HIDROGENO

Prof. Walter Rivas Altez

Primer elemento de la tabla peridica

HISTORIA

En 1783, Antoine Lavoisier dio al elemento el nombre de hidrgeno (en francs Hydrogne,, "agua" y generador") cuando comprob (junto a Laplace) el descubrimiento de Cavendish de que la combustin del gas generaba agua. Se coloca en el grupo I A de la tabla periodica aunque sus propiedades no tienen nada que ver con las de dicho grupo

HIDROGENO

El hidrogeno parece ser el elemento mas

abundante en el universo. El anlisis de la

luz emitida por las estrellas y el sol nos

indica presencia de hidrogeno.

Las auroras borales indica presencia de

hidrogeno.

GENERALIDADES En condiciones normales es un gas incoloro,

inodoro e inspido, compuesto de molculas diatmicas, H2.

El tomo de hidrgeno, smbolo H, consta de un ncleo de unidad de carga positiva y un solo electrn. Tiene nmero atmico 1 y peso atmico de 1.00797

Es uno de los constituyentes principales del agua y de toda la materia orgnica, y est distribuido de manera amplia no slo en la Tierra sino en todo el universo

Existen 3 istopos del hidrgeno:

el protio, de masa 1, que se encuentra en

ms del 99.98% del elemento natural;

el deuterio, de masa 2, que se encuentra en

la naturaleza aproximadamente en un

0.02%, y

el tritio, de masa 3, que aparece en

pequeas cantidades en la naturaleza, pero

que puede producirse artificialmente por

medio de varias reacciones nucleares.

ESTADO NATURAL

El hidrgeno en estado libre slo se encuentra

en muy pequeas cantidades en la atmsfera,

aunque se estima que el 90% del universo

visible esta compuesto de hidrgeno.

En combinacin con otros elementos se

encuentra ampliamente distribuido en la Tierra,

en donde el compuesto ms abundante e

importante del hidrgeno es el agua, H2O

En trminos de masa, este constituye slo

alrededor del 0.9% de la corteza terrestre.

A diferencia de jpiter y saturno, la tierra no

tiene una fuerza gravitacional para retener al

H2.

El hidrgeno se halla en todos los

componentes de la materia viva y de muchos

minerales.

Tambin es parte esencial de todos los

hidrocarburos y de una gran variedad de

otras sustancias orgnicas.

Todos los cidos contienen hidrgeno; una

de las caractersticas que define a los

cidos es su disociacin en una disolucin,

produciendo iones hidrgeno.

Casi todos los compuestos derivados de los organismos vivos contienen H. Las grasas, almidones, azcares y protenas contienen hidrgeno. El petrleo y el gas natural tambin contienen mezclas de hidrocarburos (compuestos de hidrgeno y carbono).

Este elemento se encuentra en abundancia en las estrellas y los planetas gaseosos gigantes. Las nubes moleculares de H2 estn asociadas a la formacin de las estrellas. El hidrgeno tambin juega un papel fundamental como combustible de las estrellas por medio de las reacciones de fusin nuclear entre protones.

ESTADO NATURAL

Elemento ms sensillo, solo contiene un protn y un electrn. Es incoloro, inodoro e insipido Su configuracin electrnica es 1s1

PROPIEDADES

Inflamable. El H(1s1) forma hidruros inicos. Gana 1 electrn de un metal. Hidruros covalentes: comparte electrones con un tomo de otro no metal. H=1S2 . Normalmente se almacena el hidrgeno en cilindros de acero bajo presiones de 120 a 150 atmsferas

PROPIEDADES QUMICAS

Aunque por lo general es biatmico, el hidrgeno molecular se disocia a temperaturas elevadas en tomos libres.

El hidrgeno atmico es un agente reductor poderoso, aun a la temperatura ambiente.

Reacciona con los xidos y los cloruros de muchos metales, entre ellos la plata, el cobre, el plomo, el bismuto y el mercurio, para producir los metales libres.

Reduce a su estado metlico algunas sales, como los nitratos, nitritos y cianuros de sodio y potasio.

Reacciona con cierto nmero de elementos, tanto metales como no metales, para producir hidruros, como el NaH, KH, H2S y PH3.

Con el Oxigeno reacciona liberando energa.

Hidrogenacin: Grasa , combustible , perfumes ,

medicamentos , colorantes , nyln , hule sinttico.

HIDROGENACIN

Es la adicin de hidrgeno a compuestos que contienen enlaces mltiples, en especial enlaces DOBLES Y TRIPLES.

La hidrogenacin es un proceso muy importante en la industria de los alimentos.

Por exposicin al aire, estas molculas poliinsaturadas se oxidan y forman productos con sabores desagradables.

(aceite rancio).

HIDROGENACIN

Los cidos grasos trans no slo aumentan la concentracin de

lipoprotenas de baja densidad (LDL) en la sangre sino que

disminuyen las lipoprotenas de alta densidad (HDL, responsables

de transportar lo que llamamos el "colesterol bueno"), provocando

un mayor riesgo de sufrir enfermedades cardiovasculares.

HIDROGENACION La hidrogenacin es el proceso por el cual se

agregan molculas de hidrgeno directamente a los alimentos que contengan cidos grasos insaturados, como por ejemplo, a los aceites vegetales para convertirlos en una sustancia semislida como es la margarina.

Estos cidos grasos pueden ser particularmente peligrosos para el corazn y se asocian con el mayor riesgo de desarrollo de algunos cnceres. Los estudios ms recientes demuestran que las concentraciones ms altas de cidos grasos trans pueden incrementar el riesgo de diabetes de tipo II.

Las grasas hidrogenadas se utilizan en comidas rpidas, productos comerciales de pastelera, alimentos procesados y fritos.

REGULACIN PBLICA

El 25 de julio de 2008, California fue el primer estado de Estados Unidos en prohibir los cidos grasos trans en restaurantes. La comida envasada, sin embargo, no est cubierta por la prohibicin y se contina permitiendo que contenga cidos grasos trans.3 Los cidos grasos de tipo trans pueden inhibir algunas transformaciones de otros cidos grasos esenciales, retrasando el crecimiento y la maduracin del cerebro. Y es que las grasas son una parte esencial de las membranas celulares del organismo, y la presencia de grasas trans en lugar de cis puede llevar al organismo a construir hormonas y membranas celulares defectuosas.

HIDROGENACION

Debido a que todas las

grasas, especialmente

las insaturadas, tienen

una tendencia a

descomponerse cuando

se las expone al aire, los

fabricantes de alimentos

deben hidrogenarla para

lograr una mayor

estabilidad.

ISOTOPOS DEL HIDROGENO

Tres istopos.

El PROTIO, el ncleo de cada tomo de hidrgeno est compuesto de un protn.

EL DEUTERIO, que est presente en la naturaleza en una proporcin de 0,02%, contiene un protn y un neutrn en el ncleo de cada tomo y tiene una masa atmica de dos.

EL TRITIO, un istopo radiactivo e inestable, contiene un protn y dos neutrones en el ncleo de cada tomo y tiene una masa atmica de tres

HIDRXIDO

OXIDO BASICO + AGUA HIDRXIDO

XIDO BSICO:

METAL +OXGENO XIDO BSICO

CaO + H2O Ca(OH)2

Fe2O3 + 3H2O 2Fe(OH)2

CIDO HIDRCIDO

HIDRGENO + NO METAL CIDO HIDRCIDO

El Hidrgeno acta con valencia +1

Ejemplo:

H2S cido sulfihidrico

H2Se cido selenhdrico

H2Te cido telurhdrico

HF cido fluorhdrico

SALES OXISALES

ACIDO OXACIDO + BASE OXISAL + AGUA

H2SO4 + NaOH Na2SO4 + 2H2O

---------------------------------------------------------------------

CIDO OXCIDO: SO3+ H2O H2SO4

cido Sulfrico

XIDO CIDO + AGUA :

XIDO CIDO: S + O SO3

Anhidrido sulfrico

NO METAL + OXGENO:

HIDRUROS

HIDRURO METLICO: (H=-1)

METAL + HIDRGENO HIDRURO METALICO

MgH2, CaH2, NaH.

HIDRURO NO METALICO: (H= +1)

NO METAL+ HIDRGENOHIDRURO NO METLICO

BrH : Bromuro de hidrgeno

SH2 : Sulfuro de Hidrgeno

NH3 : Amoniaco

HIDRUROS

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA

LiH BeH2 B2H6 CH4 NH3 H2O HF

NaH MgH2 AlH3 SnH4 PH3 H2S HCL

KH CaH2 Ga2H6 GeH4 AsH3 H2Se HBr

RbH SrH2 InH3 SnH4 SbH3 H2Te HI

CsH BaH2 TlH PbH4 BiH3 H2Po HAt

CIDOS OXCIDO

XIDO CIDO + AGUA OXCIDO

XIDO CIDO:

NO METAL + OXGENO XIDO CIDO

No metal: F,Cl,Br,I,O,S,Se,Te,N,P,sB,B,C,Si

CO2 + H2O H2CO3

Anhidrido cido carbnico

carbnico

OBTENCION DEL HIDROGENO

1.- A partir de cidos con

metales.

Zn + 2HCl -------- ZnCl2 + H2

2.- A partir del gas amoniaco

descomponiendose con el calor.

2NH3 ----------- N2 + 3H2

3.- Por electrolisis.

2H2O CE 2H2 + O2

OBTENCIN DEL HIDRGENO

4.- Reaccin de metales con cidos.

2Na + 2HC2H3O2 ------ 2NaC2H3O2 + H2

Ca + H2SO4 ----- CaSO4 + H2

2Al + 6HCl ------ 2AlCl3 + 3H2

5.- Reaccin de gas en agua.

C(s) + H2O(s) ------ C(g) + H2(g)

OBTENCIN DEL HIDRGENO

6.- Descomposicin trmica en la industria del

petrleo.

CH4 (g) ---------- C(s) + 2H2 catalizador

C4H10(g) -------- 2C2H2(g) + 3H2(g)

7.- A partir de metano y vapor de agua,

descomposicin de vapor.

CH4(g) + H2O ------- CO + 3H2 (830C)

FORMACIN DEL AGUA

El hidrgeno reacciona con oxgeno para formar agua y esta reaccin es extraordinariamente lenta a temperatura ambiente; pero si la acelera un catalizador, como el platino, o una chispa elctrica, se realiza con violencia explosiva.

. El hidrgeno reacciona a temperaturas elevadas con cierto nmero de metales y produce hidruros. Los xidos de muchos metales son reducidos por el hidrgeno a temperaturas elevadas para obtener el metal libre o un xido ms bajo. El hidrgeno reacciona a temperatura ambiente con las sales de los metales menos electropositivos y los reduce a su estado metlico. En presencia de un catalizador adecuado, el hidrgeno reacciona con compuestos orgnicos no saturados adicionndose al enlace doble.

HIDROGENO COMO COMBUSTIBLE

VIABLE

ABRIL 2003 ISLANDIA

INAUGURA PRIMERA

ESTACIN DE SERVICIO DE

H.

HAMBURGO

APLICACIONES

El empleo ms importante del hidrgeno es en la sntesis del amoniaco.

La utilizacin del hidrgeno est aumentando con rapidez en las operaciones de refinacin del petrleo, como el rompimiento por hidrgeno (hydrocracking), y en el tratamiento con higrgeno para eliminar azufre.

Como combustible de cohetes, en combinacin con oxgeno o flor, y como un propulsor de cohetes impulsados por energa nuclear.

APLICACIONES

Se combina con nitrgeno en presencia de un catalizador formando amonaco; con azufre formando

sulfuro de hidrgeno; con cloro formando cloruro de

hidrgeno y con oxgeno para formar agua.

La hidrogenacin de aceites para producir grasas

comestibles, la de la hulla para producir petrleo

sinttico, y la que tiene lugar en el refinado del petrleo,

requieren grandes cantidades de hidrgeno.

El hidrgeno atmico produce perxido de hidrgeno,

H2O2.

APLICACIONES

Es el gas menos pesado que existe y se ha

utilizado para inflar globos y dirigibles. Sin

embargo, arde fcilmente y varios dirigibles, como

el Hindenburg, acabaron destruidos por incendios

.

. Tambin se usa el hidrgeno en sopletes para

corte, fusin y soldadura de metales.

USOS DEL HIDRGENO.

EFECTOS AMBIENTALES DEL HIDRGENO

Estabilidad ambiental: El hidrgeno existe

naturalmente en la atmsfera. El gas se disipar

rpidamente en reas bien ventiladas. Efecto

sobre plantas o animales: Cualquier efecto en

animales ser debido a los ambientes

deficientes de oxgeno. No se anticipa que tenga

efectos adversos sobre las plantas, aparte de la

helada producida en presencia de los gases de

expansin rpida. Efecto sobre la vida acutica:

Actualmente no se dispone de evidencia sobre

el efecto del hidrgeno en la vida acutica.

EFECTOS DEL HIDRGENO SOBRE LA

SALUD

Efectos de la exposicin al hidrgeno: Fuego:

Extremadamente inflamable. Muchas reacciones pueden

causar fuego o explosin. Explosin: La mezcla del gas con el

aire es explosiva. Vas de exposicin: La sustancia puede ser

absorbida por el cuerpo por inhalacin. Inhalacin: Altas

concentraciones de este gas pueden causar un ambiente

deficiente de oxgeno. Los individuos que respiran esta

atmsfera pueden experimentar sntomas que incluyen

dolores de cabeza, pitidos en los odos, mareos,

somnolencia, inconsciencia, nuseas, vmitos y depresin

de todos los sentidos

La piel de una vctima puede presentar una

coloracin azul. Bajo algunas circunstancias

se puede producir la muerte. No se supone

que el hidrgeno cause mutagnesis,

embriotoxicidad, teratogenicidad o toxicidad

reproductiva. Las enfermedades

respiratorias pre-existentes pueden ser

agravadas por la sobreexposicin al

hidrgeno. Riesgo de inhalacin: Si se

producen prdidas en su contenedor, se

alcanza rpidamente una concentracin

peligros

EFECTOS DEL HIDRGENO SOBRE LA SALUD

PELIGROS FSICOS

El gas se mezcla bien con el aire, se

forman fcilmente mezclas explosivas. El

gas es ms ligero que el aire. Peligros

qumicos: El calentamiento puede provocar

combustin violenta o explosin.

Reacciona violentamente con el aire,

oxgeno, halgenos y oxidantes fuertes

provocando riesgo de incendio y explosin.

Los catalizadores metlicos, tales como platino y nquel,

aumentan enormemente estas reacciones. Elevadas

concentraciones en el aire provocan una deficiencia de

oxgeno con el riesgo de inconsciencia o muerte. Comprobar

el contenido de oxgeno antes de entrar en la habitacin. No

hay advertencia de olor si hay concentraciones txicas

presentes. Medir concentraciones de hidrgeno con un

detector de gas adecuado (un detector normal de gas

inflamable no es adecuado para este propsito.

MOTORES (DIDCTICOS) DE HIDRGENO

PENICILINA ANILLO DE TIAZOLIDINA (A) UNIDO A UN ANILLO_B-

LACTMICO (B), UNIDO UNA CADENA LATERAL (R)

VANCOMICINA

C=66, H=75, CL=2, N=9, O=2

ACETAMINOFEN

N-(4-HIDROXIFENIL)ETANAMIDA

GRACIAS