El hidrógeno

1. HIDRÓGENO
2

2. ÍNDICE
CARACTERÍSTICAS GENERALES
ISÓTOPOS
ESTADO NATURAL
PROPIEDADES MAGNÉTICAS Y REACTIVIDAD
OBTENCIÓN
APLICACIONES

3. CARACTERÍSTICAS GENERALES
ETIMOLOGÍA
Del griego hydor (agua) y gennao
(engendrador) =creador de agua
debido a que al quemarlo originaba agua
DESCUBRIDOR
Henry Cavendish en 1776
10 de octubre de 1731, Niza, Francia-24 de febrero
de 1810, Londres, UK)

4. CARACTERÍSTICAS GENERALES
Las estrellas brillan porque están convirtiendo
grandes cantidades de hidrógeno en helio
Nuestro sol consume 600 millones de toneladas de
hidrógeno por segundo y las convierte en 596
millones de toneladas de helio
Es el más ligero de los gases, más que el helio
Por ello y por ser más barato, se utilizó en globos y
naves áreas dirigibles como el Hindenburg (que se
incendió en un aterrizaje)

5. CARÁCTERÍSTICAS GENERALES

6. CARACTERÍSTICAS GENERALES
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
1s1
ESTADOS DE OXIDACIÓN
+1 -1
Electrones que cede o gana un átomo
VALENCIA
1
Enlaces que forma el átomo

7. REACTIVIDAD
La energía de ionización del átomo de hidrógeno es
muy elevada por lo que:
Es difícil que pierda el electrón 1s1
Sin embargo, en ciertas condiciones:
Se genera un protón H+
Esta especie no es estable en fase líquida
Se conocen especies químicas que contienen asociadas un
protón como el H3O+
El átomo de hidrógeno presenta mas afinidad por los
electrones, formando el anión hidruro (H-)

8. CARACTERÍSTICAS GENERALES
GAS PARAMAGNÉTICO
MUY INESTABLE Y MUY VOLÁTIL
COMPENSACIÓN PARAMAGNETISMO
FORMACIÓN MOLÉCULA H2 1s2
GANANCIA 1e-  H- (hidruro)
COMPARTIR 1e-  Enlace covalente
DA LUGAR A COMBINACIONES:
IÓNICAS (hidruros H-)
MOLECULARES (hidruros enlace covalente)
METÁLICOS

9. ISÓTOPOS
MASA SÍMBOLO ABUNDANCIA NOMBRE
1 H 99,8 % PROTIO
2 D 0,015% DEUTERIO
3 T 10-18 (trazas)% TRITIO

10. ISÓTOPOS
Masa atómica: 1,0079 2,0141 3

11. ESTADO NATURAL
MOLÉCULA DIATÓMICA H2
GAS INCOLORO NO POLAR
MEZCLA H2 D2 HD
σs2
INSOLUBLE EN AGUA
POCO ABUNDANTE EN LA ATMÓSFERA
EN LA CORTEZA: 0,15 % en masa
PUESTO 10 POR ABUNDANCIA
ESTÁ COMBINADO
NO ES UNA MATERIA PRIMA
PROBLEMÁTICA DE OBTENCIÓN PARA SUS APLICACIONES

12. ESTADO NATURAL
ESTRELLAS
El Sol tiene aproximadamente un 75% de hidrógeno.
Este hidrógeno (mezcla de sus isótopos H, D, T), está
en forma de PLASMA
Por fusión termonuclear en el Sol, dos núcleos de
hidrógeno se unen para formar helio, liberando
gran energía que llega a la Tierra en forma de
radiación electromagnética

13. ESTADO NATURAL

14. ESTADO NATURAL
COMBINADO
El hidrógeno es bastante común en la naturaleza
En el agua constituye el 11 % de su peso total
El cuerpo humano, que es aproximadamente dos
terceras partes de agua, tiene un 10% de hidrogeno en
peso
Forma parte esencial de todos los organismos animales
y vegetales, en los cuales entra en combinación con
oxígeno, nitrógeno, carbono, etc.
Además, es un constituyente importante del petróleo y
de los gases combustibles naturales

15. ESTADO NATURAL

16. PROPIEDADES MAGNÉTICAS H2
DIAMAGNÉTICO ESPÍN ELECTRONES
DIAMAGNÉTICO O PARAMAGNÉTICO ESPÍN
PROTONES (nuclear)
 paramagnético orto hidrógeno
 diamagnético para hidrógeno
HAY UNA MEZCLA DE o y p-H2
Que depende de la temperatura
Bajas T +estable para hidrógeno (estado de menor energía)
Altas T +estable orto hidrógeno
T ambiente: 75 % orto/25% para

17. REACTIVIDAD
POCO REACTIVO
ELEVADA E enlace: 436,4 kJ/mol
NO POLAR
REACCIONA a T ambiente:
Elementos muy electronegativos: Flúor
EN PRESENCIA CATALIZADORES
Ni, Pd, Pt (absorben H2 en su red)
ACCIÓN DE LA LUZ
ELEVACIÓN TEMPERATURA (local)
Ej. FORMACIÓN DE H2O
TODO ESTO HACE QUE EL HIDRÓGENO SE COMBINE CON TODOS LOS ELEMENTOS
QUÍMICOS (SALVO CON EL GRUPO 18)

18. OBTENCIÓN
INDUSTRIAL
A PARTIR DEL METANO
Es el método mas empleado hoy en día
(alrededor del 70%)
La conversión del metano se puede efectuar
con vapor de agua sobre un catalizador según
las reacciones endotérmicas siguientes:
CH4 + H2O  CO + 3H2
CH4 + 2H2O  CO2 + 4H2

19. OBTENCIÓN
ELECTROLISIS DEL AGUA

20. ELECTROLISIS DEL AGUA

21. OBTENCIÓN
LABORATORIO
ZINC EN MEDIO ÁCIDO
Zn + 2H+  Zn2+ + H2 (2H)
HCl o H2SO4
METAL ALCALINO EN AGUA
Na + H2O  Na+ + OH- + H
ALUMINIO EN ÁLCALI
Al + 2OH-  AlO2
- + H2
HIDRURO IÓNICO EN AGUA
H- + H2O  OH- + H2

22. APLICACIONES HIDRÓGENO
Llavero y reloj de tritio
El tritio tiene un protón y
dos neutrones.
Cuando pierde un neutrón,
se libera un electrón y un
anti-neutrino
El electrón se dirige al
fosforescente y lo activa,
produciendo un color
Así, de forma continua,
durante unos 20 años
El color depende del
material fosforescente

23. APLICACIONES
Obtención del amoníaco
N2 + 3H2  2NH3
Obtención de metanol
CO + 2H2  CH3OH
Hidrogenación de ácidos grasos
Insaturados  saturados
Transformación industrial de aceites en grasas sólidas
Ácidos grasos trans (margarina sólida). Elevan el colesterol
Reducción de óxidos metálicos
Obtención metales
Hidrogenación sustancias orgánicas
Reducir grupos funcionales oxigenados
Adición a dobles y triples enlaces

24. APLICACIONES
BOMBA DE HIDRÓGENO

25. APLICACIONES
PILA DE HIDRÓGENO
TECNOLOGÍA ALTERNATIVA A LOS
COMBUSTIBLES FÓSILES
NO ES MATERIA PRIMA
HAY QUE OBTENER EL HIDRÓGENO
REACCIÓN:
H2 + 1/2O2  H2O + electricidad
Inversa a la electrolisis
La energía de la reacción química se
convierte en electricidad

26. Se genera una corriente eléctrica entre los dos electrodos
Reacción Total: H2+ 1/2 O2  H2O + electricidad
Tensión: 0,7 V por celda
PILA DE HIDRÓGENO
Agua