Propiedades: H2

Propiedades del H2 

Por: Jesús Vázquez Díaz

El hidrógeno es un elemento químico representado por el símbolo H y con un numero atómico de 1. En condiciones normales de presión y temperatura, es un  gas diatómico (H₂) incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable. Con una masa atómica de 1,00794(7) u, el hidrógeno es el elemento químico más ligero y es, también, el elemento más abundante, constituyendo aproximadamente el 83'9% de la materia visible del universo.

En su ciclo principal, las estrellas están compuestas por hidrógeno en estado de plasma. El hidrógeno elemental es muy escaso en la tierra  y es producido industrialmente a partir de hidrocarburos como, por ejemplo, el  metano. La mayor parte del hidrógeno elemental se obtiene "in situ", es decir, en el lugar y en el momento en el que se necesita. El hidrógeno puede obtenerse a partir del agua por un proceso de electrolisis pero resulta un método mucho más caro que la obtención a partir del gas natural .

Sus principales aplicaciones industriales son  natural el  refinado de  combustibles fósiles (por ejemplo, el hidrocraking) y la producción de  amoniaco (usado principalmente para fertilizantes).

El isotopo del hidrógeno más común en la naturaleza, conocido como  protio (término muy poco usado), tiene un solo  proton y ningún  neutron. En los compuestos  ionicos, el hidrógeno puede adquirir  carga positiva (convirtiéndose en un  cation llamado  hidron, H⁺, compuesto únicamente por un  proton, a veces acompañado de algún  neutron); o carga negativa (convirtiéndose en un  anion conocido como  hidruro, H^-).

El hidrógeno puede formar compuestos con la mayoría de los elementos y está presente en el agua y en la mayoría de los compuestos orgánicos. Desempeña un papel particularmente importante en la química acido - base, en la que muchas reacciones conllevan el intercambio de protones (iones hidrógeno, H⁺) entre moléculas solubles. Puesto que es el único átomo neutro para el cual la ecuación de Schrödinger puede ser resuelta analíticamente, el estudio de la energía y del enlace del átomo de hidrógeno ha sido fundamental para el desarrollo de la mecanica cuantica.

Propiedades: H2

Por: Fernanda Barrón Lavalle

Hidrógeno, H₂: EL GAS VERDE

Descubierto por Henry Cavendish en 1766, el Hidrógeno debe su nombre a Lavoisier, quien combino el Griego Hydor, agua y genealógico para crearlo. Es el gas más ligero del mundo y por tanto no es atrapado por la gravedad de la Tierra.

El Hidrógeno solo se encuentra en la atmósfera a nivel de trazas; es sintetizado desde hidrocarburos (petróleo y derivados) y agua donde el Hidrógeno constituye la parte más ligera de la molécula de H2O. El Hidrógeno gas es incoloro, altamente inflamable, muy ligero, no permite la vida y reacciona fácilmente con otras sustancia químicas.

La Célula de combustible.

¡El sueño de todo el mundo de conducir un coche silencioso y no contaminante! El Hidrógeno es una energía limpia. Usado en una célula de combustible, combinado con oxígeno para producir eficientemente electricidad y no emitir nada….excepto agua.

Un reactivo apreciado en la Industria Química: Una excelente fuente de energía limpia.

Principales aplicaciones

• Industrias
  Aplicaciones

• Alimentos y bebidas
  El hidrógeno puro es utilizado para la producción de plásticos, poliéster y nylon.H₂ asimismo, es utilizado para la hidrogenación de aminos y ácidos grasos (aceites comestibles).

• Vidrio, Cemento y Cal
  El hidrógeno combinado con el nitrógeno es utilizado principalmente para la creación de atmósferas reductoras por debajo del baño de estaño en el proceso FLOAT.
  Se utiliza el hidrógeno para el tratamiento térmico (llama oxi-hidrogenada) del vidrio hueco y las preformas de fibra óptica.

• Industria de los metales
  Atmósfera reducida para los procesos de tratamientos térmicos

• Laboratorios & análisis
  El hidrógeno es utilizado como gas portador en cromatografía en la etapa gaseosa y en numerosas técnicas analíticas. Las más comunes son la utilización de llamas de detectores a ionización de llama (FID) o los detectores de fotometría de llama (FPD). Se utiliza también en analizadores de descarga de chispas, en la medición de hidrocarburos totales en las mezclas de hidrógeno.

• Soldadura, Corte y Recubrimiento
  Tratamiento térmico de diversos metales.

• Petróleo y gas
  Desulfuración de gas oil y nafta

• Electrónica
  El hidrógeno es usado como gas portador en procesos de semiconducción, sobre todo para las deposiciones de silicio o crecimientos de cristal y como gas de limpieza en las atmósferas de soldadura, así como para templar piezas de cobre. El uso de los gases que se forman (que es H ₂diluído en nitrógeno) permite prácticamente una eliminación completa del oxígeno y sus inconvenientes en medio de procesos en altas temperaturas.

• Espacio y Aeronáutica
  El hidrógeno es usado en su estado líquido como ergol para la propulsión de etapas criogénicas del cohete de Ariane.

Automotriz & transporte

Propiedades del H2

Peso Molecular

• Peso Molecular  : 2.016 g/mol

Fase Sólida

• Punto de fusión  : -259 °C
• Calor latente de fusión (1,013 bar, en el punto triple) : 58.158 kJ/kg

Fase líquida

• Densidad del líquido (1.013 bar en el punto de ebullición) : 70.973 kg/m³
• Equivalente Líquido/Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 844 vol/vol
• Punto de ebullición (1.013 bar) : -252.8 °C
• Calor latente de vaporización (1.013 bar en el punto de ebullición) : 454.3 kJ/kg

I

Punto Crítico

• Temperatura Crítica  : -240 °C
• Presión Crítica  : 12.98 bar
• Densidad Crítica  : 30.09 kg/m³

Punto triple

• Temperatura del punto triple  : -259.3 °C
• Presión del punto triple  : 0.072 bar

Fase gaseosa

• Densidad del gas (1.013 bar en el punto de ebullición) : 1.312 kg/m³
• Densidad del Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 0.085 kg/m³
• Factor de Compresibilidad (Z) (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 1.001
• Gravedad específica (aire = 1) (1.013 bar y 21 °C (70 °F)) : 0.0696
• Volumen Específico (1.013 bar y 21 °C (70 °F)) : 11.986 m³/kg
• Capacidad calorífica a presión constante (Cp) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.029 kJ/(mol.K)
• Capacidad calorífica a volumen constante (Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.021 kJ/(mol.K)
• Razón de calores específicos (Gama:Cp/Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 1.384259
• Viscosidad (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 0.0000865 Poise
• Conductividad Térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 168.35 mW/(m.K)

Misceláneos

• Solubilidad en agua (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 0.0214 vol/vol
• Concentración en el aire  : 0.00005 vol %
• Temperatura de Autoignición  : 560 °C

Propiedades H2

Por: Gustavo López Pérez

El hidrógeno es un elemento peculiar, el único que no pertenece a ninguno de los grupos de la tabla periódica, siendo representado unas veces con los metales alcalinos, otras veces con los halógenos, o simplemente aislado de todos ellos, aunque quizás, debido a su electronegatividad característica, la cual es mayor que las de los metales alcalinos, y menor que la de los halógenos, lo mejor sería colocarlo a mitad de camino entre ambos grupos. 

Las propiedades químicas del hidrógeno son: 

• En condiciones normales, el hidrógeno es un gas incoloro, inodoro y sin sabor 
• Es la molécula más pequeña conocida. 
• La densidad del hidrógeno es de 76 Kg./m^3, y cuando se encuentra en estado de gas, la densidad es de 273 kg./ L. 
• Posee una gran rapidez de transición, cuando las moléculas se encuentran en fase gaseosa. Debido a esta propiedad, hay ausencia casi total, de hidrógeno en la atmósfera terrestre. 
• Facilidad de efusión, así como también de difusión. 
• Optima conductividad calorífica 
• Punto de fusión de 14025 K. 
• Punto de ebullición de 20268 K 

Propiedades físicas del hidrógeno: 

• Tiene un peso atómico de 100974 uma. 
• Posee un estado de oxidación de +1, -1. 
• Completa su nivel de valencia con un electrón capturada, para así poder producir el anión H^-. 
• Se combina con los metales alcalinos y alcalinotérreos (menos con el berilio y magnesio), a través de enlaces iónicos. 
• Forma enlaces tipo covalentes, con los no metales. 
• Forma enlaces metálicos con los elementos de transición. 
• El hidrógeno, H^+, siempre se encuentra asociado a otro elemento, menos en el estado gaseoso. 
• Posee una estructura cristalina hexagonal. 
• Reacciona con la gran mayoría de los elementos de la tabla periódica. 

El dihidrógeno,  consigue licuarse a unos -253ºC, solidificando entorno a los -259ºC. El hidrógeno en estado gaseoso, no es demasiado reactivo, quizás esto sea debido a la elevada energía de enlace covalente que posee, H-H = 436 kJ.mol^-1. Este tipo de enlace es más fuerte que los enlaces que se forma el hidrógeno con la gran parte de los demás elementos no metálicos, como por ejemplo, la energía de enlace H-S, con un valor de solamente 347 kJ.mol^-1. Cabe recordar que solamente cuando las energías de enlace de los productos son símiles a la de los reactivos, o incluso mayores, es únicamente cuando es posible que se produzcan reacciones espontáneas. 

Una de estas reacciones, por ejemplo, es la combustión del dihidrógeno con el dioxígeno, con el fin de producir agua. Cuando el oxígeno y el hidrógeno en estado gaseoso se consiguen mezclar, produciéndose una chispa, la reacción es de carácter explosivo: 

2 H2 (g)  +  O2 (g) → 2 H2O (g) 

Esta reacción tiene que ser impulsada por la entalpía, pues hay una reducción de la entropía. Al sumar las energías de enlace, el fuerte enlace entre el O-H ( 464 kJ.mol^-1), lo que hace la reacción termodinámicamente factible. 

El dihidrógeno puede reaccionar con los halógenos, diminuyendo la rapidez de dichas reacciones, conforme se desciende en el grupo. En este grupo, la reacción del hidrógeno con el fluor es bastante violenta; dando como producto el fluoruro de hidrógeno: 

H2 (g)  +  F2 (g)  → 2  HF (g) 

La reacción del dihidrógeno, con el nitrógeno, se produce de manera muy lenta sin catalizador: 

3 H2 (g)  +  N2 (g) ↔ 2NH3 (g) 

Cuando se produce a altas temperaturas, el dihidrógeno reduce a algunos óxidos metálicos al elemental metal. Así, por ejemplo, el óxido de cobre (II) se ve reducido a cobre metálico: 

Δ 

CuO (s)  +  H2 (g) → Cu (s)  + H2O (g) 

Cuando se encuentra en presencia de un catalizador (que suelen ser paladio, o platino), el dihidrógeno reduce a triples y dobles enlaces de carbono-carbono, para sí, dejar los enlaces sencillos, como por ejemplo, el C2H4 (eteno), reduciéndose a C2H6: 

H2C = CH2 (g)  +  H2 (g) → H3C – CH3 (g) 

La reducción con dihidrógeno, se usa en la conversión de las grasas líquidas no saturadas (aceites de consumo), que poseen mucha cantidad de dobles enlaces carbono-carbono, en grasas sólidas saturadas, o parcialmente saturadas (como las margarinas), las cuales contienen menor cantidad de dobles enlaces carbono-carbono. 

El hidrógeno es una fuente de energía libre de carbono que se utiliza en células de combustible.