Hydrogène

L’hydrogène est l’élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1. Son noyau le plus courant contient un proton. Dans les milieux aquatiques, il est surtout lié dans l’eau et les molécules organiques ; le dihydrogène H₂, les espèces acido-basiques notées H⁺ et le sulfure d’hydrogène H₂S sont des entités distinctes.

Atomes, ions et molécules

Le mot hydrogène désigne l’élément sans préciser l’isotope ni la forme chimique. Le protium, isotope dominant, ne possède pas de neutron ; le deutérium en possède un et le tritium deux. Deux atomes d’hydrogène forment la molécule H₂, gaz peu soluble produit notamment par certains métabolismes microbiens anaérobies.

Dans une solution aqueuse, un proton nu n’existe pas de manière isolée : il est solvaté par des molécules d’eau. H₃O⁺ représente l’ion oxonium le plus simple, tandis que H⁺ sert d’écriture conventionnelle pour l’hydrogène(1+) hydraté. Le pH est défini à partir de l’activité de cette espèce, et non simplement du nombre total d’atomes d’hydrogène présents dans l’eau.

Importance aquatique

Les transferts de H⁺ accompagnent les réactions acido-basiques, la respiration, la photosynthèse et de nombreuses réactions d’oxydoréduction. Leur activité influence la forme chimique, la solubilité et la toxicité de diverses substances. Le pouvoir tampon, surtout lié au système carbonate dans beaucoup d’eaux, limite les variations rapides de pH.

Le sulfure d’hydrogène H₂S contient de l’hydrogène mais appartient à une autre famille chimique. Il peut se former dans des sédiments ou zones anoxiques par réduction microbienne des sulfates et présente une toxicité importante pour les organismes aquatiques. De même, « hydrogène » ne constitue pas un synonyme de H₂, d’acidité ou de H₂S : la formule et l’état chimique déterminent les propriétés observées.