HIDROGENO

Q.F. JAVIER MARTINEZ

HISTORIA

Henry Cavendish,1776 en Londres: Corriente de vapor a través del cañón de un rifle.

3Fe(S) + 4H2O (g) ------Fe3O4(s) + 4H2 (g)

Se coloca en el grupo I –A de la tabla periodica

ESTADO NATURAL

El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, (92% de la materia conocida; del resto, un 7% es de He y solamente queda un 1% para los demás elementos).

En términos de masa, este constituye sólo alrededor del 0.9% de la corteza terrestre.

• Es el 10º elemento mas abundante en la corteza terrestre

• Agua (su compuesto mas abundante; cubre el 80% de la superficie del planeta), materia viva (hidratos de carbono y proteínas; constituye el 70% del cuerpo humano), compuestos orgánicos, combustibles fósiles (petróleo y gas natural), etc.

ESTRUCTURA CRISTALINA

HEXAGONAL.

ESTADO NATURAL

• No forma parte de la atmósfera.• Elemento más sencillo, solo

contiene un protón y un electrón.• Es incoloro, inodoro e insipido• Su configuración electrónica es

1s1

PROPIEDADES FISICAS

Inflamable.El H(1s1) forma hidruros iónicos.Gana 1 electrón de un metal.Hidruros covalentes: comparte electrones

con un átomo de otro no metal. H=1S2 . Normalmente se almacena el hidrógeno en

cilindros de acero bajo presiones de 120 a 150 atmósferas

PROPIEDADES FISICAS

# Atómico : 1 Densidad: 0.09 Peso Atomico: 1 Configuraciòn electronica: 1s1

Electronegatividad:2.1 Estructura Hexagonal Punto de fusión:-259ºC Punto de ebullición:-253ºC Estado de oxidación: -1,1

PROPIEDADES QUÍMICAS

Se parece a los metales alcalinos en que puede oxidarse hasta el ión H+.

Se parece a los halógenos en que forma el ión hidruro, que es isoelectrónico del helio.

Aunque por lo general es biatómico, el hidrógeno molecular se disocia a temperaturas elevadas en átomos libres.

H atómico es un agente reductor poderoso, aun a la temperatura ambiente.

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

PROPIEDADES QUIMICAS

Reacciona con los óxidos y los cloruros de muchos metales, (Ag, Cu, Pb, Bi, Hg, → metales libres.

WO3 + 3H2 -------- W + 3H2O

Reacciona tanto con metales como no metales → hidruros

NaH, KH, H2S y PH3.

HIDROGENACIÓN

Es la adición de hidrógeno a compuestos que contienen enlaces múltiples, en especial enlaces DOBLES Y TRIPLES.

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

Por exposición al aire, estas moléculas poliinsaturadas se oxidan y forman productos con sabores desagradables.

(aceite rancio).

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 isótopos. El PROTIO, el núcleo de cada átomo de hidrógeno

está compuesto de un protón. EL DEUTERIO, que está presente en la naturaleza

en una proporción de 0,02%, contiene un protón y un neutrón en el núcleo de cada átomo y tiene una masa atómica de dos.

EL TRITIO, un isótopo radiactivo e inestable, contiene un protón y dos neutrones en el núcleo de cada átomo y tiene una masa atómica de tres

ISOTOPOS DE HIDROGENO

Isótopo Símbolo

alternativo

Masa atómica

(u.m.a)

Átomos(%)

En naturaleza

1H1 H 1,007825 99,985

2H1 D 2,014102 0,0148

3H1 T 3,016049 1/1018 átomos 1H1

PROPIEDADES DE H2O y

D2O Propiedad H2O D2O

Masa molar g/mol 18 20

Punto Fusión 0 3,8

Punto de Ebullición 100 101,4

Densidad 4ºC g/cm3 1,000 1,108

ÁCIDO HIDRÁCIDO

HIDRÓGENO + NO METAL ÁCIDO HIDRÁCIDOVI-A :S, Se, Te Actúan con valencia -2VII-A :Cl, Br, I, F Actúan con valencia –1El Hidrógeno actúa con valencia +1Ejemplo:

H2S Ácido sulfihidrico

H2Se Ácido selenhídrico

H2Te Ácido telurhídricoHF Ácido fluorhídrico

HIDRUROS

HIDRURO METÁLICO: (H-1)METAL + HIDRÓGENO HIDRURO METALICO

MgH2, CaH2, NaH.

HIDRURO NO METALICO: (H +1)NO METAL+ HIDRÓGENOHIDRURO NO METÁLICO

HBr : Bromuro de hidrógeno

H2S : Sulfuro de Hidrógeno

NH3 : Amoniaco

HIDRUROS

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIALiH 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

OBTENCION DEL HIDROGENO1.- A partir de ácidos con metales.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

2.- A partir del gas amoniaco

descomponiéndose con el calor.

2NH3 → N2 + 3H2

3.- Por electrolisis.

2H2O → 2H2 + O2

OBTENCIÓN DEL HIDRÓGENO4.- Reacción de metales con ácidos.

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

Ca + H2SO4 ----- CaSO4 + H2 ↑

2Al + 6HCl ------ 2AlCl3 + 3H2 ↑

5.- Reacción de gas en agua.

CO(g) + H2O(s) ------ CO2 (g) + H2(g)

OBTENCIÓN DEL HIDRÓGENO6.- Descomposición térmica en la industria del

petróleo.

CH4 (g) ---------- C(s) + 2H2 ↑

catalizador

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

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

CH4(g) + H2O ------- CO + 3H2 ↑ (830ºC)

COMPUESTOS O MEZCLAS IMPORTANTES

H2O , NH3

Hidrocarburos: Petróleo, gasolina, aceites, lubricantes.

Tejidos vegetales leñosos, papel, almidones azucares, grasas, alcoholes, éteres, aldehídos

Hidruros metálicos y no metálicos.

APLICACIONES

El empleo más importante del hidrógeno es en la síntesis del amoniaco.

La utilización del hidrógeno está aumentando con rapidez en las operaciones de refinación del petróleo, como el rompimiento por hidrógeno (hydrocracking), y en el tratamiento con hidrógeno para eliminar azufre.

Como combustible de cohetes, en combinación con oxígeno o flúor, y como un propulsor de cohetes impulsados por energía nuclear. 

APLICACIONES

Se combina con nitrógeno en presencia de un catalizador formando amoníaco; con azufre formando sulfuro de hidrógeno; con cloro formando cloruro de hidrógeno y con oxígeno para formar agua.

La hidrogenación de aceites para producir grasas comestibles, la de la hulla para producir petróleo sintético, y la que tiene lugar en el refinado del petróleo, requieren grandes cantidades de hidrógeno.

El hidrógeno atómico produce peróxido de hidrógeno, H2O2.

APLICACIONES

Es el gas menos pesado que existe y se ha utilizado para inflar globos y dirigibles. Sin embargo, arde fácilmente y varios dirigibles, como el Hindenburg, acabaron destruidos por incendios .

También se usa el hidrógeno en sopletes para corte, fusión y soldadura de metales.

APLICACIONES

Con compuestos orgánicos, el hidrógeno atómico reacciona para generar una mezcla compleja de productos; con etileno, C2H4, por ejemplo, los productos son etano, C2H6, y butano, C4H10. El calor que se libera cuando los átomos de hidrógeno se recombinan para formar las moléculas de hidrógeno se aprovecha para obtener temperaturas muy elevadas en soldadura de hidrógeno atómico. 

HIDROGENO COMO COMBUSTIBLE VIABLE

2003 ISLANDIA 2004 EEUU INAUGURA PRIMERA

ESTACIÓN DE SERVICIO DE H.

Se trata de una serie de minivolúmenes equipados con un sistema de pilas de combustible que convierten el hidrógeno en electricidad y sólo emiten vapor de agua.

GRACIAS