O hidrogênio é o elemento formador do universo, o mais leve, sendo também o mais simples da tabela periódica de Mendeleiev, o que deu origem a todos os outros elementos através das reações de fusão. Antes, porém, é oportuno lembrar alguns conceitos em relação a esse elemento. Neste subcapítulo apresentamos uma introdução histórica do elemento hidrogênio e suas aplicações para a vida diária.
Em 1811, Avogadro estabeleceu a lei dos gases em que o número de moléculas de um gás contido em um mole, 22,4 litros nas condições normais de temperatura e pressão, é 6,022 x 1023[i]. Assim, a concentração de um gás é sempre dada em percentagem volumétrica, por exemplo, a concentração de CO2 na atmosfera é de 0,038% ou 380 partes por milhão em volume[ii].
No caso dos elementos da crosta terrestre, os volumes moleculares diferem muito uns dos outros, e mesmo elementos iguais podem assumir uma forma diferente e volumes diferentes, como é o caso do carvão e do diamante. Assim sendo, sua concentração é dada em partes por milhão em massa (peso) em vez de volume.
O hidrogênio pode assumir várias formas moleculares. O núcleo do hidrogênio é constituído de um próton, porém, se a ele se juntar um nêutron, teremos o deutério que é um isótopo do H2. O deutério é usado para se obter a água pesada utilizada em alguns tipos de reatores atômicos na regulagem das reações. Na água doce comum, um em cada sete mil átomos de H nela contido é um deutério. Em alguns casos, um segundo nêutron pode se unir ao núcleo do hidrogênio. Essa união forma um novo isótopo, o trítio, que é pouco estável, difícil de ser obtido, e tem curta duração: vida média de 12,3 anos.[iii]
Conceitualmente, a fusão de 2 átomos de hidrogênio (na forma do isótopo deutério) daria origem a um outro elemento químico, o hélio, composto de 2 prótons, 2 nêutrons e 2 elétrons. A massa deste novo elemento formado é 1% menor que a dos 2 isótopos de hidrogênio (deutérios) formadores deste. Essa diferença de massa é transformada em energia limpa (pela fusão atômica), sem deixar resíduos, o que não ocorre na reação de fissão atômica, onde o átomo de urânio 235 é fissionado gerando dois novos átomos radioativos que vêm a se tornar os resíduos radioativos dessa reação (lixo atômico). A energia gerada pela fusão atômica (a mesma que ocorre no sol) pode ser avaliada pela lei de Einstein onde:
Energia (E) = massa (M) vezes a velocidade da luz (C) ao quadrado em unidades seria:
E = MC2
E (joules ) = M (quilogramas) vezes 299.792.458 ao quadrado, sendo 1 kwh = 3,6 x 106 joules[iv].
4.3.A Estrutura química dos combustíveis
Explicações adicionais serão incluídas no livro final.
[i] MORSELLI, Mario. Amedeo Avogadro, a Scientific Biography. Kluwer, 1984. ISBN 9027716242.
[ii] EWING, Rex A. Hydrogen – Hot Stuff Cool Science 2nd edition: Discover the Future of Energy. PixyJack Press, 2007. ISBN 0977372413
[iii] GORDIN, Michael D. A Well-Ordered Thing: Dmitrii Mendeleev And The Shadow Of The Periodic Table. Basic Books, 2004. ISBN 046502775X
[iv] ISAACSON, Walter. EINSTEIN: His Life and Universe. Simon & Schuster, 2008. ISBN 0743264746.
