HYDROGÈNE ET LAVOISIER

          Lavoisier et son épouse

 L'hydrogène fut reconnu comme une substance distincte en 1776 par Henry Cavendish (1731 -1810). Antoine Lavoisier (1743 - 1794) lui donna son nom hydrogène qui vient du grec hudôr, « eau » et gennen, « générer ».

LA BIOGRAPHIE DE LAVOISIER EST EN BAS DE CETTE PAGE

L'atome d'hydrogène est composé d'un proton et d'un électron. C'est donc le plus léger atome existant.

Sur terre et hormis les composés avec d'autres atomes, il se présente le plus souvent sous la forme d'un gaz soit le dihydrogène (H2). L'hydrogène est présent dans de nombreuses molécules notamment l'eau (H2O) le sucre, les protéines et les hydrocarbures.

Il est également le principal constituant du Soleil et de la plupart des étoiles, dont l'énergie provient de réactions de fusion thermonucléaire de l'hydrogène. Il est à ce titre considéré comme le carburant de l'avenir.            

L'hydrogène est un métal. Lorsqu'il est sous forme solide à très hautes pressions et très basses températures, il cristallise avec une liaison métallique

La liaison métallique est un type de liaison qui permet la cohésion des atomes d'un métal. Ces atomes mettent en commun un ou plusieurs électrons appelés « électrons libres ». Ce sont ces électrons qui permettent la conduction électrique ou de la chaleur.

Par conséquent, dans le tableau périodique des éléments, il est d'ailleurs dans la colonne des métaux alcalins mais n'étant pas présent à l'état solide sur Terre, il n'est toutefois pas considéré comme un métal en chimie.

     Cavendish et ses équipements              

L'hydrogène peut être produit de plusieurs façons :

- l'action de la vapeur sur du carbone à haute température,

- le craquage des hydrocarbures (cracking en anglais) opération qui consiste à casser une molécule organique complexe en éléments plus petits, notamment des alcanes et des alcènes. Les conditions de température et de pression, ainsi que la nature du catalyseur sont des éléments déterminants du cracking. Dans les raffineries de pétrole, le craquage vient compléter la distillation des produits les plus lourds.

Une des méthodes de fabrication industrielle de dihydrogène est le vapocraquage d'hydrocarbures :

C3H8 + 6 H2O → 10 H2 + 3 CO2

Le vapocraquage se fait sans catalyseur, mais en présence de vapeur d’eau, à une température de l’ordre de 800°C et sous une pression voisine de un bar. 

- par la chaleur, l'action de la soude ou de la potasse sur l'aluminium, l'électrolyse de l'eau ou par de son déplacement depuis les acides par certains métaux. Certains microorganismes notamment les micro algues, cyanobactéries et bactéries sont également capables de produire de l'hydrogène, à partir d'énergie solaire ou de biomasse.

L'hydrogène brut disponible dans le commerce est généralement fabriqué par décomposition du gaz naturel.

Des larges quantités d'hydrogène sont nécessaires dans l'industrie, notamment dans les procédés appelés Haber-Bosh de production de l'ammoniac, l'hydrogénation des graisses et des huiles et la production de méthanol. D'autres utilisations de l'hydrogène sont :

LE CARBURANT HYDROGÈNE

L'hydogène est considéré comme le prochain carburant après le pétrole mais il est considéré comme très dangereux du fait de son caractère extrêmement inflammable. L'histoire de son utilisation dans les ballons dirigeables est parsemée d'accidents graves.

La catastrophe du Hindenburg est le plus célèbre accident aéronautique survenu le 6 mai 1937, sur l'aéroport de Lakehurst non loin de New York. Au cours de cet accident, le dirigeable allemand Hindenburg, gonflé avec 200 000 m³d'hydrogène, a pris feu, provoquant la mort de 35 personnes parmi les 97 qui étaient à bord. Ce drame a sonné le glas des vols de dirigeables commerciaux.

L'incendie du zeppelin Hindenburg est très facilement, et un peu rapidement, attribué à la présence d'hydrogène alors qu'en fait  l'hydrogène très peu dense s'est échappé très rapidement au percement de l'enveloppe. C'est l'enveloppe en acétate du dirigeable qui a été le véritable combustible cause des flammes spectaculaires.
A l'origine le dirigeable devait être rempli d'hélium, gaz non-inflammable mais les U.S.A ont imposé à l'Allemagne nazie, un embargo sur l'hélium.

Dans cet accident se trouve l'origine du « syndrome du Hindenburg » soit la peur de l'hydrogène. Une conséquence directe a été l'appellation « gaz à l'eau » du gaz de ville distribué provenant des cockeries avant l'arrivée du gaz naturel. Ce « gaz à l'eau » était constitué à 96 % d'hydrogène. Mais le terme hydrogène aurait handicapé la distribution de ce gaz au profit du gaz naturel .

Accédez à l'histoire détaillée de cette catastrophe: http://www.nlhs.com/tragedy.htm

Le développement des voitures à hydrogène, nécessitant des réservoirs de ce gaz compressé à haute pression de l'ordre de 900 à 1000 bars semble encore handicaper par le « syndrome du Hindenburg » qui limite l'acceptation de cette technologie par les populations. Pourtant  de nombreux essais de chocs d'écrasement sur des prototypes de réservoirs à hydrogène faits pour simuler des accidents de véhicules démontrent que l'hydrogène très léger s'enfuit très rapidement sans s'enflammer. L'incendie n'est donc pas la pierre d'achoppement de ce système. En revanche, l'électrolyse de l'eau pour produire en masse de l'hydrogène n'est pas encore possible technologiquement. La seule technologie disponible  pour produire de l'hydrogène en masse est le craquage du pétrole ! La présidence des U.S.A a choisi en fin 2005 d'investir dans les recherches en hydrocarbure pour préparer l'avenir énergétique des U.S.A. Un répit pour l'industrie du pétrole défendue par le clan Bush ?

 Le Congrès américain a ainsi débloqué trois milliards de dollars sur cinq ans pour la recherche dans ce domaine et l'industrie privée, notamment automobile, a suivi. Le carburant  hydrogène possède en théorie un atout majeur : il produit de l'eau là  où gaz, pétrole et charbon rejettent des éléments polluants.

 LES AUTRES DANGERS DE L'HYDROGÈNE

 Une  nouvelle étude de l'Institut de Technologie de Californie (CalTech) vient quelque peu ternir cette image idéale. En effet, selon Tracey  Tromp et ses collègues, avec les techniques actuelles de production, de stockage et de transport, le remplacement intégral de la filière des énergies fossiles par l'hydrogène occasionnerait des fuites dans  l'atmosphère de l'ordre de 10% à 20%. Le scénario, dès lors, est le suivant : l'hydrogène, léger, atteint rapidement la haute atmosphère, triplant le nombre de molécules présentes, et réagit avec l'oxygène pour former de l'eau. A cette altitude, la multiplication des molécules d'eau perturbe la chimie de l'ozone et provoque l'accroissement du trou au-dessus des deux pôles terrestres. Les chercheurs ont ainsi évalué la perte de la couche d'ozone à plus de 8%. Accédez à leurs explications laconiques:

http://www.cirs.fr/breve.php?id=553

Mais ces travaux portent bien  entendu à controverse et laissent sceptiques plus d'un. La porte-parole du Département de l'Energie, Jeanne Lopatto, estime de son côté qu'ils peuvent aider "à mieux tenir compte des effets de l'hydrogène et  à développer des systèmes de production, de stockage et de transport plus efficaces". LAT 12/06/03 (Group : hydrogne fuel cells may hurt ozone)

 http://www.latimes.com/news/science/la-sci-briefs14.1jun14,1,3613712.story?coll=la-news-science  

  L'hydrogène réagit aussi violemment avec le chlore pour former de l'acide chlorhydrique (HCl) et avec le fluor pour former de l'acide fluorhydrique (HF). L'eau lourde (D2O) est toxique pour de nombreuses espèces ; mais la quantité nécessaire pour tuer un être humain est substantielle. L'hydrogène mélangé à de l'oxygène dans les proportions stoechiométriques est un explosif puissant. Le dihydrogène dans l'air est un mélange détonnant lorsque le rapport volumique H2 / air est compris entre 13 et 65%.

L'HYDROGÈNE EN PILULE ?

Une start-up danoise issue de l'Université Technique propose un moyen de stockage de l'hydrogène qui semble révolutionnaire. En effet, l'hydrogène est stocké dans des pilules qui restent stables et sont utilisables à température ambiante. Aucune perte d'hydrogène n'est constatée, le stockage reste peu onéreux et est particulièrement dense. La société clame un principe de stockage/déstockage efficace et rapide.

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Stockage simple de l'hydrogène : une affaire à suivre

Tout simplement magique, il s'agirait d'un moyen particulièrement simple de transporter et d'utiliser l'énergie sous forme d'hydrogène. La société reste discrète sur les techniques utilisées. Le ministère de l'énergie américain a donné comme objectif pour 2015 de disposer d'un moyen de stockage fournissant 9 MJ/l. Avec la solution évoquée, la start-up dépasse cet objectif en proposant 13 MJ/l.

BIOGRAPHIE DE LAVOISIER

"Lavoisier (1743-1794) est l'un des génies sacrifiés par une révolution non plus éclairée mais folle"
Frédéric Fabre

Le 26 août 1743: Antoine Lavoisier naît à Paris. Il est le fils d’un procureur au Parlement. Ayant perdu sa mère très tôt, il est élevé, ainsi que sa jeune sœur, par sa grand-mère maternelle puis par sa tante restée célibataire.

De 1754 à 1761: Il étudie la chimie, la botanique, l'astronomie et les mathématiques au collège des Quatre Nations créé par Mazarin.

1760:  Il obtient un prix de discours français au concours général.

1761-1764: Il fait ses études de droit et s'inscrit au barreau de Paris.

1764: Il fait une première publication dans le domaine de la chimie.

1766: De plus en plus attiré par les disciplines scientifiques, le jeune avocat décide d’accompagner le naturaliste Jean Guettard dans ses voyages autour de Paris afin de dresser l’Atlas minéralogique de la France. Il remporte une médaille d’or de l’Académie des sciences

1767: Il travaille sur une étude géologique de l'Alsace et de la Lorraine.

1768: Il est élu membre de l'Académie des Sciences.

1770: Lavoisier devient l’adjoint du fermier général Baudon.

1771: Il épouse Marie Anne Pierrette Paulze alors âgée de 13 ans qui illustrera ses livres.

1775: Il sert à l'administration royale des poudres, où son travail se traduira par des améliorations dans la production de la poudre et dans le domaine de l'agrochimie par la création d'une nouvelle méthode de production du salpêtre et par la potasse d'Alsace.

1778: Il devient fermier général chargé de prélever les impôts du royaume. Il devient alors l'une des plus grosses fortunes de France.

1778-1779: Il énonce la première version de la loi de la conservation de la matière qu'il baptise hydrogène. Dans "Sur la combustion en général et Considérations générales sur la nature des acides", il démontre que l'air responsable de la combustion est aussi une source d'acidité.

1783: Dans Réflexions sur la phlogistique, Lavoisier démontre que la théorie phlogistique qui postule que les matériaux relâchent une substance appelée phlogistique lorsqu'ils brûlent, n'est pas cohérente. Il détermine la nature du phénomène de combustion. Ses expériences permettent de démontrer que la combustion est un processus qui implique la combinaison d'une substance avec l'oxygène. Il démontre également le rôle de l'oxygène dans la respiration végétale et animale, ainsi que son rôle dans la formation de la rouille.

1784: Lavoisier fait partie d'une commission nommée par Louis XVI pour étudier la pratique du magnétisme animal avec le médecin Joseph-Ignace Guillotin, l'astronome Jean Sylvain Bailly et l'ambassadeur des États-Unis en France, Benjamin Franklin.

1787: Avec Claude Louis Berthelot, Lavoisier conçoit une nomenclature chimique ou un système des noms, qui sert de base au système moderne. C'est en ce sens qu'il est considéré comme le père de la chimie moderne.

1789: Il publie un Traité élémentaire de chimie, considéré comme le premier manuel chimique moderne. Il y présente une vue unifiée des nouvelles théories de chimie, fournit un rapport clair de la loi de la conservation de la masse. Il y conçoit une théorie de la formation des composés chimiques des éléments. Il est député suppléant aux Etats Généraux.

1790: Il devient l’année suivante membre de la commission pour l’établissement d’un nouveau système de poids et mesures.

1793: Après avoir supprimé l’Académie, la Convention impose l’arrestation de tous les fermiers généraux et Lavoisier se constitue prisonnier. Il est alors envoyé devant le Tribunal révolutionnaire.

Le 8 mai 1794, il est condamné à mort puis guillotiné en même temps que l'ensemble de ses collègues. Il demande un sursis pour pouvoir achever une expérience. Le Président du Tribunal, répond: « La République n'a pas besoin de savants ni de chimistes ; le cours de la justice ne peut être suspendu. » Cette célérité s'explique par le fait que les biens des condamnés sont confisqués au profit de l'État et les fermiers généraux possédent les plus grosses fortunes de France puisqu'ils touchent un pourcentage des impôts levés. Sur le point d'être exécuté, Lavoisier lit un livre. Quand le bourreau vient le chercher pour le mener sur l'échafaud, Lavoisier marque la page du livre avec un signet comme s'il allait revenir !

Le 9 mai 1794: Le mathématicien Joseph Louis Lagrange (1736-1813) dit "Il ne leur a fallu qu’un moment pour faire tomber cette tête et cent années peut-être ne suffiront pas pour en reproduire une semblable."

LISEZ LAVOISIER SUR INTERNET

«Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme.»

Lavoisier a reprit à son compte la phrase d'Anaxagore de Clazomènes (500-428 av JC)

Lisez gratuitement les œuvres de Lavoisier publiés au CNRS: http://www.lavoisier.cnrs.fr

Lisez les gratuitement sur le site de l'université de Strasbourg:

http://num-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/view/authors/Lavoisier,_Antoine-Laurent_de.html

D'autres Biographies de Antoine Laurent LAVOISIER

Des Lycées portent le nom de LAVOISIER pour lui rendre hommage:

Lycée Lavoisier à Paris:  http://lyc-lavoisier.scola.ac-paris.fr/

Lycée Lavoisier de Rouen: http://lycees.ac-rouen.fr/lavoisier/

Lycée Lavoisier de Mayenne: http://lyc-lavoisier-53.ac-nantes.fr/

Lycée Lavoisier de Méru: http://www.lycee-lavoisier-meru.fr/

Lycée Lavoisier de Mulhouse: http://www.lycee-lavoisier.net

Lycée Lavoisier Le Creusot: http://membres.lycos.fr/lyceelavoisier/

Lycée Lavoisier de Porcheville: http://www.lyc-lavoisier-porcheville.ac-versailles.fr/

Lycée Lavoisier à Auchel: http://www5.ac-lille.fr/~lavoisierauchel/

Lycée Lavoisier à Brive: http://www.ecoles-arts.com/13/1301/1301.htm

Lycée Lavoisier de Limoges: http://entlavoisier.ac-limoges.fr/

Lycée Lavoisier de Dijon: http://lyc71-lavoisier.ac-dijon.fr/

LIENS EXTERNES SUR L'HYDROGÈNE

LA CHIMIE DE L'HYDROGÈNE

http://www.periodictableonline.org/elem_fr.cfm?IDE=H

http://www.ktf-split.hr/periodni/fr/h.html

http://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrog%C3%A8ne

http://fr.wikipedia.org/wiki/Dihydrog%C3%A8ne

http://www.france.airliquide.com/fr/business/products/hydrogen/index.asp

http://www.sfc.fr/donnees/mine/hyd/texhyd.htm

http://www.lenntech.com/fran%C3%A7ais/data-perio/H.htm

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/proprie/liaisonHydro.html

http://fred.elie.free.fr/liaison_hydrogene.htm

LE CARBURANT  HYDROGÈNE

association en faveur de l'hydrogène carburant: http://www.afh2.org/f/index.php

Pôle Européen en faveur de l'hydrogène carburant: http://www.alphea.com/

L'Union Européenne: http://europa.eu.int/comm/research/rtdinfo/42/01/article_1315_fr.html

Un Etat en avance; l'Islande:  http://terresacree.org/hydrogene.htm

  Le Quebec:   http://irh.uqtr.ca/bienvenue/index.php

 Le Quebec:  http://www.jobboom.com/magazine/2005/v6n2/v6n2-08c.html

La Suisse: http://th03acc0176.swisswebaward.ch/f/index.php

ACTUALITÉS SUR LES RECHERCHES DE L'HYDROGÈNE CARBURANT

http://www.cite-sciences.fr/reponses/sciences_hydrogene.html

http://www.cea.fr/fr/pedagogie/Hydrogene/Caracteristiques.html

http://www.h2-hydrogene.com/

http://www.annso.freesurf.fr/H2.html

http://www.transfert.net/d63

http://www.actu-environnement.com/ae/news/1440.php4

http://www.ecolo.org/documents/documents_in_french/articleHydrogeneSalaun.htm

INDUSTRIES

http://www.ceth.fr/menu.html

http://www.laboandco.com/generateurhydrogene.htm

FORD: http://www.moteurnature.com/actu/2004/ford_focus_cmax_hydrogene.php

L'aviation: http://www.sun-h2.be/

BMW: http://www.bmwworld.com/models/750hl.htm

GÉNÉRATEUR: http://www.acw-fr.com/generateur_de_gaz/generateur_hydrogene.htm

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