.
S'il existe demain un cycle de l'hydrogène, ce sera donc une invention de l'Homme car pourproduire de l'hydrogène, il faut de l'énergie.

L'atome d'hydrogène est le plus petit, le plus léger et le plus répandu dans l'univers (ex: eau:H2O, organismes vivants...), il représente 92% du nombre d'atomes, il est le plus souvent à l'état de dihydrogène (H2).
Sa fusion se fait à -259°c et son évaporation se fait à -252,8°c ce qui explique pourquoi on ne le trouve que sous forme de gaz.
L'atomed'hydrogène est composé d'un seul proton et d'un électron. Ce qui fait de lui un atome monovalent car il ne peut créer qu'une seule liaison de covalence.
L'hydrogène à de nombreux isotopes : - l'hydrogène léger (1H) ou protium, c'est le plus abondant (99,98%), constitué d'un proton, il n'a donc pas de neutron, c'est un isotope stable.
-le deutérium (2H), peu abondant (0,015%), il possède unneutron et un proton, c'est un isotope stable.
-le tritium (3H), constitué de deux neutrons et d'un proton, il n'est présent qu'en infime quantité, c'est le seul isotope de l'hydrogène qui est radioactif. Il est radio-toxique et peut remplacer l'hydrogène dans toute les molécules où il est présent pouvant aller jusque dans l'ADN, d'où il peut être responsable de cassures et de mutations cellulaires.Le deutérium et le tritium peuvent être utilisés lors de réactions de fusion nucléaire.
-le tétratium (4H) est l'isotope le plus instable de l'hydrogène, sa durée de vie est de 1,39×10−22 seconde.
-l'hydrogène 7 est l'atome le plus riche en neutrons jamais observée, on ne l'obtient qu'en laboratoire.

Son histoire : 16ème siècle : Paracelse, un alchimiste allemand produit par hasard del'hydrogène en versant du Vitriol (Acide sulfurique concentré particulièrement corrosif) sur du fer en poudre et découvre un gaz différent de celui que l'on respire.
18ème siècle : Heary Cavendish,un physicien et chimiste Anglais reprend les recherches de Paracelse et trouve que lorsque ce gaz est brûlé, il produit de l'eau ce qui lui permettra de déterminer la composition de l'eau. Il est celui quia découvert l'hydrogène.
Cette année (1783), les frères Montgolfière font voler le premier ballon à air chaud, quelque jours plus tard, un physicien nommé Jacques Charles fait voler ballon gonflé au dihydrogène.
La production de l'hydrogène se fait par plusieurs méthodes:
-action d'acides sur les métaux (comme a fait Paracelse),
-par reformage, dans une tour de distillation à plus de 500°C,en présence de chaleur et de vapeur d'eau, les atomes de carbone et d'hydrogène du méthane se séparent et se reforment séparément pour former du dihydrogène et du dioxyde de carbone (peut aussi se réaliser avec du charbon entre 1200 et 1500°C pour former du dihydrogène et du monoxyde de carbone)
On a récemment découvert une nouvelle méthode de production, la Chlamydomonas reinhardtii qui estune algue verte unicellulaire qui a la faculté de produire de l'hydrogène. Pour ce faire, il faut quelle soit en présence de lumière et d'oxygène pour activer le processus de photosynthèse qui produit un électron libre qui va permettre à l'algue de s'alimenter. Cette algue est un moyen de produire de l'hydrogène sans polluer
Problème : le gaz libéré se contamine au contact de l'oxygène alors...
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