O HIDROGÊNIO

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O HIDROGÊNIO 
 
 1- A ligação de hidrogênio 
 A ligação de hidrogênio é um enlace químico em que o átomo de hidrogênio é atraído 
simultaneamente por átomos muito eletronegativos, atuando como uma ponte entre eles. As 
ligações de hidrogênio podem existir no estado sólido e líquido e em soluções. É condição 
essencial para a existência da ligação de hidrogênio a presença simultânea de um átomo 
de hidrogênio ácido e de um receptor básico. Hidrogênio ácido é aquele ligado a um átomo 
mais eletronegativo do que ele, de maneira que o seu elétrons sofra um afastamento parcial. 
Receptor básico é uma espécie química que possua um átomo ou grupo de átomos com alta 
densidade eletrônica, sendo que o ideal é a presença de pelo menos um par de elétrons livres. A 
ligação de hidrogênio pode ser de dois tipos: 
 Intramolecular - Nesse caso a configuração espacial da molécula é favorável à 
formação da ligação entre um grupo doador e um receptor de prótons dentro da própria 
molécula. 
 Intermolecular - Envolve o grupo doador de prótons de uma molécula e o grupo 
receptor de prótons de outra molécula. 
 
 
 2- Ligações na água e no gelo 
 A molécula de água apresenta dois pares de elétrons ligantes e dois pares não ligantes. O 
ângulo de ligação esperado seria de 109
o
28' (geometria angular). No entanto, verifica-se 
experimentalmente que esse ângulo é de 104
o
5'. Isso se deve ao fato de que a repulsão existente 
entre pares eletrônicos não ligantes é mais intensa do que entre pares ligantes, o que causa um 
fechamento do ângulo de ligação. 
 No estado sólido as moléculas de água se agrupam de maneira a formar tetraedros (unidas 
por ligações de hidrogênio) e dispõem-se linearmente, em camadas. Por se rearranjarem em 
tetraedros, as moléculas de água no gelo ocupam um volume maior, o que causa uma 
diminuição da sua densidade, já que d = m/V. Isso explica o fato de uma pedra de gelo flutuar 
na água. 
 
 3- Ligações policêntricas 
 O hidrogênio pode formar ligações especiais com elementos que possuem baixa 
densidade eletrônica, como o boro, com o qual pode formar o composto BH3. Este, porém, é 
instável à temperatura ambiente, e é substituído pelo composto de fórmula B2H6 (borano), com 
uma estrutura esquematizada abaixo: 
 
 Como cada ligação envolve três núcleos atômicos, esse tipo de ligação é dito tricentrada. 
Cada linha vermelha tracejada é uma ligação que envolve apenas um elétron. Assim, os pares 
eletrônicos do hidrogênio fazem parte também dos átomos de boro. 
 
 4- estados de oxidação 
 O hidrogênio poder ter dois estados de oxidação: +1 e -1. O primeiro ocorre quando ele se 
liga a elementos mais eletronegativos. O hidrogênio com carga positiva corresponde a um 
próton, e como se trata de um cátion de volume extremamente pequeno, sua carga elétrica é 
mais intensa e, consequentemente, gera um maior campo elétrico, o que lhe confere alto poder 
polarizante. O estado de oxidação negativo ocorre quando o hidrogênio se liga a elementos 
menos eletronegativos (geralmente metais). Os compostos mais importantes em que o 
hidrogênio adquire carga -1 são chamados hidretos. 
 Os hidretos podem ser: 
 Covalentes ou moleculares - São formados quando o hidrogênio se liga a elementos com 
eletronegatividade próxima à sua. Estes hidretos geralmente são líquidos ou gases. Ex: 
SiH4 (silano), PH3 (fosfina), AsH3 (arsina). 
 Iônicos ou salinos - São formados quando o hidrogênio se liga a metais alcalinos ou 
alcalino-terrosos (com exceção do berílio e do magnésio). Os hidretos do grupo IA são mais 
reativos do que os do grupo IIA, e esta reatividade cresce se formos descendo em um mesmo 
grupo. Estes hidretos possuem elevado ponto de fusão. 
 Metálicos ou intersticiais - São formados quando o hidrogênio se liga a elementos do 
grupo d ou f. Apresentam brilho metálico, conduzem corrente elétrica, possuem propriedades 
magnéticas e são menos densos que os metais que lhes deram origem. A densidade mais baixa 
se deve ao fato de ocorrer uma expansão da nuvem eletrônica na ligação entre o metal e o 
hidrogênio (lembre-se que d=m/V e quanto maior o volume menor a densidade). 
 
 5- Momento magnético protônico 
 De acordo com a mecânica quântica proposta por Heisenberg, quando dois átomos de 
hidrogênio se unem para formar uma molécula de H2, pode ocorrer que o movimento de rotação 
dos núcleos (spins) tenham o mesmo sentido ou sentidos opostos. Se tiverem o mesmo sentido, 
serão chamados de orto-hidrogênios e se tiverem sentidos opostos serão chamados de para-
hidrogênios. Isto vale para qualquer molécula diatômica homonuclear (átomos iguais). Veja 
maiores explicações sobre o fenômeno de acoplamento spin-spin de átomos de hidrogênio 
na Espectrometria de RMN 
1
H. 
 
 6- Algumas aplicações do hidrogênio 
 Em maçaricos: o oxídrico (com temperatura em torno de 2700
o 
C) e o atômico (com 
temperatura em torno de 5000
 o 
C - esse tipo de maçarico regenera o hidrogênio 
molecular) 
 Redutor na metalurgia - evita a oxidação do metal 
 Síntese da amônia 
 Combustível 
 Bomba de hidrogênio 
 Hidrogenação de óleos vegetais 
 Gasolina sintética