El elemento químico hidrógeno se clasifica como un no metal. Este elemento puede volverse metálico a presiones muy altas y fue descubierto en 1766 por Henry Cavendish.
Descubrimiento del Hidrógeno
Un experimento muy típico en las clases de química es agregar a un metal como el magnesio un ácido. El metal reacciona con el ácido, forma una sal y libera hidrógeno del ácido. El gas hidrógeno brota del líquido y los estudiantes lo recolectan en pequeñas cantidades para realizar más experimentos, como la ‘prueba del estallido‘.
La primera instancia registrada de hidrógeno producido por la acción humana fue en la primera mitad del siglo XVI, con un método similar al que se usa en las escuelas ahora. Teofrasto Paracelso, médico, disolvió hierro en ácido sulfúrico y observó la liberación de un gas. Se informa que dijo sobre el experimento: «El aire surge y estalla como un viento». Sin embargo, no describió ninguna de las propiedades del hidrógeno.
Turquet De Mayerne repitió el experimento de Paracelso en 1650 y descubrió que el gas era inflamable. Ni Paracelso ni De Mayerne propusieron que el hidrógeno pudiera ser un elemento nuevo. De hecho, Paracelso creía que solo había tres elementos: el tria prima (sal, azufre y mercurio ) y que todas las demás sustancias estaban formadas por diferentes combinaciones de estos tres. (¡A la química todavía le quedaba un largo camino por recorrer!)
En 1670, el científico inglés Robert Boyle añadió hierro al ácido sulfúrico. Mostró que el gas resultante (hidrógeno) solo se quemaba si había aire y que una fracción del aire (ahora lo llamaríamos oxígeno) se consumía en la combustión.
El hidrógeno fue reconocido por primera vez como un elemento distinto en 1766 por el científico inglés Henry Cavendish, cuando lo preparó haciendo reaccionar ácido clorhídrico con zinc. Describió el hidrógeno como “aire inflamable de los metales” y estableció que era el mismo material (por sus reacciones y su densidad) sin importar qué metal y qué ácido usara para producirlo. Cavendish también observó que cuando la sustancia se quemaba, producía agua.
El científico francés Antoine Lavoisier más tarde nombró al elemento hidrógeno (1783). El nombre proviene del griego ‘hidro’ que significa agua y ‘genes’ que significa formación: el hidrógeno es uno de los dos elementos que forman el agua.
En 1806, con el hidrógeno bien establecido como elemento, el químico inglés Humphry Davy empujó una fuerte corriente eléctrica a través del agua purificada.
Descubrió que se formaron hidrógeno y oxígeno. El experimento demostró que la electricidad podía separar las sustancias en sus elementos constituyentes. Davy se dio cuenta de que las sustancias estaban unidas por un fenómeno eléctrico; había descubierto la verdadera naturaleza del enlace químico.
Apariencia y Características
Efectos nocivos:
El hidrógeno es altamente inflamable y tiene una llama casi invisible, lo que puede provocar quemaduras accidentales.
Características:
- El hidrógeno es el elemento más simple de todos, y el más ligero. También es, con mucho, el elemento más común en el Universo. Más del 90 por ciento de los átomos en el Universo son hidrógeno.
- En su forma más común, el átomo de hidrógeno está formado por un protón, un electrón y ningún neutrón. El hidrógeno es el único elemento que puede existir sin neutrones.
- El hidrógeno es un gas incoloro e inodoro que existe, a temperatura y presión estándar, como moléculas diatómicas, H2.
- Arde y forma mezclas explosivas en el aire y reacciona violentamente con oxidantes.
- En la Tierra, la ubicación principal del hidrógeno está en el agua, H2O. Hay poco hidrógeno libre en la Tierra porque el hidrógeno es tan liviano que no es retenido por la gravedad del planeta. Cualquier hidrógeno que se forme eventualmente escapa de la atmósfera al espacio.
- Aunque el hidrógeno suele ser un no metal, se convierte en un metal líquido cuando se le aplican enormes presiones.
- Tales presiones se encuentran dentro de los planetas gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno. Se cree que el alto campo magnético de Júpiter (14 veces el de la Tierra) es causado por un efecto de dínamo resultante del hidrógeno metálico conductor de electricidad que circula a medida que el planeta gira.
Usos del Hidrógeno
- Grandes cantidades de hidrógeno se utilizan en el proceso de Haber-Bosch (producción de amoníaco), hidrogenación de grasas y aceites, producción de metanol, hidrocraqueo e hidrodesulfuración. El hidrógeno también se utiliza en la refinación de metales.
- El hidrógeno líquido se utiliza como combustible para cohetes, por ejemplo, impulsando el despegue y el ascenso a la órbita del transbordador espacial. El hidrógeno líquido y el oxígeno se mantienen en el gran tanque de combustible externo del transbordador.
- Los dos isótopos más pesados del hidrógeno (deuterio y tritio) se utilizan en la fusión nuclear.
- La economía del hidrógeno se ha propuesto como reemplazo de nuestra actual economía basada en hidrocarburos (petróleo, gas y carbón).
- La base de la economía del hidrógeno es que la energía se produce cuando el hidrógeno se quema con oxígeno y el único subproducto de la reacción es el agua.
- Por el momento, sin embargo, el hidrógeno para los automóviles propulsados por hidrógeno se produce a partir de hidrocarburos. Solo cuando las energías solar o eólica, por ejemplo, puedan utilizarse comercialmente para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, será posible una verdadera economía del hidrógeno.
Abundancia e isótopos del hidrógeno
- Abundancia corteza terrestre: 1400 partes por millón en peso (0,14%), 2,9% en moles.
- Abundancia sistema solar: 75% por peso, 93% por moles.
- Coste de producción, puro: 12€ por 100g.
- Coste de producción a granel: 1€ por 100 g
El hidrógeno se prepara comercialmente haciendo reaccionar vapor sobrecalentado con metano o carbono. En el laboratorio, el hidrógeno se puede producir por la acción de ácidos sobre metales como el zinc o el magnesio , o por la electrólisis del agua.
Isótopos: El hidrógeno tiene tres isótopos, 1H (protio), 2H (deuterio) y 3H (tritio). Sus dos isótopos más pesados (deuterio y tritio) se utilizan para la fusión nuclear. El protio es el isótopo más abundante y el tritio el menos abundante. El tritio es inestable con una vida media de aproximadamente 12 años y 4 meses. El hidrógeno natural es una mezcla de los dos isótopos 1 H y 2 H con abundancias naturales de 99,99 % y 0,01 % respectivamente.
Características químicas
| Símbolo | H |
| Número atómico | 1 |
| Valencia | +1 |
| Peso atómico | 1,00797 |
| Punto de ebullición (ºC) | -252,7 |
| Punto de fusión (ºC) | -259,7 |
| Densidad (Kg/m3) | 0,0899 |
| Estructura atómica | 1s1 |
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