L’hydrogène, poids plume aux deux visages
Atomes, portraits de familles (2/9). A l’occasion des 150 ans du tableau périodique des éléments, créé par Dmitri Mendeleïev, zoom sur la première des ses 118 cases, occupée par le plus léger.
Pour débuter cette visite du vénérable tableau périodique de Mendeleïev, dont on fête le cent cinquantième anniversaire, sautons sur la première de ses 118 cases. On tombe sur celle du plus léger des noyaux, mais aussi le plus abondant dans l’Univers, l’hydrogène. Impossible de faire plus simple : un seul électron orbite autour d’un unique proton. Cet électron célibataire confère une forte réactivité à l’hydrogène, qui adore s’associer avec un de ses congénères pour former l’hydrogène moléculaire, H 2 , gazeux dans les conditions normales de température et de pression et qui a été le premier gaz découvert par les chimistes au XVIIIe siècle. Cette paire est si commune qu’on l’appelle « hydrogène », plutôt que par son vrai nom, dihydrogène. Ce n’est là que l’une des multiples transformations de ce Janus qui, comme beaucoup d’atomes, se révèle tantôt bénéfique, tantôt nocif. Article réservé à nos abonnés Lire aussi Le tableau périodique des éléments, l’invention inoxydable de Dmitri Mendeleïev Un vent exagéré d’hystérie Encore cet été, il a suscité un vent exagéré d’hystérie. L’une de ses formes radioactives, appelée « tritium », possédant deux neutrons en plus du proton, aurait contaminé de l’eau potable. L’alerte n’était, en réalité, qu’un rappel de la présence de cet élément, essentiellement artificiel, à des doses non toxiques dans l’environnement et en deçà de la radioactivité naturelle. Le côté sulfureux de la nouvelle venait du fait que le tritium provient notamment des centrales nucléaires. Celles-ci produisent de l’électricité en vaporisant de l’eau, grâce à l’énergie tirée de la fission de gros noyaux d’uranium. Des neutrons sont également produits qui enrichissent l’hydrogène de l’eau des circuits de la centrale et libèrent le tritium, instable. Essai des Etats-Unis, à la bombe H, sur les îles Marshall dans l’océan Pacifique, le 1er novembre 1952. US DEPARTMENT OF ENERGY / AFP L’épisode rappelle la vieille histoire du nucléaire et de l’hydrogène, presque aussi vieille que le Big Bang, il y a 13,6 milliards d’années. C’est en effet le premier atome apparu dans l’Univers. Il est aussi celui qui sert de carburant aux étoiles et donc de chaudron pour fabriquer les éléments naturels du tableau périodique. Notre Soleil brûle environ 600 millions de tonnes d’hydrogène chaque seconde. Le rapprochement, ou fusion, des protons du noyau engendre des noyaux d’hélium (avec un proton de plus) et de l’énergie, qui s’oppose à l’effondrement de l’étoile. Quand le carburant manque, l’étoile s’effondre et libère cet élément. Si les étoiles sont assez grosses, d’autres fusions et réactions ont lieu, donnant naissance au carbone, à l’oxygène, au fer… D’où l’idée prométhéenne de domestiquer sur Terre la fusion nucléaire des étoiles. En 1952, aux Etats-Unis, une première bombe à hydrogène explose. En 2035, dans le sud de la France, verra-t-on les premiers watts sortir de ITER, une installation (pour l’heure, un projet international en construction) fusionnant des noyaux d’hydrogène lourds en les comprimant fortement grâce à des champs magnétiques ?