Você sabia que o Hidrogênio (H) é o elemento químico mais leve e abundante do universo? Além disso, ele é extremamente versátil e perigoso. Pois é. Por conta da ‘dupla personalidade’, esse gás tão conhecido está protagonizando uma série de pílulas no LinkedIn da McFlu Analítica, para que possamos entendê-lo melhor. E agora, o hidrogênio e suas principais aplicações chegam de forma aprofundada também em nosso blog.
Primeiras Impressões
No primeiro momento, o hidrogênio parece inofensivo. Afinal, estamos falando de um elemento químico leve e capaz de ligar-se a outros átomos de hidrogênio para formar um gás inodoro, que pode ser utilizado de diversas formas.
Ele também é o elemento químico mais abundante do universo, combustível de todas as estrelas (como o Sol, por exemplo). No Planeta Terra, é o quarto elemento químico mais abundante, perdendo só para o Oxigênio (O₂), o Silício (Si) e o Alumínio (Al), respectivamente. Mas, você vai perceber em breve que o nosso mocinho tem uma face de vilão.
Descoberta
O gás Hidrogênio (H₂) foi o primeiro produzido artificialmente e formalmente descrito, mas a descoberta não foi de única autoria. Um conjunto de personalidades deram ao gás o conceito químico que conhecemos atualmente.
Começamos por Philippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim (1493 – 1541), ou simplesmente Paracelso. O médico suíço, conhecido como Pai da Toxicologia, foi o primeiro a encontrar o gás durante um experimento, no início do século XVI. Inconscientemente, ele havia observado o hidrogênio ao notar que, quando os ácidos atacam os metais, este era um subproduto da reação. Anos mais tarde, o também médico suíço Théodore Turquet de Mayerne (1573 – 1655) repetiu o experimento de Paracelso e descobriu que o gás era inflamável.
Depois, foi a vez do químico e físico irlandês Robert Boyle (1627 – 1691) descrever a reação que resulta no gás, e então chegamos às mãos creditadas pela descoberta do hidrogênio. São as de Henry Cavendish (1731 – 1810). O químico e físico francês foi o primeiro a reconhecer o gás como substância, a qual descreveu como um ar inflamável. Posteriormente, ele também descobriu que o gás produz água quando é queimado.
Mas, Cavendish não batizou a descoberta. Quem deu o nome de hidrogênio ao gás foi o químico francês Antoine-Laurent de Lavoisier (1743 – 1794). A etimologia vem do grego υδρώ (ou hydro, que significa água) e γένος-ου (ou genes, que significa gerar). Ufa, quantas mãos para conceituar um gás tão complexo!
Acidente com o dirigível da Zeppelin
Já que estamos falando sobre fatos históricos relacionados ao hidrogênio, você lembra desse?
Faz apenas nove anos que a Ciência conseguiu explicar o incêndio que consumiu o dirigível LZ-129 Hindenburg, produzido pela empresa alemã Zeppelin, em menos de um minuto. A aeronave pegou fogo em 1937, ao tentar aterrissar na base naval de Lakehurst, em Nova Jersey (EUA). O incêndio, que começou na cauda do dirigível quando ele se aproximava do solo, deixou 36 mortos e vários feridos.
Durante 76 anos, especulações sobre a existência de uma bomba e sobre a inflamabilidade da tinta usada na fabricação do dirigível tentaram explicar as causas do incêndio. Mas, em 2013, pesquisadores descobriram que a eletricidade estática somada ao gás hidrogênio motivou o acidente.
Na viagem entre Frankfurt (Alemanha) e Nova Jersey, uma descarga elétrica proveniente de uma tempestade carregou estaticamente o dirigível, que era preenchido com 200 mil metros cúbicos de hidrogênio (o equivalente a cerca de 80 piscinas olímpicas) para poder voar. A descarga, em atrito com o ar, causou uma fagulha. E o fogo, em contato com o gás hidrogênio, destruiu rapidamente a aeronave.
O queridinho da NASA
O potencial de inflamabilidade não tira do hidrogênio o mérito de excelente combustível. Ele é o queridinho da National Aeronautics and Space Administration (NASA).
Esse gás é um composto com grande capacidade de armazenar energia. Sendo um combustível de baixo peso molecular, ele possui maior quantidade de energia por unidade de massa que qualquer outro combustível conhecido, e quando alterado para o estado líquido, ocupa um espaço equivalente a 1/700 daquele que ocuparia no estado gasoso.
Esta é uma das razões pelas quais o hidrogênio é utilizado como combustível para propulsão de foguetes e cápsulas espaciais. A agência espacial dos Estados Unidos usa o composto em todos os seus projetos, que exigem características não encontradas em outros combustíveis, como baixo peso, capacidade de compactação e grande armazenamento de energia.
Aplicações importantes (e o alerta de perigo)
O hidrogênio pode ser utilizado em alguns processos importantes. Vamos destacar dois deles neste artigo.
O primeiro é o processo de refrigeração. Estamos falando de um gás abundante e relativamente barato, e em seu estado puro, extremamente eficaz para o resfriamento. De acordo com a empresa americana Proton Energy Systems, quase 70% dos geradores de energia elétrica acima de 60 MW em todo o mundo usam resfriamento por hidrogênio.
Ele faz um bom trabalho, desde que você não pise no calo dele. Quando misturado com o ar, o hidrogênio torna-se um combustível com uma faixa explosiva ampla, com concentrações que podem variar de 4% a 74%. Além disso, a queima não é de fácil identificação, formando uma chama azul pálida, quase invisível, mas capaz de ferir gravemente as pessoas. Por isso, é indicado usar uma vassoura para varrer (sim, literalmente) a área suspeita e detectar o fogo.
Também é válido lembrar que o hidrogênio é leve e possui moléculas pequenas. Portanto, as indústrias que armazenam cilindros de hidrogênio já esperam que ocorram vazamentos. Há uma taxa aceitável para isso. Mas, para evitar problemas maiores, é importante investir no monitoramento constante do gás, além de manter a pureza e pressão recomendadas para garantir a eficiência, segurança e confiabilidade do equipamento no qual ele está sendo utilizado.
O segundo é a cromatografia, uma das tecnologias que a McFlu utiliza, em parceria com a H2scan Corporation, para realizar análises de gases e líquidos. Neste método, as análises são feitas por lotes onde, após a injeção de um volume conhecido de amostras no equipamento, este separa componentes através das colunas cromatográficas e, posteriormente, as identifica pelo detector. Mas, para que isso ocorra, as amostras são transportadas dentro do equipamento por um gás transportador, também conhecido como ‘gás de arraste’. E o hidrogênio pode fazer esse papel.
Na verdade, quatro gases são comumente usados como gás de arraste em cromatografia: o Hélio (He), o Argônio (Ar), o Nitrogênio (N₂) e o protagonista da nossa série, o hidrogênio. A escolha por um deles leva em conta a disponibilidade em pureza suficiente e a inércia.
A comparação de eficiência entre esses gases é dada pela curva de Van Deemter, que relaciona a eficiência com a velocidade do gás de arraste através da coluna. Neste caso, o hidrogênio é considerado a escolha ideal, especialmente no quesito velocidade (tempo de análise), mas também no quesito preço. Porém, o hélio é um dos mais utilizados, porque o hidrogênio apresenta elevado potencial de inflamabilidade e pode colocar em risco a segurança do processo.
Esperamos que você tenha gostado de entender melhor o hidrogênio e suas aplicações. Para saber mais sobre este e outros assuntos do universo químico e físico, acompanhe a McFlu Analítica no LinkedIn.
