octubre 17, 2021
hidrógeno

Hidrógeno

Hidrógeno

Propiedades físicas

Densidad/g dm-3: 76.0

(sólido, 11 K) 70.8

(líquido, b.p.) 0.08988

(gaseoso, 273 K)

Volumen molar/cm3mol-1: 13.26

(sólido, 11 K) 14.24

(líquido, b.p.) 22423.54

(gaseoso, 273 K)

Resistencia eléctrica/µΩcm: – (20 °C)

Número atómico: 1

Configuración electrónica: 1s1

Masa atómica relativa: [1.007 84, 1.008 11]

Grupo: 1

Electronegatividad: 2.2

Radio atómico / pm: 37.3

Periodo: 1

Estados de oxidación: -1+1

Energía de ionización

Primera energía de ionización/ kJ mol-1: 1312.06

Segunda energía de ionización/ kJ mol-1:

Tercera energía de ionización/ kJ mol-1:

Propiedades térmicas

Calor de fusión / kJ mol-1: 0.12

Conductividad térmica / W m-1K-1: 0.183

Calor de atomización / kJ mol-1: 216.003

Punto de ebullición / °C: 252.87

Calor de vaporización / kJ mol-1: 0.46

Punto de fusión / °C: -259.34

Datos cristalográficos

Grupo espacial: P63/mmc

Longitudes de la celda unidad/pm: a=377.6, c=616.2

Estructura cristalina: hexagonal

Abundancia de elemento

Corteza terrestre / ppm: 1400

Atmósfera / ppm: 0.53

Océanos / ppm: (H2O)

Isótopos

Isótopo Masa atómica relativa Porcentaje por masa (%)
1H 1.007825032(1) 99.985(1)
2H 2.014101778(1) 0.015(1)
3H 3.016049268(1) *

 

Potenciales estándar de reducción

Semirreacción Eo / V  
2H+ + 2e → H2(g) 0.000  
2H+ + 2e → H2(g) – 0.41 ([H+] = 10-7 mol dm-3)
2H+ + 2e → H2(g) – 0.005 (1 mol dm-3 HCl)
2H+ + 2e → H2(g) – 0.005 (1 mol dm-3 HClO4)
2H2O + 2e → H2(g) + 2OH – 0.83  
H2O2 + 2H+ + 2e → 2H2O +1.77  
HO2 + H2O + 2e → 3OH +0.88  
H2(g) + 2e → 2H – 2.25  

 

Se representa por la simbología H y posee número atómico 1 y es el elemento más liviano de la tabla periódica con una masa atómica igual a 1,00797. Se trata de un gas que no posee color ni olor, asimismo, resulta inflamable, no metálico e insoluble en agua. Habitualmente aparece en su representación molecular formando el gas diatómico H2 en condiciones normales.

Su ubicación dentro de la tabla periódica es cuestionable, pues, a causa de sus disímiles propiedades el hidrógeno no se puede situar en ningún grupo, aunque, con regularidad se hace en la Familia 1A (porque posee solo 1 electrón en la capa superior).

Aunque la mayor parte de la masa del universo no se constituye de bariones o elementos químicos, el hidrógeno representa el 75% de la materia visible del universo. Es el elemento más abundante de la tabla periódica.

Hallazgo del hidrógeno y usanza

El H2 (hidrógeno diatómico) fue el primero en producirse artificialmente. Este, logró su obtención mediante la mezcla de metales con ácidos fuertes. En este momento, el investigador no fue consciente acerca del hecho de que se encontraba en presencia de un elemento químico totalmente nuevo.

El filósofo natural, químico, físico e inventor Robert Boyle, en el año 1671 se topó nuevamente con el hidrógeno y describió la reacción que genera al encontrarse entre limaduras de hierro y ácidos diluidos.

Para 1766 ya se conocía el hidrógeno gaseoso como una sustancia discreta, y de tal forma quedaba registrado que el gas que se originaba en la relación metal/ácido como aire inflamable. Esta excelente revelación responde a las exploraciones del físico y químico británico Henry Cavendish (conocido por el experimento de Cavendish que más tarde contribuyó al descubrimiento de la constante de gravitación universal). En el año 1781 Cavendish descubrió también que el gas produce agua la quemarse, por ello este investigador posee créditos como descubridor del elemento químico.

El hidrógeno fue muy importante para el año 1783. De esta forma el elemento químico posibilitaba el ascenso de manera segura de los viajes aéreos luego de que Henri Giffard inventara el primer dirigible de hidrógeno retirado en el año 1852.

Para el inicio de la Primera Guerra Mundial, agosto de 1914, más de 35 000 pasajeros se habían trasladado mediante esta vía sin que quedase registrado ningún incidente grave. Esto se debe a que el conde alemán Ferdinand von Zeppelin suscitó la idea de emplear el hidrógeno en dirigibles rígidos, que posteriormente se llamarían zepelines, ocurriendo así el primer vuelo en el año 1900.

¿Dónde encontramos el hidrógeno?

El hidrógeno elemental resulta relativamente extraño en la Tierra y se genera de forma industrial a partir de hidrocarburos como el metano. Su origen deviene un hecho in situ, o sea, se adquiere en el lugar y el momento en que se necesita. Entre los métodos para obtener Hidrógeno se encuentra el de obtención mediante agua a través de un proceso de electrólisis, pero esta es una vía de mayor costo en comparación con la obtención mediante gas natural.

Ventajas y desventajas del uso del hidrógeno

  •         No contamina ni daña recursos naturales. Se adquiere del agua y al oxidarse se devuelve a la misma.
  •         Resulta más seguro que el combustible que está siendo reemplazado.
  •         Las celdas de combustible convierten la energía química directamente a electricidad con mayor eficiencia que ningún otro sistema de energía.
  •         La celda es prácticamente silenciosa cuando se encuentra en su estado de funcionamiento regular.
  •         Se puede elaborar las celdas de combustible en cualquier tamaño, tan pequeñas como para impulsar una carretilla de Golf o tan grandes como para generar energía para una comunidad.
  •         Al no tratarse de un combustible primario se incide en un gasto para la obtención.
  •         Los sistemas de almacenamiento resultan demasiado costosos y se han desarrollado muy poco
  •         Elevado gasto de energía en la licuefacción.
  •         Elevado precio del hidrógeno puro.

Aplicaciones del hidrógeno

Como combustible el hidrógeno se emplea directamente en motores de combustión interna, estufas, etc., o aprovecharse de la manera más eficiente en una celda de combustible, este uso resulta llamativo en la utilización masiva del hidrógeno puesto que de esta forma las celdas de combustible brindan limpieza, variabilidad, capacidad modular y alta eficacia en la transformación de la energía química a energía eléctrica.

Luego de los años 80, muchos países como Japón, Estados Unidos y Canadá han impulsado el desarrollo de investigaciones que permitan el uso de estas tecnologías para producir electricidad durante los vuelos espaciales. De aquí que montones de empresas en el mundo comercialicen las celdas de combustible en estaciones fijas y portátiles.

https://youtu.be/XX-N9q3_PNs

En el hidrógeno verde está la clave

En los últimos años y como alternativa a los problemas medioambientales que amenazan la vida de el planeta Tierra tal y como la conocemos el color verde llega al hidrógeno con el propósito de revolucionar la producción energética y solucionar el problema de la contaminación.

La idea de un planeta más libre de carbono no es para nada disparatada y en las nuevas investigaciones relacionadas con el Hidrógeno verde se encuentra la clave que muchos estudiosos han buscado a lo largo del tiempo, tal y como ha quedado reflejado en el último informe de Morgan Stanley Research.

Aunque aún su demanda es baja cada día su uso aumenta. Se prevé que en el futuro este hecho conlleva a que disminuyan los costos de producción y crezca el uso de energía renovable. De esta forma en el año 2030 la reducción sea aproximadamente de un 70% respecto a los niveles actuales.

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