EL HIDRÓGENOEL HIDRÓGENO

BREVE ESTUDIOBREVE ESTUDIO

ÍNDICEÍNDICE• Introducción al hidrógenoIntroducción al hidrógeno

• Etimología e historiaEtimología e historia

• Propiedades físicas y químicasPropiedades físicas y químicas

• IsótoposIsótopos

• Estados de agregaciónEstados de agregación

• Principales compuestos del hidrógenoPrincipales compuestos del hidrógeno

• Aplicaciones del hidrógenoAplicaciones del hidrógeno

• El hidrógeno en las reacciones nuclearesEl hidrógeno en las reacciones nucleares

• CuriosidadesCuriosidades

• Opinión general sobre el hidrógenoOpinión general sobre el hidrógeno

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNEl Hidrógeno es el elemento más simple de todos y El Hidrógeno es el elemento más simple de todos y

el primero en la tabla periódica, siendo su símbolo el primero en la tabla periódica, siendo su símbolo en ella H. en ella H.

A pesar de su simplicidad, este elemento A pesar de su simplicidad, este elemento constituye el 75%, seguido por el Helio (23%), de la constituye el 75%, seguido por el Helio (23%), de la masa total del Universo y el 90% de los átomos del masa total del Universo y el 90% de los átomos del mismo. Esto no es de extrañar, ya que debido a su mismo. Esto no es de extrañar, ya que debido a su simplicidad es más fácil que se formase después del simplicidad es más fácil que se formase después del Big Bang. Sin embargo ocupa el puesto 15º de Big Bang. Sin embargo ocupa el puesto 15º de abundancia en la Tierra.abundancia en la Tierra.

Normalmente (en la Tierra) se encuentra formando Normalmente (en la Tierra) se encuentra formando compuestos con otros átomos, pero en estado puro compuestos con otros átomos, pero en estado puro se presenta en forma de gas (Hse presenta en forma de gas (H22), que es incoloro.), que es incoloro.

ETIMOLOGÍA E HISTORIAETIMOLOGÍA E HISTORIA

La palabra hidrógeno proviene del latín La palabra hidrógeno proviene del latín “hidrogenium”, que, a su vez, proviene del griego “hidrogenium”, que, a su vez, proviene del griego antiguo, compuesto del prefijo “hydor”, que significa antiguo, compuesto del prefijo “hydor”, que significa agua, y el sufijo “genos”, que significa “generador”, agua, y el sufijo “genos”, que significa “generador”, por lo que, traducido, significaría “Generador de agua”, por lo que, traducido, significaría “Generador de agua”, ya que se une con el oxígeno para formar agua.ya que se une con el oxígeno para formar agua.

Fue detectado (en estado puro) por primera vez como Fue detectado (en estado puro) por primera vez como un “aire inflamable” en el S. XVI por Paracelso, al hacer un “aire inflamable” en el S. XVI por Paracelso, al hacer reaccionar hierro con un ácido. Posteriormente, R. reaccionar hierro con un ácido. Posteriormente, R. Boyle publicó un trabajo sobre dicho “aire inflamable” Boyle publicó un trabajo sobre dicho “aire inflamable” en 1671. en 1671.

Fue finalmente Lavoisier quién lo bautizó como Fue finalmente Lavoisier quién lo bautizó como Hidrógeno y concluyó que era un elemento aislado. Lo Hidrógeno y concluyó que era un elemento aislado. Lo bautizó con dicho nombre ya que arde en presencia de bautizó con dicho nombre ya que arde en presencia de oxígeno para formar agua.oxígeno para formar agua.

PROPIEDADES FÍSICAS Y PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICASQUÍMICAS

P. químicasP. químicas P. físicasP. físicasvalenciavalencia

+1 -1+1 -1 Masa Masa atómicaatómica 1.01 u1.01 u

símbolosímbolo HH densidaddensidad 0.089 Kg./m0.089 Kg./m³³

nº atómiconº atómico11

Punto de Punto de fusiónfusión -252.7 ºC-252.7 ºC

grupogrupo ¿1? ¿1? hidrógenohidrógeno

Punto de Punto de ebulliciónebullición -259.2 ºC-259.2 ºC

periodoperiodo¿1?¿1? Volumen Volumen

molarmolar 22.42 L/mol22.42 L/mol

ConfiguraciónConfiguración

electrónicaelectrónica 1s1s11radio radio atómicoatómico 25pm25pm

ISÓTOPOSISÓTOPOSLa pléyade (nº de isótopos que comprende un elemento) del La pléyade (nº de isótopos que comprende un elemento) del

hidrógeno comprende tres isótopos:hidrógeno comprende tres isótopos:•Protio (Protio (11H): está formado por un protón y un electrón. Es el H): está formado por un protón y un electrón. Es el

átomo más simple y el único que no posee neutrones. Tiene una átomo más simple y el único que no posee neutrones. Tiene una abundancia del 99.98 % del total de hidrógeno, Por eso, cuando se abundancia del 99.98 % del total de hidrógeno, Por eso, cuando se forma un catión (ión positivo) se le llama protón, porque es forma un catión (ión positivo) se le llama protón, porque es solamente un protón sin electrón. Con el oxígeno forma el agua solamente un protón sin electrón. Con el oxígeno forma el agua ligera. (Hligera. (H22O)O)

•Deuterio (Deuterio (22H ó D): posee un núcleo con un protón y un neutrón. H ó D): posee un núcleo con un protón y un neutrón. Es raro, pero no peligroso. Forma con el oxígeno el agua pesada, Es raro, pero no peligroso. Forma con el oxígeno el agua pesada, que es utilizada como moderador (baja la velocidad de los que es utilizada como moderador (baja la velocidad de los neutrones para asegurar la reacción en cadena) en las reacciones neutrones para asegurar la reacción en cadena) en las reacciones nucleares.nucleares.

•Tritio (Tritio (33H ó T): es el más raro de todos y un potencial H ó T): es el más raro de todos y un potencial combustible en la fusión nuclear. Es radiactivo y se descompone en combustible en la fusión nuclear. Es radiactivo y se descompone en un periodo de 12 años. Forma con el oxígeno el agua superpesada un periodo de 12 años. Forma con el oxígeno el agua superpesada (T(T22O)O)

•Los isótopos que van del Los isótopos que van del 44H al H al 77H han sido comprobados en el H han sido comprobados en el laboratorio, pero se desconoce su existencia natural.laboratorio, pero se desconoce su existencia natural.

ESTADOS DE AGREGACIÓNESTADOS DE AGREGACIÓNEl hidrógeno tiene como base los 3 estados de El hidrógeno tiene como base los 3 estados de

agregación básicos (sólido, líquido y gas) así como el agregación básicos (sólido, líquido y gas) así como el plasma y una variante del sólido que es el metálico.plasma y una variante del sólido que es el metálico.

•Sólido: entre el cero absoluto y -252 ºC. Fue Sólido: entre el cero absoluto y -252 ºC. Fue obtenido por primera vez en 1889. Se está estudiando obtenido por primera vez en 1889. Se está estudiando su uso como combustiblesu uso como combustible

•Líquido: se da en una franja muy pequeña de Líquido: se da en una franja muy pequeña de temperatura, entre -252 ºC y -259 ºCtemperatura, entre -252 ºC y -259 ºC

•Gas: es la forma más común en la Tierra. Muy Gas: es la forma más común en la Tierra. Muy reactivo y explosivo a partir de los 200 ºCreactivo y explosivo a partir de los 200 ºC

•Plasma: es una forma de gas sobrecalentado en el Plasma: es una forma de gas sobrecalentado en el cual se han ionizado los átomos al no estar sujetos sus cual se han ionizado los átomos al no estar sujetos sus electrones a ellos. Es la materia principal de las electrones a ellos. Es la materia principal de las estrellas y la forma más común en el universoestrellas y la forma más común en el universo

•Metálico: si bien se suele considerar el hidrógeno Metálico: si bien se suele considerar el hidrógeno como un no metal, a muy altas presiones puede como un no metal, a muy altas presiones puede comportarse como un metal. Aunque es muy difícil de comportarse como un metal. Aunque es muy difícil de obtener, se tiene constancia de que existe en planetas obtener, se tiene constancia de que existe en planetas gaseosos como Júpiter.gaseosos como Júpiter.

COMPUESTOSCOMPUESTOSEl hidrógeno está presente en muchos compuestos de la El hidrógeno está presente en muchos compuestos de la

naturaleza, desde los hidrocarburos hasta el agua. Los más naturaleza, desde los hidrocarburos hasta el agua. Los más importantes son:importantes son:

•Hidruros: pueden ser con un metal (metálicos), en donde Hidruros: pueden ser con un metal (metálicos), en donde el hidrógeno actúa negativamente, o con un no metal (no el hidrógeno actúa negativamente, o con un no metal (no metálicos), donde el hidrógeno actúa positivamente. metálicos), donde el hidrógeno actúa positivamente.

•Los ácidos hidrácidos, que se forman por la unión del Los ácidos hidrácidos, que se forman por la unión del hidrógeno con un halógeno o un anfígeno (excepto el hidrógeno con un halógeno o un anfígeno (excepto el oxígeno)oxígeno)

•Agua: esta curiosa molécula formada por dos átomos de Agua: esta curiosa molécula formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (Hhidrógeno y uno de oxígeno (H22O) forma parte fundamental O) forma parte fundamental de nuestras vidas.de nuestras vidas.

•Hidróxidos: resultan de la combinación de un metal con Hidróxidos: resultan de la combinación de un metal con el ión hidróxido (OHel ión hidróxido (OHˉ̄))

•Ácidos oxácidos: están formados por oxígeno, hidrógeno Ácidos oxácidos: están formados por oxígeno, hidrógeno y un no metal o un metal como el Manganeso o el Cromo. y un no metal o un metal como el Manganeso o el Cromo. Son de la forma: HSon de la forma: HaaXXbbOOcc

•Sales ácidas: resultan de la sustitución de un hidrógeno Sales ácidas: resultan de la sustitución de un hidrógeno por un metal en un ácido oxácido, por lo que son sólo por un metal en un ácido oxácido, por lo que son sólo posibles en los ácidos con más de un hidrógeno.posibles en los ácidos con más de un hidrógeno.

•El hidrógeno está presente en toda la química orgánica, El hidrógeno está presente en toda la química orgánica, por lo que es un elemento esencial para la vidapor lo que es un elemento esencial para la vida

APLICACIONESAPLICACIONESEl hidrógeno tiene muchas aplicaciones, tanto El hidrógeno tiene muchas aplicaciones, tanto

industriales como caseras, pacíficas como para industriales como caseras, pacíficas como para la guerra, entre las más importantes destacan:la guerra, entre las más importantes destacan:

•La obtención de amoniaco (NHLa obtención de amoniaco (NH33) como ) como producto de limpieza y fertilizanteproducto de limpieza y fertilizante

•Para la obtención de compuestos orgánicos.Para la obtención de compuestos orgánicos.•Para la obtención de metales con ácidosPara la obtención de metales con ácidos•Como combustible espacial.Como combustible espacial.•Como gas ligero para lo zeppelines (como el Como gas ligero para lo zeppelines (como el

Hindenburg)Hindenburg)•Para la criogenia en estado sólido o líquidoPara la criogenia en estado sólido o líquido•Tiene diversos usos en las reacciones Tiene diversos usos en las reacciones

nucleares (siguiente diapositiva)nucleares (siguiente diapositiva)

HIDRÓGENO EN LAS HIDRÓGENO EN LAS REACCIONES NUCLEARESREACCIONES NUCLEARES

El hidrógeno es muy utiliza dentro de los reactores nucleares, El hidrógeno es muy utiliza dentro de los reactores nucleares, ya sea como moderador o como combustible:ya sea como moderador o como combustible:

•Como moderador: se utiliza el agua pesada (DComo moderador: se utiliza el agua pesada (D22O) para que O) para que los neutrones bajen su velocidad y se pueda producir la reacción los neutrones bajen su velocidad y se pueda producir la reacción en cadena. En la mayoría de los casos se utiliza deuterio (D), en cadena. En la mayoría de los casos se utiliza deuterio (D), pero en otros casos se puede utilizar protio (H), es decir, agua pero en otros casos se puede utilizar protio (H), es decir, agua ligera (Hligera (H22O).O).

•Como combustible: aún está en fase de experimentación, Como combustible: aún está en fase de experimentación, pero en principio se utilizaría deuterio y tritio para generar una pero en principio se utilizaría deuterio y tritio para generar una reacción de fusión. Esto ocurre de forma natural en los núcleos reacción de fusión. Esto ocurre de forma natural en los núcleos estelares como el del Sol, dónde el plasma se encuentra a estelares como el del Sol, dónde el plasma se encuentra a millones de grados permitiendo así la fusión nuclear. millones de grados permitiendo así la fusión nuclear.

El hidrógeno ya se ha utilizado en la fusión nuclear, pero para El hidrógeno ya se ha utilizado en la fusión nuclear, pero para fines bélicos. De aquí vienen la bomba H, la bomba zar, etc. fines bélicos. De aquí vienen la bomba H, la bomba zar, etc.

Las bombas de hidrógeno tienen la “ventaja” de que no Las bombas de hidrógeno tienen la “ventaja” de que no poseen una masa crítica (masa de combustible a partir de la cual poseen una masa crítica (masa de combustible a partir de la cual una bomba de fisión puede estallar sin previo aviso), por lo cual una bomba de fisión puede estallar sin previo aviso), por lo cual pueden crearse bombas en teoría tan potentes como uno quiera.pueden crearse bombas en teoría tan potentes como uno quiera.

CURIOSIDADESCURIOSIDADES

• La mayor bomba de hidrógeno jamás fabricada fue La mayor bomba de hidrógeno jamás fabricada fue la bomba Zar, en la antigua URSSla bomba Zar, en la antigua URSS

• El famoso zeppelin Hindenburg estalló por un El famoso zeppelin Hindenburg estalló por un escape del hidrógeno que le hacía flotarescape del hidrógeno que le hacía flotar

• El agua puede estar compuesta de diferentes El agua puede estar compuesta de diferentes isótopos a la vez (DHO, TDO, THO, HTO,…) es lo isótopos a la vez (DHO, TDO, THO, HTO,…) es lo que se conoce como agua semi-superpesadaque se conoce como agua semi-superpesada

• El hidrógeno es una parte esencial de las El hidrógeno es una parte esencial de las flatulencias.flatulencias.

• El humo de los cohetes espaciales no es más que El humo de los cohetes espaciales no es más que agua, ya que se produce por una reacción entre el agua, ya que se produce por una reacción entre el Oxígeno y el hidrógenoOxígeno y el hidrógeno

OPINIÓN PERSONALOPINIÓN PERSONAL

Para mí hacer este trabajo ha sido una Para mí hacer este trabajo ha sido una muy buena experiencia, ya que es muy muy buena experiencia, ya que es muy original esta forma de hacerlo. Si bien original esta forma de hacerlo. Si bien implica ciertas complicaciones normales implica ciertas complicaciones normales cuando se habla de Internet, creo que cuando se habla de Internet, creo que este trabajo en conjunto nos puede este trabajo en conjunto nos puede ayudar un poco a comprender la materia ayudar un poco a comprender la materia de la que estamos hechos y de la que de la que estamos hechos y de la que esta hecho el Universo.esta hecho el Universo.