Oxígeno e Hidrógeno,pilares de la vida

OXIGENO E HIDROGENO
LAURA VALENTINA VELA LOAIZA
DIANA JARAMILLO
QUIMICA
10-1
INSITUCION EDUCATIVA EXALUMNAS DE LA PRESENTACION
IBAGUE-TOLIMA
2019

INTRODUCCIÓN
El oxígeno es un elemento químico de número atómico 8 y representado por el símbolo O.
Su nombre proviene de las raíces griegas, porque en la época en que se le dio esta
denominación se creía, incorrectamente, que todos los ácidos requerían oxígeno para su
composición y el hidrógeno es el elemento químico de número atómico 1, representado por
el símbolo H. Con una masa atómica de 1,00797, es el más ligero de la tabla periódica de
los elementos. Por lo general, se presenta en su forma molecular, formando el gas diatómico
H₂ en condiciones normales ambos siendo gases, y como todos sabemos los gases son gas
es el estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio, es decir, bajo
ciertas condiciones de temperatura y presión permanece en estado gaseoso. Principalmente
se compone por moléculas que no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el
vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras.
Entonces podría tratarse de una rara mezcla de alquimia, pero es la sencilla coincidencia de
dos elementos químicos la combinación única que se convierte en el pilar de la vida
planetaria.
La sustancia que fue el detonante de la vida y que garantiza su permanencia, goza de una
estructura molecular simple pero poderosa: el agua es un compuesto químico inorgánico
conformada por dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno, y donde cada átomo
de hidrógeno se encuentra enlazado al oxígeno por medio de un par de electrones. Por su
parte, el oxígeno cuenta con dos pares de electrones no enlazantes. A diferencia del
hidrógeno, el oxígeno es un átomo con alta electronegatividad, es decir que posee una alta
capacidad para atraer los electrones.
Dada la distribución irregular de su densidad electrónica, se dice que el agua es una molécula
polar: cerca del átomo de oxígeno posee una carga negativa en oposición a la carga positiva
cercana a los átomos de hidrógeno. La atracción entre estas cargas contrarias da lugar a lo
que se conoce como un enlace por puente de hidrógeno.
Propiedades físicas del agua como su alta temperatura de vaporización, una fuerte tensión
superficial y el hecho de ser un disolvente casi universal, son debidas a su polaridad y a su
capacidad de formar este tipo de enlaces por puentes de hidrógeno.

El agua combina con sales para formar hidratos, reacciona con los óxidos de los metales
formando ácidos y actúa como un catalizador en el que muchas moléculas pueden disolverse.
La química del agua no resulta nada compleja. La naturaleza sabe expresar su vitalidad a
través de la sencillez. El origen de una fórmula elemental de H2O logró convocar los
requerimientos necesarios para impulsar la vida a través de una sustancia que, por sencilla,
pareciera incomprensible.
Estos dos gases son indispensables para la vida y que además de encontrarse en el agua hacen
parte del aire el cual respiramos día a día ose las dos cosas fundamentales para nuestra vida
con los cuales sobrevivimos.

OBJETIVOS
Brindar términos de los gases
Reconocer el oxígeno y el hidrogeno como gases
Determinar características de las sustancias
Informarnos hacer de su importancia
Conocer los tipos de aplicación

MARCO TEORICO DEL OXIGENO
o ESTADO NATURAL: En condiciones normales el oxígeno es un gas incoloro,
inodoro e insípido; se condensa en un líquido azul claro. El oxígeno es parte de un
pequeño grupo de gases ligeramente paramagnéticos, y es el más paramagnético de
este grupo. El oxígeno líquido es también ligeramente paramagnético. El oxígeno se
encuentra en estado gaseoso formando moléculas diatómicas (O2) que a pesar de ser
inestables se generan durante la fotosíntesis de las plantas y son posteriormente
utilizadas por los animales en la respiración o en forma líquida en otros laboratorios.
o PROPIEDADES FISICAS: El oxígeno es más soluble en agua que el nitrógeno;
esta contiene aproximadamente una molécula de O2 por cada dos moléculas de N2,27
comparado con la proporción en la atmósfera, que viene a ser de 1:4. La solubilidad
del oxígeno en el agua depende de la temperatura, disolviéndose alrededor del doble
(14,6 mg•L−1) a 0 °C que a 20 °C (7,6 mg•L−1).1228 A 25 °C y 1 atmósfera de
presión, el agua dulce contiene alrededor de 6,04 mililitros (ml) de oxígeno por litro,
mientras que el agua marina contiene alrededor de 4,95 ml por litro.29 A 5 °C la
solubilidad se incrementa hasta 9,0 ml (un 50 % más que a 25 °C) por litro en el agua
y 7,2 ml (45 % más) en el agua de mar.
El oxígeno se condensa a 90,20 K (−182,95 °C, −297,31 °F) y se congela a 54,36 K
(−218,79 °C, −361,82 °F).30 Tanto el O2 líquido como el sólido son sustancias con
un suave color azul cielo causado por la absorción en el rojo, en contraste con el color
azul del cielo, que se debe a la dispersión de Rayleigh de la luz azul. El O2 líquido
de gran pureza se suele obtener a través de la destilación fraccionada de aire
licuado.31 El oxígeno líquido también puede producirse por condensación del aire,

usando nitrógeno líquido como refrigerante. Es una sustancia altamente reactiva y
debe separarse de materiales inflamables.
En condiciones normales de presión y temperatura (STP), el oxígeno se encuentra en
estado gaseoso formando moléculas diatónicas (O2). Al igual que el hidrógeno, no
posee propiedades organolépticas, es decir es incoloro, inodoro e insípido.
El oxígeno se condensa a -183oC en un líquido azul pálido. Se solidifica a -219oC en
un sólido blando azulado. Para ambos estados de agregación es muy paramagnético,
es decir, sus regiones más probables de encontrar electrones u orbitales.
Si se suministra energía al oxígeno diatómico se obtiene la otra forma alotrópica del
oxígeno conocida como ozono, de acuerdo con la reacción siguiente:
3Oo (g) → 2O3 (g)
La estructura de Lewis consideraba para el oxígeno presenta electrones sin pareja que
violentan la regla del octeto, pero justifican el carácter paramagnético del oxígeno
molecular, de acuerdo al cual el oxígeno es atraído por un campo magnético, tanto en
su estado gaseoso como en estado líquido.
El ozono no es magnético, por tanto, se le considera una estructura en la cual todos
los electrones están apareados.
El ozono tiene un olor fuerte y penetrante. Éste es más soluble en agua que el oxígeno
debido a que las moléculas del O3 son polares, sin embargo, las del O2 no lo son.
Si llevamos el ozono a una temperatura de -111.5 oC se convierte en un líquido azul
intenso de carácter fuertemente explosivo. El ozono es un agente oxidante fuerte. Sus
aplicaciones se basan, precisamente, en su fuerte carácter oxidante.
El ozono se usa como germicida, como decolorante de ceras, féculas, grasas y
barnices.

El oxígeno tiene tres isótopos estables y diez radiactivos. Los radioisótopos tienen
toda una vida media de menos de tres minutos.
o PROPIEDADES QUIMICAS:
o Nombre: Oxígeno
o Número atómico: 8
o Valencia: 2
o Estado de oxidación: - 2
o Electronegatividad: 3,5
o Radio covalente (Å): 0,73
o Radio iónico (Å): 1,40
o Radio atómico (Å)
o Configuración electrónica: 1s22s22p4
o Primer potencial de ionización (eV): 13,70
o Masa atómica (g/mol): 15,9994
o Densidad (kg/m3): 1.429
o Punto de ebullición (ºC): -183
o Punto de fusión (ºC): -218,8
o Descubridor: Joseph Priestly 1774
o El oxígeno ocupa el segundo lugar dentro de la escala de electronegatividad
(EN). Éste forma compuestos con todos los elementos excepto los llamados
metales nobles (oro, plata y platino), y los gases nobles (helio, neón y
aparentemente el argón).
o Las reacciones del oxígeno con otros elementos pueden ser de tres tipos:

Reacciones de combustión. La reacción de combustión es la reacción del
oxígeno del aire con un material combustible, como lo son los hidrocarburos.
Esta reacción es exotérmica, lo que significa que genera gran cantidad de
calor.
Reacciones de oxidación. La reacción de oxidación es la reacción del oxígeno
del aire con cualquier elemento de la tabla periódica, ya sea metálico o no
metálico. Al producto de una reacción de oxidación se llama óxido.
o En este sentido, existen dos tipos de óxidos:
Óxido Ácido o Anhídrido: éste tiene lugar cuando un no metal se combina
con el oxigeno y obedece a la siguiente ecuación:
No metal + oxígeno→ Óxido acido anhídrido.
o S + O2→ SO22 (dióxido de azufre)
o C + O2→ CO2 (dióxido de azufre).
o Óxido básico: Este tiene lugar cuando un metal se combina con el oxigeno y
obedece a la siguiente educación:
o Metal + Oxígeno→ Óxido básico.
4K+ O2→ 2K O2 (Óxido de potasio).
o Reacción con algunos de sus compuestos:
2BaO + O2→ 2Ba O2 (Peróxido de bario)
o COMBUSTION: En la combustión una sustancia química reacciona rápidamente
con oxígeno produciendo calor y luz. Los productos típicos de una reacción de

combustión son CO2, H2O, N2 y óxidos de cualquier otro elemento presente en la
muestra original.
Un ejemplo típico de combustión es la oxidación del metano según los procesos
Las reacciones de combustión a menudo transcurren mediante la formación de radicales
libres, moléculas o iones electrónicamente excitados que emiten fluorescencia dando
color a la llama, o también formando pequeñas partículas de sólido (ejem. carbón) cuya
incandescencia puede observarse.
La combustión es un proceso muy importante en nuestras vidas pues los combustibles se
usan como fuente de energía, gasolina, gas, etc., en los medios de transportes, coches,
aviones o en los hogares o industrias. Aunque hoy en día el proceso de la combustión
está bien entendido este proceso ha sido uno de los grandes enigmas desde los tiempos
antiguos hasta finales del siglo XVIII en que Lavoisier (1743– -1794) consiguió dilucidar
su naturaleza química.
Desde el punto de vista de la teoría clásica, la combustión se refiere a las reacciones de
oxidación que se producen de forma rápida, de materiales llamados combustibles,
formados fundamentalmente por carbono (C) e hidrógeno (H) y en algunos casos por
azufre (S), en presencia de oxígeno, denominado el comburente, y con gran
desprendimiento de calor.

Durante el siglo XVI, sí se sabía el efecto del calor sobre los metales y, en 1670, se
conocía la verdadera explicación del fenómeno: la oxidación. Pero el químico alemán
Becher divulgó la teoría del flogisto, ampliada y defendida por Stahl, afirmando que la
materia de muchos cuerpos estaba unida a un principio gaseoso llamado "flogisto"(del
griego = llama), que se escapaba de los cuerpos al arder o al ser calcinados. Que la
madera, el carbón, el aceite o el azufre ardían rápido, porque eran muy ricos en flogisto,
y si al calentar un metal se convierte en cal - que así llamaban a los óxidos -, ello se debía
a que el flogisto se había escapado, a pesar de que el peso de los restos era mayor, dejando
sin explicar el fenómeno de la supuesta pérdida experimentada por la sustancia.
En cualquier caso y al margen de la naturaleza de los ácidos, la contribución
extraordinaria de Lavoisier fue establecer inequívocamente que el principio de la
combustión de una sustancia consiste en una reacción química de dicha sustancia y el
oxígeno.
o LA LLAMA: Cuando se produce la combustión de un elemento inflamable en una
atmósfera rica en oxígeno, se observa una emisión de luz, que puede llegar a ser
intensa, denominada llama.
Todas las reacciones de combustión son muy exotérmicas y desprenden gran cantidad
de energía en forma de calor. La llama es provocada por la emisión de energía de los
átomos de algunas partículas que se encuentran en los gases de la combustión, al ser
excitados por el intenso calor generado en este tipo de reacciones.
Tipos de llamas
Atendiendo a cómo se incorpora el oxígeno a la llama, podemos distinguir:

Llamas de premezcla: Cuando el combustible y comburente van mezclados
previamente a la combustión, como en el caso de un mechero bunsen. En estas llamas
la combustión es más completa y permiten alcanzar mayores temperaturas,
presentando otras características como la tonalidad azul.
Llamas de difusión: Las llamas de difusión son las que se generan de forma natural
cuando se encuentran el combustible y el aire sin mezcla previa en un mismo lugar.
La difusión sería el momento en el que un gas inflamable se encuentra de forma
natural con el oxígeno del aire. La zona donde se produce este fenómeno se denomina
zona de reacción, no es muy extensa y es donde se produce la combustión.
Para que la llama comience y quede estable, se debe estabilizar el frente de llama.
Para ello, se debe coordinar la velocidad de escape de gases y de propagación de la
llama con la entrada de comburente (aire) y combustible.
El frente de llama marca la separación entre el gas quemado y el gas sin quemar.
Aquí es donde tienen lugar las reacciones de oxidación principales. El espesor del
frente de llama puede ir desde menos de 1mm hasta ocupar totalmente la cámara de
combustión. La propagación de la llama es el desplazamiento de ésta a través de la
masa gaseosa. Se efectúa esta propagación en el frente de llama Si la combustión se
efectúa con suficiente, oxígeno, es completa.
La llama que se produce en este caso tiene poco poder de iluminación, por lo que se
conoce con el nombre de llama de oxidación o llama oxidante, y el exceso de oxígeno
es suficientemente alto para oxidar a los metales. Si falta oxígeno, la combustión es
incompleta y la temperatura que se alcanza es más baja; en esta llama se reducen los
óxidos de algunos metales; la llama que se produce tiene una luminosidad

característica a causa de la incandescencia del carbón que no se quema por falta de
oxígeno. Esta llama se conoce con el nombre de llama de reducción.
o OBTENCIÓN: El oxígeno es el elemento más abundante en la naturaleza. Se
encuentra en estado libre en el aire en una proporción en volumen del 21% . La mayor
parte del Oxígeno se encuentra en forma de compuestos, sobre todo agua, óxidos,
silicatos y carbonatos. De los compuestos en los que se encuentra de manera natural
la mayoría son muy estables químicamente, por lo que no es posible utilizarlos todos
para su preparación. Existen distintos procesos que se utilizan para prepararlo,
utilizando el aire como materia prima se utiliza la Destilación Fraccionada del aire
líquido, permitiendo separar y obtener Oxígeno, Nitrógeno , Bióxido de Carbono y
Gases nobles. El otro proceso es la Electrólisis del Agua que permite obtener
Oxígeno.
Otras aplicaciones industriales son la soldadura y la fabricación de acero y metanol.
La medicina también hace uso del oxígeno suministrándolo como suplemento a
pacientes con dificultades respiratorias; y se emplean botellas de oxígeno en diversas
prácticas deportivas como el submarinismo o laborales, en el caso de acceder a
lugares cerrados, o escasamente ventilados, con atmósferas contaminadas (limpieza
interior de depósitos, trabajo en salas de pintura, etc.)
El oxígeno provoca una respuesta de euforia en los que lo inhalan, por lo que
históricamente se ha usado como divertimento, práctica que persiste hoy día. En el
siglo XIX también se utilizó, mezclado con óxido nitroso, como analgésico.

Método de Lavoisier: Consiste en el calentamiento de mercurio a 360 grados para
producir oxido de mercurio y luego descomponer el óxido.
Método Boussingault: Consiste en el calentamiento a 400 grados de óxido de bario con
lo cual se forma el dióxido de bario.
Electrolisis: En el agua en una disolución de hidróxido de sodio y utilizando electrodos
de hierro se descompone el agua dirigiéndose el oxígeno al electrodo positivo.
o APLICACIONES:
o Respiración: Las plantas y animales dependen del oxígeno para respirar. Los
humanos y animales inhalan oxígeno a los pulmones, o en el caso de los
anfibios, a través de las branquias o la piel. El oxígeno le da energía a las
células de la sangre antes de ser liberado como dióxido de carbono.
o En medicina: Suministrándolo como suplemento a pacientes con dificultades
respiratorias, El tratamiento no solo incrementa los niveles de oxígeno en la

sangre del paciente, sino que tiene el efecto secundario de disminuir la
resistencia al flujo de la sangre en muchos tipos de pulmones enfermos,
facilitando el trabajo de bombeo del corazón. La oxigenoterapia se usa para
tratar el enfisema, la neumonía, algunas insuficiencias cardíacas, algunos
desórdenes que causan una elevada presión arterial pulmonar y cualquier
enfermedad que afecte a la capacidad del cuerpo para tomar y usar el oxígeno
y se emplean botellas de oxígeno en diversas prácticas deportivas como el
submarinismo o laborales, en el caso de acceder a lugares cerrados, o
escasamente ventilados, con atmósferas contaminadas.
o En cohetes: En su forma líquida, el oxígeno es usado como un agente
desoxidante en misiles y cohetes. El tanque exterior de gasolina que se usa
para elevar a una nave espacial fuera del atmósfera contiene cerca de 145.000
galones de oxígeno líquido (548 884 litros) y cerca de 390.000 galones de
hidrógeno líquido (1.476.310 litros). Los dos elementos reacciones en los
motores principales para generar un impulso máximo de 512.000 libras
(232.239 kilos).
o Metalurgia: La producción del acero depende del oxígeno. Se usa en un horno
alto para convertir el carbono en dióxido de carbono, lo que reduce el óxido
de hierro en hierro puro. El oxígeno también es usado en los sopletes de corte
y soldadura. El oxígeno reacciona con el hidrógeno o el acetileno en los
sopletes, los que se pueden calentar a más de 5.000 grados F (2760 grados
centígrados). Estos sopletes pueden cortar o soldar la mayoría de metales.
o Ciencia: Los paleoclimatólogos miden la relación entre el oxígeno-18 y el
oxígeno-16 en los esqueletos y exoesqueletos de los organismos marinos para

determinar cómo era el clima hace millones de años. Las moléculas de agua
de mar que contienen el isótopo más ligero, el oxígeno-16, se evaporan a un
ritmo ligeramente mayor que las moléculas que contienen oxígeno-18 (un 12
% más pesado); esta disparidad se incrementa a bajas temperaturas. En
periodos con una temperatura global más baja, la nieve y la lluvia procedentes
de esa agua evaporada tienden a ser más ricas en oxígeno-16, mientras que el
agua marina que queda tiende a serlo en oxígeno-18. Los organismos marinos,
por tanto, incorporan más oxígeno-18 en sus esqueletos y exoesqueletos de lo
que harían en un medio más cálido. Los paleoclimatólogos también miden
directamente esta relación en las moléculas de agua de muestras de núcleo de
hielo que se han conservado durante varios cientos de miles de años.
o Los geólogos planetarios han medido las diferencias en la abundancia de
isótopos de oxígeno en muestras de la Tierra, la Luna, Marte y meteoritos,
pero no han estado lejos de poder obtener valores de referencia para las
relaciones entre isótopos del Sol, que se creen iguales a aquellas de la
nebulosa protocolar. Sin embargo, el análisis de una oblea de silicio expuesta
al viento solar en el espacio y devuelta a la Tierra por la sonda Génesis desveló
que el Sol tiene una proporción de oxígeno-16 mayor que nuestro planeta. La
medición implica que un proceso desconocido agotó el oxígeno-16 del disco
protoplanetario del Sol antes de la fusión de los granos de polvo que formaron
la Tierra
o Metalurgia: La producción de hierro en bruto, acero y refinación de cobre. En
estas áreas, el oxígeno es utilizado para enriquecer o reemplazar el aire e

incrementar la eficiencia de la combustión en la producción de metales
ferrosos y no-ferrosos.
o Química: En procesos químicos, para la oxidación del alqueno, para la
oxidación parcial del carbón y de aceite pesado para la producción de
numerosos químicos como óxido de etileno y dióxido de titanio. También es
utilizado para aumentar la capacidad de producción de muchos procesos de
oxidación.
o Sector de la automoción: El oxígeno se utiliza como gas para cortar plasma y
como servicio de gas para cortar laser; para procesos particulares se añade
pequeñas cantidades de gas protectivo.
o Soldadura industrial - Aplicaciones de oxiacetileno. En las técnicas de
soldadura, corte, corte térmico.
o Sector energía: El uso de oxigeno en reemplazo total o parcial del aire puede
incrementar el rendimiento, eficiencia y efectividad del costo en muchas áreas
y promueve la recuperación de dióxido de carbono de los hornos. Usualmente
se utiliza en boilers y calentadores, fermentadores industriales y procesos de
glasificación para mejorar la productividad.
o Producción de vidrio: El oxígeno es un gas industrial capaz de mejorar la
productividad y es usado para aumentar la combustión en el horneado del
vidrio y para reducir las emisiones de NOx. El uso de oxigeno en instalaciones
de producción de vidrio permite alcanzar altos niveles de transparencia.
o Tratamiento de agua potable y aguas residuales: El oxígeno integra o hasta
reemplaza el aire en los tanques de aireación, para maximizar la capacidad de

tratamiento, minimizar las emisiones de compuestos orgánicos volátiles,
olores, reducción de espuma y aumenta la flexibilidad.
o Producción de ozono: El oxígeno se utiliza en sistemas dedicados a la
producción de ozono.
o Producción de papel: Como gas industrial, el oxígeno permite respetar las
estrictas regulaciones ambientales aplicables a procesos de des lignificación,
extracción oxidativa y tratamiento de aguas residuales.
o Esterilización: El oxígeno también es comúnmente utilizado en el sector
médico donde no hay condiciones especiales de esterilización. Un ejemplo
puede ser en equipos como la cámara hiperbárica, ambientes sellados donde
el oxígeno es difundido con nitrógeno y otros gases. La terapia de oxígeno
hiperbárico, comúnmente llamada OTI, denota la administración de oxígeno
al ambiente donde la presión es más alta que la atmosférica. En estas
aplicaciones, las válvulas ODE pueden ser utilizadas como soporte a la
administración de oxígeno, sin embrago no representan un elemento de
seguridad para el paciente.
o USOS:
o El uso del oxígeno como medicamento y con un grado de pureza igual o
superior al 99,5 % es utilizado en entornos sanitarios para el tratamiento de
hipoxia, en anestesia y reanimación, nebulización de medicamentos y
cefaleas en racimo o tipo cluster.

o El oxígeno también es básico en la Atención Domiciliaria : tratamiento de
afecciones respiratorias, soporte ventilatorio y control de posibles alteraciones
en la oxigenación del organismo.
o Apoyo vital y uso recreativo
o En los trajes espaciales se usa O2 a baja presión.
o Una aplicación notable del O2 como gas respirable de baja presión se
encuentra en los trajes espaciales modernos, que envuelven el cuerpo de sus
ocupantes con aire presurizado. Estos dispositivos usan oxígeno casi puro a
una presión de alrededor de un tercio de la común, lo que da como resultado
una presión parcial normal en el O2 de la sangre. Este intercambio de oxígeno
de alta concentración para una baja presión es necesario para mantener la
flexibilidad de los trajes espaciales.
o Los buceadores y los tripulantes de submarinos también usan O2
artificialmente proporcionado, pero la mayoría usan una presión normal o una
mezcla de oxígeno y aire. El uso de O2 puro o casi puro en buceo a presiones
por encima del nivel del mar se limita generalmente a los descansos,
descompresiones y tratamientos de emergencia a relativamente poca
profundidad (~6 metros o menos). El buceo a mayor profundidad requiere una
dilución significativa de O2 con otros gases, como nitrógeno o helio, para
ayudar a prevenir el efecto de Paul Bert (toxicidad del oxígeno).
o Los escaladores de montaña y los que viajan en aviones no presurizados a
veces tienen un suplemento de O2. Los pasajeros de aviones comerciales
(presurizados) tienen un suministro de O2 para emergencias, que les es puesto
automáticamente a su disposición en caso de despresurización de la cabina.

Una pérdida repentina de presión en la cabina activa generadores químicos de
oxígeno sobre cada asiento y hace caer máscaras de oxígeno. Al tirar de la
máscara para comenzar el flujo de oxígeno, tal y como indican las
instrucciones de seguridad, se fuerzan las limaduras de hierro en el clorato de
sodio dentro del recipiente. Se produce, entonces, un chorro constante de
oxígeno debido a la reacción exotérmica.

MARCO TEORICO DEL HIDROGENO
o ESTADO NATURAL: El hidrógeno es un elemento químico de aspecto incoloro
con número atómico 1. Su símbolo es H y pertenece al grupo de los no metales y su
estado habitual en la naturaleza es gaseoso. El hidrógeno está situado en la posición
1 de la tabla periódica. El hidrógeno es el elemento más abundante del Universo. En
efecto, la mayoría de las estrellas son predominantemente de hidrógeno (el Sol tiene
aproximadamente un 90% de hidrógeno). En cuanto a la Tierra, su abundancia es
menor. En estado libre, se encuentra en pequeñas cantidades en la atmósfera, así como
en los gases que se desprenden de los volcanes y de los yacimientos de petróleo. En
combinación, por el contrario, el hidrógeno es bastante común: en el agua constituye
en 11,2% de su peso total; el cuerpo humano, que es aproximadamente dos terceras
partes de agua, tiene un 10% de hidrogeno por peso; forma parte esencial de todos
los organismos animales y vegetales, en los cuales entra en combinación con oxígeno,
nitrógeno, carbono, etc. Finalmente, es un constituyente importante del petróleo y de
los gases de combustibles naturales.
o PROPIEDADES FISICAS: El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido a
temperatura ambiente. Es el elemento más liviano que existe, siendo
aproximadamente 14 veces menos pesado que el aire. Su molécula consiste de dos
átomos de hidrógeno (H2) unidos por un enlace covalente. Posee tres isótopos, de los
cuales el más abundante es el Protio (99.985%); el Deuterio tiene una abundancia de
0,02% y el tritio es tan escaso que de cada 109 átomos de hidrógeno hay uno de tritio.
El hidrogeno es fácilmente absorbido por ciertos metales finamente divididos, siendo
los principales paladio, platino y oro. Por ejemplo, uno volumen de paladio finamente

dividido puede adsorber aproximadamente 850 volumen es de Hidrógeno a
temperatura ambiente. El hidrógeno absorbido es muy activo químicamente.
o Estado ordinario Gas
o Densidad 0,0899 kg/m3
o Punto de fusión 14,025 K (-259 ℃)
o Punto de ebullición 20,268 K (-253 ℃)
o Punto de inflamabilidad 255 K (-18 ℃)
o Entalpía de vaporización 0,8985 kJ/mol
o Entalpía de fusión 0,1190 kJ/mol
o Presión de vapor 209 Pa a 23 K
o Punto crítico 23,97 K (-249 ℃)
o 1,293·106 Pa
o Volumen molar 22,42×10-3 m3/mol
 PROPIEDADES QUIMICAS: Químicamente, el hidrogeno es capaz de
combinarse con la mayoría de los elementos cuando se tienen las condiciones
adecuadas. El hidrogeno tiene gran afinidad con el oxígeno, con el cual se
combina en frío muy lentamente, pero en presencia de una llama o de una
chispa eléctrica lo hace casi instantáneamente con explosión. Por esto, las
mezclas de hidrógeno y aire deben manejarse con mucha precaución. La
reacción es:

La ecuación anterior nos indica la gran cantidad de energía desprendida por la
reacción.
Una propiedad muy importante del hidrógeno es su poder reductor. En efecto, a altas
temperatura el hidrógeno reacciona con algunos óxidos reduciéndolos.
Este poder reductor, que se base en la tendencia del hidrógeno a oxidarse al estado de
oxidación +1, tiene además aplicación en muchos procesos químicos.
Piensa en nuestro sistema solar, como la representación de un átomo. El sol es el
núcleo y los planetas exteriores son los electrones que lo circundan. En el caso del
hidrógeno, existe un protón, (sol) y un electrón (el planeta Mercurio).
El hidrógeno es el único elemento en la tabla periódica sin un neutrón en el núcleo.
Esto es lo que distingue a un átomo de hidrógeno de los demás. Al hidrógeno también
se le asigna el número 1. Esto se relaciona con el número de protones en su núcleo.
De acuerdo con Anthony Carpi, Ph.D. en aprendizaje de la visión, el hidrógeno es
también el átomo más pequeño, con una medida de 5 x 10-8 mm. Para imaginar ese
tamaño Carpi dice que es como tomar "... casi 20 millones de átomos de hidrógeno
para hacer una línea, tan larga como este guión -".
Las propiedades físicas de hidrógeno hacen que sea un elemento que se une
fácilmente con otros átomos, formando moléculas, incluso consigo mismo. Y de
acuerdo con David L. Bergman de Common Sense Science "... átomos individuales,
independientes de hidrógeno son inestables y no existes". Es por ello que el hidrógeno
se encuentra generalmente en forma molécular. La composición de hidrógeno se
encuentra con un protón y un electrón.
o La unidad de masa atómica del hidrógeno, o la UMA: El peso del hidrógeno,
(masa), proviene del protón en el núcleo y el electrón, calculados en base a

los hallazgos del átomo de carbono-12 que es igual a 1.9926 x 10-23g. La
unidad de masa atómica del hidrógeno es 1,00794 y proviene del protón de
hidrógeno y del electrón, así como del isótopo de hidrógeno, deuterio, que
tiene un protón y un neutrón en el núcleo.Esta masa, o peso, es el promedio
de hidrógeno de ocurrencia natural, y su isótopo, de acuerdo con Chemistry
Review
o Los isótopos de hidrógeno: Los isótopos de hidrógeno son protio, deuterio y
tritio. Éstos son los únicos isótopos de todos los elementos que usan diferentes
nombres de acuerdo al Laboratorio Nacional de Los Álamos. Los isótopos son
una variante del átomo original en que el número de neutrones en el núcleo
varía. El deuterio, también conocido como agua pesada, se utiliza en reactores
nucleares para reducir la actividad de neutrones, las partículas responsables
de separar átomos. El tritio se utiliza en la producción de bombas
termonucleares en reacciones de fusión en las que dos átomos se fusionan
liberando enormes cantidades de energía.
o El hidrógeno, combustible de las estrellas: El hidrógeno es el elemento que
alimenta las estrellas en el universo a través de un proceso llamado fusión.
Esta misma reacción también tiene lugar cuando detonan bombas nucleares.
En el caso de las estrellas, la fusión de átomos de hidrógeno en helio produce
la tremenda energía se encuentra en este tipo de reacción.
o es el elemento químico de número atómico 1, representado por el símbolo H.
Con una masa atómica de 1,00797,1 es el más ligero de la tabla periódica de
los elementos. Por lo general, se presenta en su forma molecular, formando el

gas diatómico H2 en condiciones normales. Este gas es inflamable, incoloro,
inodoro, no metálico e insoluble en agua.
o COMBUSTION: El combustible de hidrógeno es un combustible de emisión cero
que usa celdas electroquímicas o la combustión en motores internos, para propulsar
vehículos y dispositivos eléctricos. También es usado en la propulsión de naves
espaciales y potencialmente puede ser producido en masa y comercializado para su
uso en vehículos terrestres de pasajeros y aeronaves.
El hidrógeno está ubicado en el primer grupo y el primer período de la tabla periódica,
es el primer elemento de la tabla periódica, convirtiéndolo en el elemento más liviano
en el universo. El hidrógeno no es ni un metal ni un no metal, pero aún es considerado
un no metal. Actúa como un metal cuando es comprimido a altas densidades.
Dado que el gas de hidrógeno es tan ligero, se eleva en la atmósfera y por lo tanto
raramente es encontrado en su forma pura, H2.1 En una llama de gas de hidrógeno
puro, quemándose en el aire, el hidrógeno (H2) reacciona con el oxígeno (O2) para
formar agua (H2O) y liberar calor.
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)
Si se produce en el aire atmosférico en vez de oxígeno puro (como normalmente es
el caso), la combustión del hidrógeno puede producir pequeñas cantidades de óxido
de nitrógeno, junto con el vapor de agua.
El calor de la combustión le permite al hidrógeno actuar como combustible. Sin
embargo, el hidrógeno es un vector energético, como la electricidad, no un recurso
de energía. Las empresas de energía primero deben producir el gas de hidrógeno y
esa producción induce impactos ambientales. La producción de hidrógeno siempre
requiere más energía que la que puede ser recuperada del gas como un combustible

en forma posterior. Esta es una limitación de la ley física de la conservación de la
energía.
El sistema energético actual basado en los combustibles fósiles parece, cada día que
pasa, más insostenible. Las reservas son cada vez más escasas y los precios, debido
fundamentalmente a la aceleración económica de China y la India, y a la recesión en
el resto del mundo, más inestables. Si a todo esto se le une la creciente preocupación
por el medio ambiente, se convierte en urgente la necesidad de un nuevo modelo
energético.
Los planes estratégicos de la mayoría de los países incluyen al hidrógeno como vector
energético del nuevo modelo. El atractivo del hidrógeno radica en la variedad de
métodos para producirlo y en la diversidad de sistemas de generación de energía para
utilizarlo. Posiblemente, las pilas de combustible sea la tecnología que más interés ha
despertado debido a una mayor eficiencia en el proceso electroquímico, el nivel de
emisiones cero y el silencioso funcionamiento de las mismas. Como desventaja, su
lento desarrollo, su escasa vida útil y su elevado precio, hacen inviable, actualmente,
su competencia con las energías convencionales. En este punto, la adaptación de
motores de combustión y turbinas de gas para su funcionamiento con hidrógeno
comienza a ser atractiva como parte fundamental del futuro sistema energético.
El gran potencial de las tecnologías basadas en la combustión del hidrógeno radica
en el aprovechamiento de la estructura industrial actual. Tanto los motores de
combustión interna como las turbinas de gas son sistemas de generación de alta
fiabilidad y limitado desembolso inicial, debido, fundamentalmente, al gran
desarrollo industrial que han tenido durante las últimas décadas. Frente a las pilas de

hidrógeno, con sistemas de producción aún artesanales, los sistemas de generación de
energía basados en la combustión de gas tienen un gran respaldo industrial.
En la actualidad, marcas constructoras de automóviles, como Mazda y BMW, se están
posicionando para el empleo del hidrógeno en motores de combustión interna,
proponiendo sistemas duales que permiten la utilización de combustibles fósiles o
hidrógeno dependiendo de las circunstancias. En el mundo de las turbinas de gas, los
proyectos no se encuentran en un estado tan avanzado, y aunque existen en el mundo
turbinas de tamaño medio quemando combustibles ricos en hidrógeno, los proyectos
que contemplan al hidrógeno como único combustible son escasos. Únicamente el
proyecto de ENEL en Fusina incluye la construcción de una turbina de gas que opere
íntegramente con hidrógeno aunque países como Corea (proyectos a pequeña escala),
Japón (programa WE-NET) y Estados Unidos (proyecto Hydrogen Turbine
Development) son los más punteros en esta nueva tecnología.
Las pruebas realizadas en motores de combustión interna dan como resultados
mejores eficiencias en la combustión que los motores convencionales debido a la
elevada difusividad que permite mezclas combustible-aire más homogéneas, al
amplio intervalo de inflamabilidad con el que se consigue una combustión más
completa y limitar la temperatura final de la combustión, y la alta temperatura de
auto-ignición que permite mayor relación de compresión.
El inconveniente es que las propiedades que hacen del hidrógeno un combustible muy
atractivo para su utilización en motores de combustión interna, se traducen en
problemas para obtener una combustión controlada. La pequeña distancia de apagado,
la baja energía de ignición y la alta velocidad de la llama, dan como resultado
fenómenos indeseables en la combustión que, generalmente, se traducen en una

combustión anómala. Estas anomalías incluyen la combustión superficial y el
retroceso de la llama, además de problemas de autoencendido. La mayoría de estos
problemas pueden ser controlados con un exceso de aire en la mezcla, mejoras en el
sistema de refrigeración que eviten zonas calientes, recirculación de los gases de
escape o inyección de agua.
En cuanto a las turbinas de gas operadas con hidrógeno, el gran potencial de las
mismas asociadas a la generación vapor en ciclos combinados lo convierten en la
tecnología más prometedora con el inconveniente de las altas temperaturas
alcanzadas en la reacción de hidrógeno con aire. El rango de temperatura alcanzado
en la llama (2500 – 3000 ºK) suponen un gran problema debido a que la tecnología
de materiales actual no ha conseguido sintetizar materiales capaces de aguantar
durante periodos de tiempo prolongados temperaturas tan elevadas. Para solventar
este problema se suele recurrir a la inyección de agua adicional, lo que permite ajustar
la temperatura de la combustión.
Además de todo lo enunciado, se debe tener en cuenta las particularidades del
hidrógeno. Su principal fortaleza como combustible es el nivel de emisiones cero que
se puede lograr teniendo en cuenta que el único producto de la combustión, o de la
reacción química de hidrógeno con oxígeno, es vapor de agua, y su principal debilidad
es su baja densidad energética en términos volumétricos (energía / volumen) lo que
conlleva la necesidad de grandes volúmenes de acumulación.
En mi opinión, el nivel de emisiones “cero” de los motores de combustión de
hidrógeno, sumado a que estructuralmente se podrían utilizar los sistemas de
combustión actuales (con pequeñas modificaciones) lo que abarataría los costes de
fabricación y aumentaría la vida de funcionamiento de los equipos, hace que los

motores de combustión con hidrógeno puedan desempeñar un papel protagonista en
un nuevo modelo energético a corto plazo.
o LA LLAMA: El hidrógeno es inflamable en el aire en un amplio rango de
concentraciones y arde, en ausencia de impurezas, con una llama casi invisible. el
hidrógeno, para concentraciones medias, tiene una velocidad de llama mayor que
otros combustibles. El hidrógeno cuando se combina con el aire o el oxígeno y se
enciende puede quemará en el agua. El hidrógeno también puede reaccionar con otros
agentes oxidantes, por ejemplo, cloro o gas de la risa. Cuando el hidrógeno se
combina con un agente oxidante y luego se enciende, el proceso de combustión puede
ser explosivo. Si este proceso se lleva a cabo en una sala cerrada, con un aumento
rápido de presión, puede ser muy destructivo, y tiene lugar a causa del calor generado.
Los niveles de concentración en el que el hidrógeno puede reaccionar con el aire a
presión normal y temperatura normales, en comparación con otros gases
combustibles, es muy amplia (el límite inferior de explosividad (LEL) es del 4 vol .-
%, siendo el límite superior de explosividad (UEL) del 75,6 vol .-%). Las mezclas de

Hidrógeno / aire se encienden a través de las fuentes de ignición que contienen muy
poca la energía. La menor cantidad de energía necesaria para encender el hidrógeno
es 0.019 mJ que sólo es 1/10 de la de gas propano. Por ejemplo, partículas de
herrumbre, que han sido transportados por una corriente rápida de hidrógeno puede
desarrollar la chispa de encendido a través de la carga electrostática o por golpear un
objeto. Debido a que es difícil de reconocer o probar ésta la fuente de ignición, se
cree injustamente que el hidrógeno es capaz de auto - encenderse. Una llama de
hidrógeno es muy clara y no se puede ver la luz del día. Otras indicaciones deben ser
utilizados, por ejemplo, un trozo de papel en el área afectada. Por supuesto, el
hidrógeno líquido tiene las mismas propiedades químicas como el hidrógeno gaseoso.
Sin embargo, la capacidad de reaccionar con el oxígeno se reduce un poco debido a
las bajas temperaturas.
o OBTENCIÓN: El hidrógeno se obtiene mediante diversos procesos:
o electrólisis
o reformado
o gasificación
o ciclos termoquímicos
o producción biológica
o Electrólisis: La electrólisis es un proceso que consiste en la descomposición del agua
a través de la utilización de la electricidad. Este proceso industrial tiene sus ventajas,
pues es fácilmente adaptable ya sea para grandes o pequeñas cantidades de gas,
consiguiéndose un hidrógeno de gran pureza. La electrolisis también posee la ventaja
de poder combinarse y relacionarse de manera óptima con las energías renovables
con el fin de producir H2.

o Reformado: El reformado, consiste en la reacción de los hidrocarburos con la
presencia de calor y vapor de agua. Dicho método permite producir grandes
cantidades de hidrógeno con un bajo coste, partiendo del gas natural. Como
desventaja de éste método, podemos decir, que a pequeña escala no es muy rentable
ni comercial, y el hidrógeno producido suele contener impurezas, siendo incluso en
ciertas ocasiones necesaria la limpieza posterior, o la realización de reacciones
secundarias, con el fin de intentar purificar el producto de hidrógeno. Se suele
relacionar fácilmente con la fijación del CO2, o almacenamientos de carbono, lo que
hace que las emisiones del CO,incluido su proceso de fijación, supongan un problema
para este método, pues genera una serie de costes adicionales.
o Gasificación: El hidrógeno a través del proceso de gasificación, se obtiene a partir de
hidrocarburos pesados y la biomasa, obteniéndose además del hidrógeno, gases para
reformado, a partir de las reacciones del vapor de agua y el oxígeno. Este método es
muy adecuado cuando se trata de hidrocarburos a gran escala, pudiendo ser usados el
carbón, los combustibles sólidos, y líquidos. El hidrógeno obtenido por gasificación,
presenta semejanzas con otros derivados sintéticos de la biomasa, produciendo
competencia entre ellos. La gasificación de la biomasa es aún hoy en día objeto de
estudio, y posee implicaciones y limitaciones pues necesita grandes extensiones de
terreno.
o Ciclos termoquímicos: Este proceso utiliza el calor de bajo coste producido de la alta
temperatura que procede de la energía nuclear o también de la energía solar
concentrada. Es un proceso bastante utilizable y atractivo cuando se habla de gran
escala, al tener bajo coste económico, y no emitiendo gases de carácter invernadero,
pudiendo ser usado en la industria pesada o incluso en el transporte. Existen distintos

proyectos de colaboraciones internacionales para investigar y desarrollar este método.
Hoy en día, aún falta mayor investigación sin fines comerciales.
o Producción biológica: Las bacterias, y las algas, producen hidrógeno de manera
natural y directa, cuando se encuentran en determinadas condiciones. Este proceso,
durante los últimos años, ha sido muy estudiado, debido a su gran potencial, pero hay
que decir que es un proceso bastante lento de obtención del hidrógeno, y además se
necesitan grandes superficies, sin mencionar que la gran mayoría de los organismos
apropiados para éste método, no se han encontrado todavía, aunque es un proceso en
pleno estudio y desarrollo.
 APLICACIONES: Pero más allá de su importancia en el mundo natural,
es también reconocida su enorme importancia industrial y su obtención y
disponibilidad son factores limitantes en la industria asociada a este
elemento. Elevadas cantidades de hidrógeno son necesarias en industrias
químicas y petrolíferas, en el bien conocido proceso de “Harber” para la
producción de amoníaco, el quinto compuesto que presenta la mayor
producción industrial actual. Además del amoníaco, el hidrógeno también
es utilizado en la hidrogenación de la grasa y aceites, hidroalquilaciones,
hidrosulfuración, hidrockacking, así como en la producción de metanol
entre otras. El hidrógeno actualmente está siendo testeado como fuente de
energía “limpia” para la utilización en transportes. La reacción del
hidrógeno con el oxígeno, para producir agua realizada en células de
combustibles es una de las formas más promisoras para generar energía
para automóviles, evitando la liberación de gases con efecto invernadero,
al contrario de lo que sucede con los motores actuales que utilizan la

combustión de hidrocarburos de origen fósil. Otra buena promesa que nos
reservaba el hidrógeno a nivel de energía es la fusión nuclear. Este proceso
que alimenta la mayor parte de las estrellas que brillan en el firmamento,
produce Helio (He) a partir de núcleos de hidrógeno, liberando enormes
cantidades de energía. Esta reacción, que ya fue utilizada en su forma
“descontrolada” en las bombas de hidrógeno, si fuera llevada delante de
una forma controlada y responsable, podrá permitir tener una fuente de
energía casi inagotable.
Otras aplicaciones relevantes del hidrógeno son:
o Producción de ácido clorhídrico (HCl)
o Combustible para cohetes
o Enfriamiento de rotores en generadores eléctricos en usinas de energía, visto que
el hidrógeno posee una elevada conductividad térmica.
o En estado líquido, es utilizado en investigaciones “criogénicas” incluyendo
estudios de superconductividad.
o Como es 14,5 veces más liviano que el aire y por eso es utilizado muchas veces
como agente de elevación en balones y zeppelines, más alla que su utilización sea
reducida debido al riesgo de trabajar con grandes cantidades de hidrógeno, que
fue bien patente en el accidente que destruyó el zeppelín “Hindenburg» en 1937.
o El deuterio, un isótopo de hidrógeno en que el núcleo es constituido por un protón
y un neutrón, es utilizado en la forma de la llamada “agua pesada” en fisión
nuclear como moderador de neutrones.
o Compuestos de deuterio poseen aplicaciones en la química y en la biología, en
estudio de reacciones utilizando el efecto isotópico.

 USOS:
Debido a su ligereza se utilizó a principios del siglo XX para llenar los
dirigibles y los globos aerostáticos, pero se produjeron muchos accidentes
ya que el hidrógeno es un gas muy inflamable. Para evitar estos problemas
se comenzó a usar helio que, aunque es más pesado que el hidrógeno, no
es inflamable. Actualmente los globos aerostáticos funcionan con el aire
caliente que proporcionan unos quemadores de gas situados bajo la boca
del globo. El hidrógeno líquido, junto con el oxígeno, se utiliza para la
propulsión de cohetes espaciales y últimamente se empiezan a considerar
sus grandes posibilidades como fuente de energía para el futuro ya que su
combustión produce vapor de agua y, por lo tanto, no es contaminante.En
muchas reacciones de electrólisis el hidrógeno es un subproducto
importante. Industrialmente se usa para la fabricación del amoníaco, en la
síntesis del alcohol metílico, para la hidrogenación de grasas vegetales
para producir grasas comestibles, en la industria petroquímica para la
elaboración de gasolinas sintéticas y como agente reductor en algunos
procesos. El hidrógeno se usa también para soldar a alta temperatura. Se
almacena comúnmente en cilindros de acero a presiones de 120 a 150
atmósferas.
Actualmente digamos que el hidrógeno “está de moda” porque se habla
mucho de su uso como combustible: motores de hidrógeno y el uso del
hidrógeno como fuente de energía limpia y renovable es un tema de gran
interés para químicos y ecologistas. La NASA conoce bien como usar el
hidrógeno como combustible ya que lo utilizan en sus cohetes junto con

flúor u oxigeno para la propulsión. Todo esto gracias a que es la sustancia
más inflamable conocida hasta ahora. No te aconsejo “jugar” con el
hidrógeno y una llama…
A nivel industrial se usa para la refinación del petróleo en el hidrocracking
y en la eliminación del azufre. También se usa para obtener grasas solidas
a partir de la hidrogenación catalítica de aceites vegetales líquidos
insaturados. Puede surgir algún “problema” a nivel industrial si el metal
de algún equipo adsorbe hidrógeno; el acero por ejemplo, podría
debilitarse y volverse quebradizo tras la adsorción.
El uso principal del hidrógeno sin embargo es en la producción de
amoniaco. Una molécula de Nitrógeno enlaza 3 de hidrógeno y se forma
el NH3. Como hemos visto en el proceso Haber-Bosch para la producción
amoniaco.
Tu que estás leyendo esto atentamente te preguntarás: A temperatura
ambiente, qué sucede cuando el hidrógeno reacciona con las sales de los
metales menos electropositivos. Los reduce a su estado metálico. ¿Y con
los compuestos orgánicos? Reacciona con los compuestos no saturados
adicionándose al enlace doble.
El Tritio, isotopo del hidrógeno, se puede utilizar para fabricar bombas de
hidrógeno y actúa como una fuente de radiación en pinturas luminosas.
En biologia y ciencias afines, el tritio se utiliza como un marcador
isotópico.

La propiedad del hidrógeno de ser un gas de rápida expansión (todos los
gases de rápida expansión se enfrían rápidamente) permite que se utilice
como refrigerante rotor en generadores eléctricos
Se utiliza también en la soldadura de hidrógeno atómico.
Con hidrógeno y cloro se produce el ácido clorhídrico, utilizado
ampliamente en las industrias químicas.

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