HYDROGÈNE

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Hydrures : différentes classes

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Énergie de la liaison H-X

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Hydrures covalants : température d'ébullition

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Équilibre vapeur d'eau-hydrogène

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L'hydrogène est un gaz inodore et incolore ; c'est le plus léger de tous les éléments chimiques. Son numéro atomique est égal à 1. Il perd son électron unique dans ses combinaisons avec les éléments non-métalliques ; il s'unit également avec les métaux pour donner des hydrures dans lesquels il peut jouer le rôle d'anion (H-). Enfin les composés les plus nombreux et notamment tous les composés organiques hydrogénés sont des composés covalents.

L'hydrogène est probablement l'élément le plus abondant de l'univers, mais il ne représente que 0,9 p. 100 en poids de la croûte terrestre en raison de la faiblesse de l'attraction de la Terre par rapport à d'autres astres.

La concentration de l'hydrogène dans l'atmosphère jusqu'à une altitude de 80 kilomètres (troposphère et stratosphère) est sensiblement constante (10-5) ; elle augmente considérablement dans l'exosphère.

Isotopes et formes allotropiques

Trois isotopes sont connus. L'hydrogène (symbole H) léger, dont le noyau est formé uniquement d'un proton, est de loin le plus répandu. Le deutérium (symbole D), dont le noyau contient également un neutron, n'existe qu'à un taux de 0,015 p. 100 dans l'hydrogène naturel. Le tritium (symbole T), dont le noyau contient un second neutron, est un isotope artificiel.

Le deutérium est obtenu à partir de l'eau lourde D2O, elle-même préparée par électrolyses successives de solutions aqueuses (l'électrolyse favorise le départ de l'hydrogène H2, donc l'enrichissement en D2O). Alors que pour les éléments plus lourds les propriétés physiques des isotopes et de leurs composés sont très voisines et les propriétés chimiques indiscernables, il n'en est pas de même pour H et D grâce à un rapport des masses atomiques sensiblement égal à 2. L'eau lourde bout à 101,4 0C et se solidifie à 3,8 0C, sa masse volumique à 25 0C est 1,1046 g ( cm-3 au lieu de 0,9970 g . cm-3 pour l'eau ordinaire. La molécule de deutérium, dont l'énergie de vibratio [...]


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Écrit par :

  • : professeur à la faculté des sciences de Bordeaux, directeur du Laboratoire de chimie du solide au C.N.R.S.

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CHIMIE THÉORIQUE

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CHLORURE D'HYDROGÈNE

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  • Universalis
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Formule brute : HCl Masse moléculaire : 36,46 g Point d'ébullition : — 84,9  0 C Point de fusion : — 114  0 C Température critique : 51,54  0 C. Gaz incolore d'odeur forte et étouffante, très soluble dans l'eau (qui à la température ordinaire en dissout environ 450 fois son volume), fumant dans l'air humide, corrosif. On ap […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chlorure-d-hydrogene/#i_2747

CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES

  • Écrit par 
  • Jean-Claude DUPLESSY
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  • Écrit par 
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Dans le chapitre « La théorie atomique »  : […] Dalton entreprit alors d'appliquer la théorie à la chimie. Après la controverse entre Proust et Berthollet, les chimistes commençaient d'accepter l'idée que les substances pures se combinent selon des proportions définies et multiples de leur masse. Dalton suggéra que, lorsque deux éléments se combinent pour former un seul composé, ce dernier doit renfermer un atome de chaque élément. S'il se for […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/john-dalton/#i_2747

DEUTÉRIUM

  • Écrit par 
  • Akli HAMMADI
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En 1932, H. C. Urey, F. G. Brickwedde et G. M. Murphy mettent en évidence l'existence du deutérium, isotope de l'atome d'hydrogène, en analysant les raies du spectre de Balmer issues d'un résidu lourd de distillation fractionnée d'hydrogène liquide. Ces résultats furent confirmés la même année par W. Bleaknay à l'aide du spectrographe de masse. Le deutérium est un isotope stable, de numéro atomiq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/deuterium/#i_2747

DIAGRAPHIES, géophysique

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  • Oberto SERRA
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Dans le chapitre « Indice hydrogène-neutron »  : […] La formation est bombardée en continu avec des neutrons d'énergie incidente de l'ordre de 4 à 6 mégaélectronvolts émis par des sources spéciales à l'américium-béryllium ou au plutonium-béryllium ; l'américium ou le plutonium engendrent des particules α qui, par combinaison avec le béryllium, produisent du carbone 12 6 C et des neutrons. Ces neutrons, doués à l'origine d' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/diagraphies-geophysique/#i_2747

ÉNERGIE - La notion

  • Écrit par 
  • Julien BOK
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ÉTOILES

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  • André BOISCHOT, 
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GALAXIE LA ou VOIE LACTÉE

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  • James LEQUEUX
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Dans le chapitre « La raie à 21 centimètres et la structure spirale »  : […] Notre connaissance de la structure de la Galaxie a fait d'importants progrès depuis la découverte de ses émissions radioélectriques, en particulier de l'émission à 21 centimètres de l'hydrogène neutre (cf. radioastronomie ). L'hydrogène neutre atomique est, avec l'hydrogène moléculaire, le principal constituant du gaz interstellaire : sa masse totale représente environ 5 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/galaxie-voie-lactee/#i_2747

GALAXIES

  • Écrit par 
  • Danielle ALLOIN, 
  • André BOISCHOT, 
  • François HAMMER
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GAZ ANALYSE DES

  • Écrit par 
  • Henri GUÉRIN
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Dans le chapitre « Analyse par absorption (ou combustion) et volumétrie »  : […] Un volume de V 1 du gaz G exactement mesuré est agité avec un réactif spécifique du constituant C à doser ; après dissolution complète de celui-ci, on mesure le volume du gaz résiduel, V 2  ; la concentration du constituant C dans le gaz G est donnée par (V 1  − V 2 )/V 1 . La méthode sur la cuve à mercure, qui exige une cuve avec plusieurs litres de mercure et des manipulations assez délicates, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/analyse-des-gaz/#i_2747

GAZ D'ÉCLAIRAGE

  • Écrit par 
  • Stanislas de CHAWLOWSKI
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Vers 1610, le savant flamand Van Helmont a appelé « esprits » des composés volatils qu'il avait obtenus à la suite de diverses réactions. Esprit se dit ghoast en flamand ( ghost en anglais). Ce mot, déformé en gaz, devait connaître une prodigieuse carrière internationale. Le gaz d'éclairage, provenant de la distillation de la houille en vase clos, n'es […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/gaz-d-eclairage/#i_2747

HERZBERG GERHARD (1904-1999)

  • Écrit par 
  • Christian JUNGEN
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Physicien canadien d'origine allemande né le 25 décembre 1904 à Hambourg et décédé le 3 mars 1999 à Ottawa. Gerhard Herzberg, grand physicien expérimentateur, a dominé pendant un demi-siècle la physique moléculaire et la spectroscopie optique, science qui détermine la structure interne des molécules et des atomes à partir de la lumière qu'ils émettent ou absorbent. Pendant les années 1920, il a é […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/gerhard-herzberg/#i_2747

HYDROGÉNOÏDES

  • Écrit par 
  • Jean-Marc BRISSAUD
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Ions positifs qui possèdent des propriétés analogues à celles de l'hydrogène (un seul électron dans un puits de potentiel simple) : He + , Li ++ , Be +++ , etc. Pour ces ions pourvus d'un seul électron, l'équation de Schrödinger peut être résolue exactement et l'énergie du niveau de nombre quantique principal […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hydrogenoides/#i_2747

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  • Écrit par 
  • James LEQUEUX
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JUPITER, planète

  • Écrit par 
  • André BOISCHOT, 
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  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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LIAISONS CHIMIQUES - Liaison et classification

  • Écrit par 
  • André JULG
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LIAISONS CHIMIQUES - Liaison hydrogène

  • Écrit par 
  • André JULG
  •  • 3 324 mots
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Les propriétés chimiques des composés possédant des groupements OH mettent en évidence l'existence d'associations entre les molécules par l'intermédiaire de ces groupements. L'énergie de ces associations est en général beaucoup plus faible que les énergies rencontrées pour les liaisons entre les divers atomes dans les molécules, si bien que les deux molécules associées, tout en étant perturbées, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/liaisons-chimiques-liaison-hydrogene/#i_2747

MARS, planète

  • Écrit par 
  • Éric CHASSEFIÈRE, 
  • Olivier de GOURSAC, 
  • Philippe MASSON, 
  • Francis ROCARD
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Dans le chapitre « La détection de l'eau »  : […] La caméra de M.G.S. procurant des images d'excellente qualité, d'autres observations étonnantes ont été réalisées en 2000, toujours en liaison avec le lancinant problème de l'eau. Ainsi, des écoulements ayant provoqué des ravines sont parfaitement visibles sur environ deux cent cinquante sites, principalement concentrés dans l'hémisphère Sud. Ces petits ravins – leur longueur est comprise entre q […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mars-planete/#i_2747

MÉTÉORITES

  • Écrit par 
  • Mireille CHRISTOPHE MICHEL-LEVY, 
  • Paul PELLAS
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  •  • 6 médias

Dans le chapitre « L'hydrogène »  : […] Depuis 1979, des enrichissements considérables en deutérium (D) ont été détectés dans certaines fractions de la matière organique des chondrites carbonées ainsi que dans certaines fractions organiques de la matrice de chondrites ordinaires non équilibrées (de type LL). La matière organique est classée en deux fractions : la fraction soluble (acides aminés et hydrocarbures) est peu enrichie en deu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/meteorites/#i_2747

MOLÉCULE

  • Écrit par 
  • André JULG
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Dans le chapitre « Propriétés chimiques des molécules »  : […] Ces quelques exemples montrent toute la difficulté pour trouver une définition vraiment générale du terme molécule. Les subdivisions que nous avons été amenés à faire peuvent même paraître bien formelles et finalement sans grand intérêt pratique. En fait, il n'en est rien car ce qui intéresse avant tout le chimiste c'est de savoir comment une substance A va se comporter en présence d'une substanc […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/molecule/#i_2747

NAINES BLANCHES

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 400 mots
  •  • 1 média

Les naines blanches sont des étoiles vieillissantes dont la masse est de l'ordre de celle du Soleil et la taille proche de celle de la Terre. Leur grande densité rend gigantesques les forces gravitationnelles qui y règnent . Ce sont des astres assez communs dans l'Univers ; la plus proche naine blanche est à une distance de 8,6 années-lumière et on estime que le Soleil en deviendra une dans quelq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/naines-blanches/#i_2747

NAINES BRUNES

  • Écrit par 
  • Isabelle BARAFFE
  •  • 3 119 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Qu'est-ce qu'une naine brune ? »  : […] Une naine brune est une étoile « ratée » qui ne peut maintenir de façon stable les réactions de fusion nucléaire de l'hydrogène caractérisant les débuts de l'évolution stellaire. Les étoiles naissent de l'effondrement gravitationnel de nuages de gaz et de poussière interstellaires, essentiellement composés d'hydrogène et d'hélium. Lors de la contraction d'un nuage, la proto-étoile s'échauffe, p […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/naines-brunes/#i_2747

NEPTUNE, planète

  • Écrit par 
  • André BRAHIC
  •  • 4 830 mots
  •  • 23 médias

Dans le chapitre « La planète »  : […] L'existence de vents violents, la persistance de grandes structures ovales, sortes d'immenses tourbillons, ainsi que la grande variabilité de marques plus petites étaient totalement inattendues pour une atmosphère qui reçoit du Soleil vingt fois moins d'énergie que Jupiter, ou encore trois cent cinquante fois moins d'énergie que la Terre . Les grandes structures proches de l'équateur se déplacent […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/neptune-planete/#i_2747

NUCLÉAIRE - Applications civiles

  • Écrit par 
  • Pierre BACHER
  •  • 6 686 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre « Nucléaire et chaleur »  : […] Pour le chauffage urbain, on a besoin de chaleur à relativement basse température (de 90 à 110  0 C) et d'un réseau de distribution. Cette chaleur peut être produite par un réacteur construit spécifiquement pour cette application, ou être récupérée lors de la production d'électricité (principe de la cogénération). Compte tenu de la lourdeur des investissements, le chauffag […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-applications-civiles/#i_2747

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Isotopes

  • Écrit par 
  • René BIMBOT, 
  • René LÉTOLLE
  •  • 5 429 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Systèmes D/H et T/H »  : […] Le système D/H intéresse surtout l'eau. Une relation simple a été trouvée pour les eaux météoriques entre les compositions isotopiques de l'oxygène et de l' hydrogène dans les systèmes en équilibre. La relation est plus complexe dans le cas de fractionnement cinétique sans obtention d'équilibre isotopique. Les milieux tampons riches en 18 O (silicates, carbonates), pouvant […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-isotopes/#i_2747

NUCLÉOSYNTHÈSE

  • Écrit par 
  • Jean AUDOUZE
  •  • 5 434 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « La nucléosynthèse dans les étoiles »  : […] La nucléosynthèse dans les étoiles fait intervenir tous les processus nucléosynthétiques à l'exception des réactions de spallation qui n'interviennent que de façon très secondaire à leur surface. La nucléosynthèse dépend fortement des conditions physiques qui règnent dans les milieux où celle-ci se produit et, donc, du type d'étoile considéré. Il existe, de fait, une correspondance entre la place […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleosynthese/#i_2747

OXYDORÉDUCTIONS, biologie

  • Écrit par 
  • René HELLER
  •  • 5 922 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « L'intervention de l'hydrogène »  : […] La contradiction fut levée lorsque les chimistes eurent constaté que l'on pouvait parler d' oxydation non seulement pour la fixation d'un oxygène (R + O → RO), mais aussi pour la libération de deux hydrogènes (R + H 2 O → RO + 2 H). L'opération inverse, la réduction , peut de même être effectuée par le départ d'un O ou par la fixation de 2 H. Le couplag […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/oxydoreductions-biologie/#i_2747

QUASARS

  • Écrit par 
  • Philippe VÉRON
  •  • 5 606 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Les galaxies de Seyfert »  : […] En 1943, l'astronome américain Carl K. Seyfert isolait une classe de galaxies qui désormais portent son nom. Ces galaxies sont caractérisées par un noyau compact et brillant dont le spectre présente des raies en émission intenses et larges, ce qui indique que le gaz responsable de cette émission est animé de mouvements rapides pouvant atteindre plusieurs milliers de kilomètres par seconde. Ces ga […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/quasars/#i_2747

RADIOASTRONOMIE

  • Écrit par 
  • André BOISCHOT, 
  • James LEQUEUX
  •  • 9 771 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Le spectre de raies en radioastronomie »  : […] En plus du rayonnement continu, on observe des émissions radio à des fréquences discrètes, que l'on nomme raies, par analogie avec l'optique. Le spectre de raies est considérablement plus riche dans le domaine radio que dans le domaine visible. Les raies radio correspondent à des transitions de très faible énergie qui seront soit des transitions entre états très excités des atomes, soit des trans […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/radioastronomie/#i_2747

SATURNE, planète

  • Écrit par 
  • André BOISCHOT, 
  • André BRAHIC, 
  • Daniel GAUTIER, 
  • Guy ISRAËL, 
  • Pierre THOMAS
  • , Universalis
  •  • 12 516 mots
  •  • 49 médias

Dans le chapitre « Titan »  : […] Titan st un monde à part, unique dans le système solaire . Son diamètre (5 150 km) est compris entre celui de Mercure et celui de Mars (cf. tableau ) . Sa densité moyenne (1,88) indique qu'il est vraisemblablement constitué d'un mélange de glaces (d'eau surtout, et éventuellement de méthane CH 4 et d'ammoniac NH 3 ). Divers modèles ont été élaborés pour connaître sa structure interne. Ces modèles […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/saturne-planete/#i_2747

SOLEIL

  • Écrit par 
  • Pierre LANTOS
  •  • 5 471 mots
  •  • 10 médias

Dans le chapitre « Structure interne »  : […] Les photons formés à l'intérieur du Soleil n'étant pas observables, il est fait appel, pour obtenir des informations expérimentales sur l'intérieur du Soleil, à des particules capables de le traverser, les neutrinos, ou à des phénomènes globaux d'oscillation qui permettent de sonder le Soleil comme le fait, pour la Terre, la sismologie. Les données, pourtant, ne peuvent s'interpréter qu'à travers […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/soleil/#i_2747

SOUS-MARINE PLONGÉE

  • Écrit par 
  • Henri DELAUZE, 
  • Claude RIFFAUD
  •  • 6 384 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La plongée à l'hydrogène »  : […] L'idée, initiée par Lavoisier, d'utiliser l'hydrogène comme un gaz respiratoire de faible densité remonte au xviii e  siècle. Le premier homme qui a eu le courage d'expérimenter l'hydrogène sur lui-même est l'ingénieur suédois Arne Zetterström, lors de tests réalisés entre 1943 et 1945 par la Marine royale suédoise. En dehors de quelques expérienc […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/plongee-sous-marine/#i_2747

SPECTROSCOPIE

  • Écrit par 
  • Michel de SAINT SIMON
  •  • 5 066 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre «  Spectroscopie atomique »  : […] Les spectres des atomes ont pu être compris dans le cadre de la physique atomique qui, se fondant sur la mécanique quantique, décrit les niveaux d'énergie occupés par les électrons du cortège électronique. Une raie d'émission correspond à la transition d'un électron d'un niveau vers un autre niveau de moindre énergie, l'énergie excédentaire étant évacuée par le photon émis sous forme d'énergie él […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectroscopie/#i_2747

STELLAIRES ASSOCIATIONS

  • Écrit par 
  • Thierry MONTMERLE
  •  • 6 530 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « Le contenu gazeux »  : […] Les associations OB ne sont pas isolées dans l'espace ; elles baignent dans des nébuleuses brillantes, traversées de globules ou de nuages sombres, qui font manifestement partie intégrante de ces associations (fig. 3). Mais, au-delà du simple aspect des associations dans le domaine visible, la radioastronomie millimétrique nous a appris que de très importantes masses de gaz invisibles existent to […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/associations-stellaires/#i_2747

SULFURE D'HYDROGÈNE ou HYDROGÈNE SULFURÉ

  • Écrit par 
  • Bernard CARTON
  •  • 351 mots

Formule brute : H 2 S Masse moléculaire : 34,08 Point de fusion : — 85,5 0 C Point d'ébullition : — 60,7 0 C Température critique : 100,38 0 C Gaz incolore, d'odeur caractéristique d'œufs pourris, assez soluble dans l'eau où il cristallise avec sept molécules d'eau ; il apparaît toujours dans la décomposition des substances […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/sulfure-d-hydrogene/#i_2747

TANTALE ET NIOBIUM

  • Écrit par 
  • Robert SYRE
  •  • 5 431 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Réaction avec les gaz »  : […] Dans l'air sec ou humide et à température ambiante, les deux métaux restent parfaitement inertes. Dès que la température s'élève, et ce à partir de 200 à 300  0 C, on constate une attaque se développant de deux façons : contamination par diffusion de l'oxygène vers l'intérieur ; formation d'une couche d'oxyde fragile et à forte augmentation de volume. Cette couche d'oxyde […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tantale-et-niobium/#i_2747

THERMONUCLÉAIRE ÉNERGIE

  • Écrit par 
  • Robert DAUTRAY, 
  • Pascal GARIN, 
  • Michel GRÉGOIRE, 
  • Guy LAVAL, 
  • Jean-Paul WATTEAU, 
  • Joseph WEISSE
  •  • 19 239 mots
  •  • 33 médias

Dans le chapitre « L'énergie de fusion »  : […] Le noyau d'un atome est constitué de deux types de particules appelées nucléons : les protons de charge positive et les neutrons de charge nulle. La cohésion des nucléons, et donc la stabilité des atomes, est assurée par une force à courte portée (10 —15  m) appelée interaction forte. Elle s'oppose à la force électrostatique qui est, au contraire, répulsive pour les partic […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-thermonucleaire/#i_2747

TRITIUM

  • Écrit par 
  • Akli HAMMADI
  •  • 1 067 mots
  •  • 1 média

En 1934, Ernest Rutherford découvre l'existence du tritium. En bombardant une cible de deutérium par des deutons (noyaux de deutérium), il observe l'émission de neutrons et de protons qu'il attribue à la formation d'un isotope de masse trois de l'hélium ( 3 He) et de l'isotope de masse trois de l'hydrogène ( 3 H). Quelques années plus tard, en 193 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tritium/#i_2747

URANUS, planète

  • Écrit par 
  • André BRAHIC
  •  • 4 679 mots
  •  • 17 médias

Dans le chapitre « La planète »  : […] Les images d'Uranus révèlent la présence de nuages, de bandes parallèles à l'équateur et de couches de brume. En particulier, le pôle qui fait actuellement face au Soleil est couvert d'une calotte de brume. Le mouvement des nuages a permis de mesurer la période de rotation de l' atmosphère d'Uranus. L'atmosphère d'Uranus tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre et plus rapidement que l'i […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/uranus-planete/#i_2747

UREY HAROLD CLAYTON (1893-1981)

  • Écrit par 
  • Georges KAYAS
  •  • 585 mots

Chimiste américain né à Walkerton (Indiana) et mort à La Jolla (Californie). Harold Clayton Urey commence sa carrière à Copenhague (1923-1924), où il prend part aux recherches de Niels Bohr sur la théorie de la structure de l'atome. Professeur associé à la Johns Hopkins University (Baltimore, 1924-1929), à Columbia University (1929-1945), puis à l'Institut d'études nucléaires de l'université de Ch […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/harold-clayton-urey/#i_2747

Voir aussi

Pour citer l’article

Paul HAGENMULLER, « HYDROGÈNE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/hydrogene/