Posición del hidrógeno en la tabla periódica

El hidrógeno es un elemento químico con el símbolo H y el número atómico 1 y una masa de 1.008amu en promedio. Lavoisier denominó a este gas hidrógeno en 1783. El término proviene de las palabras griegas «hydro» y «genes», que indican «productor de agua». En el año 1672, Robert Boyle fue el primer científico en crear este gas. En el año 1766, Henry Cavendish investigó sus cualidades.

Para empezar, podemos argumentar que el hidrógeno es el átomo más ligero porque solo contiene un electrón. Además, la pérdida de este electrón da como resultado el protón, una partícula elemental. Además, el hidrógeno tiene un atributo distintivo único en su tipo. Además, hay tres isótopos de hidrógeno: deuterio, protio y tritio. Solo el tritio es radiactivo entre estos tres isótopos. Por otro lado, tiene propiedades similares tanto a los halógenos como a los metales alcalinos. 

Es notable el hecho de que tenga su propio lugar en la tabla periódica debido a sus características únicas. Tampoco se puede encontrar en su estado natural en la atmósfera terrestre. La reacción de cambio de agua-gas de los productos petroquímicos se utiliza para producir dihidrógeno a escala industrial. Además, el enlace HH del dihidrógeno tiene la entalpía de disociación más alta de cualquier enlace simple entre dos átomos de cualquier elemento. Además, un soplete de hidrógeno, que es bueno para soldar, utiliza esta función. Además, el proceso de reducción del dihidrógeno produce metanol, haluros de hidrógeno, amoníaco, agua y otros productos. Además, el enriquecimiento electrolítico del agua normal produce agua pesada, que es una sustancia química esencial.

¿Cuál es la posición del hidrógeno en la tabla periódica?

Debido a que el hidrógeno tiene un número atómico de uno, tiene solo un electrón en su átomo y, en consecuencia, solo un electrón en su capa más externa, lo que lo convierte en el primer elemento de la tabla periódica. La configuración eléctrica de los elementos determina su ubicación en la tabla periódica.

Esta estructura se parece a los metales alcalinos (ns ¹ ), que tienen un electrón en su capa más externa. Al admitir un electrón, puede lograr la configuración de gas noble del helio. Esta propiedad es bastante similar a la de la familia de los halógenos (ns ² np ⁵ ), a la que también le falta un electrón para completar el octeto de electrones en su capa. El hidrógeno se parece a los metales alcalinos cuando pierde un electrón y forma un catión, pero cuando adquiere un electrón y se convierte en un ion uninegativo, se parece a los halógenos.

El lugar del hidrógeno en la tabla periódica fue una gran pregunta basada en estas cualidades.

Hidrógeno en la Tabla Periódica

En términos de formación de compuestos, el hidrógeno produce rusts, haluros y sulfuros que son similares a los metales alcalinos, pero tiene una entalpía de ionización mucho más alta, por lo que carece de características metálicas en condiciones normales. Se encuentra que el hidrógeno es más similar a los halógenos que a los metales alcalinos en términos de entalpía de ionización.

El litio, por ejemplo, tiene un iH de 520 kJ mol ^-1 , el flúor tiene un iH de 1680 kJ mol ^-1 y el hidrógeno tiene un iH de 1312 kJ mol ^-1 . Cuando se produce la molécula de H ₂ , existe como una molécula diatómica similar a la de los halógenos (por ejemplo, cloro Cl ₂ ), con un solo enlace de hidrógeno.

A pesar de sus similitudes con los halógenos y los metales alcalinos, el hidrógeno es bastante distinto de ambos. Como resultado, se debe considerar cuidadosamente la posición del hidrógeno en la tabla periódica. Cuando el hidrógeno pierde un electrón, el tamaño de su núcleo se reduce a alrededor de 1,5 x 10 ^-3 pm, que es extremadamente pequeño en relación con los tamaños atómicos de los metales normales y, por lo tanto, los iones de hidrógeno no existen libremente en la naturaleza.

Semejanza con los halógenos

• Configuración electrónica: los átomos de halógeno tienen siete electrones en sus capas de valencia, y solo se requiere un electrón para lograr una configuración estable similar a los gases nobles. De manera similar, se requiere un electrón para que el átomo de hidrógeno alcance un estado estable.
• Atomicidad: todas las moléculas de halógeno, incluido el hidrógeno, son diatómicas. Como ejemplo, H ₂ ,F ₂ ,Cl ₂ ,Br ₂ ,I ₂ , etc.
• Formación de iones mononegativos: al ganar un electrón, el hidrógeno, como los halógenos, puede formar un ion mononegativo.

H + mi ^–   → H ^–

F + mi ^– → F ^–

Cl + e ^– → Cl ^–

•  Energía de ionización –

Elemento	H	F	cl	hermano
Energía de ionización  (KJmol –1 )	1310	1681	1255	1121

• Naturaleza no metálica: el hidrógeno es un no metal que conduce mal el calor y la electricidad, similar a los halógenos.
• Liberación en el áNode durante la electrólisis: el gas hidrógeno se libera en el áNode cuando se electrolizan compuestos como LiH, NaH, CaH ₂ y otros en estado fundido, al igual que se liberan halógenos en el áNode cuando se electrolizan compuestos como NaCl, PbBr ₂ .
• Estado de oxidación: el hidrógeno, como los halógenos, puede tener un estado -1 en algunos de sus compuestos.
• Combinación con metales: el hidrógeno, como los halógenos, reacciona con no metales como C, Si, Ge y otros no metales para producir compuestos covalentes.

Como resultado, el hidrógeno se parece a los metales alcalinos (grupo 1) por un lado y a los halógenos (grupo 17) por el otro. Como resultado, parece que el hidrógeno debe colocarse tanto en el grupo 1 como en el grupo 17 al mismo tiempo. Sin embargo, existen ciertas diferencias entre el hidrógeno y los metales alcalinos y los halógenos. El hidrógeno varía de los metales alcalinos y los halógenos de varias maneras.

Diferencias de hidrógeno con metales alcalinos y halógenos

• Los metales alcalinos y los halógenos contienen varias capas, pero los átomos de hidrógeno solo tienen una.
• Los rusts de metales alcalinos son de naturaleza básica, los rusts de halógeno son de naturaleza ácida y los rusts de hidrógeno son de naturaleza neutra.
• Un átomo de hidrógeno puede perder, ganar e incluso compartir electrones durante la producción de sus compuestos debido a su estructura eléctrica inusual. Tanto los metales alcalinos como los halógenos carecen de esta propiedad distintiva.

Como resultado, determinar el lugar exacto del hidrógeno en la tabla periódica es bastante desafiante.

Usos del Hidrógeno

Debido a su naturaleza dual, el hidrógeno tiene una amplia gama de aplicaciones. Las siguientes son algunas de las aplicaciones más importantes del hidrógeno:

• El hidrógeno se emplea en la producción de fertilizantes nitrogenados y la síntesis de amoníaco.
• La grasa de vanaspati se elabora hidrogenando aceites vegetales insaturados.
• Se utiliza para fabricar una variedad de productos químicos orgánicos, incluido el metanol.
• El cloruro de hidrógeno es un químico que se puede hacer a partir del hidrógeno.
• Las operaciones metalúrgicas pueden convertir varios rusts metálicos en metales usando hidrógeno.
• Muchos proyectos de investigación espacial emplean hidrógeno como combustible para cohetes.
• Las pilas de combustible de hidrógeno se están utilizando en el sector de la automoción para probar el combustible de hidrógeno.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Qué hace que el hidrógeno sea tan único?

Responder: 

El elemento más simple y más abundante en el universo es el hidrógeno. Está formado por un solo protón y un electrón. Cuando se mezcla con oxígeno líquido, el hidrógeno líquido se emplea en el estudio de superconductores y produce un gran combustible para cohetes. El hidrógeno se combina con otros elementos para generar una variedad de compuestos.

Pregunta 2: ¿El hidrógeno es gas o metal?

Responder:

El hidrógeno se clasifica con frecuencia como no metálico, ya que posee numerosas propiedades no metálicas. Esto es, por ejemplo, un gas a temperatura ambiente. El hidrógeno, por otro lado, comparte características con los metales alcalinos del grupo 1. En estado líquido, el hidrógeno conduce la electricidad precisamente como un metal.

Pregunta 3: ¿Dónde se usa comúnmente el hidrógeno?

Responder:

En la industria del vidrio, el hidrógeno se emplea como entorno protector para fabricar láminas de vidrio planas. En la industria electrónica, se utiliza como gas de limpieza durante la fabricación de dispositivos de silicio. Debido a su baja densidad, el hidrógeno fue una opción obvia para una de sus aplicaciones iniciales: inflar globos y aeronaves.

Pregunta 4: ¿Cuáles son las características físicas del hidrógeno?

Responder: 

Las propiedades físicas del hidrógeno son las siguientes: –

• Es más delgado que el aire con densidad de vapor.
• Es más delgado que el aire con una densidad de vapor de 1.
• Es un gas no venenoso.

Pregunta 5: ¿Por qué el lugar del hidrógeno en la tabla periódica es un punto de discusión?

Responder:

Debido a sus similitudes con los metales alcalinos y los halógenos, la ubicación del hidrógeno en la tabla periódica es discutible.

Pregunta 6: ¿Cuál es el lugar del hidrógeno en la tabla periódica según su configuración electrónica?

Responder:

El hidrógeno, comúnmente conocido como protio, es el primer elemento de la tabla periódica. Tiene un arreglo eléctrico [1s ^{1 ].} El hidrógeno, al igual que los metales alcalinos y los halógenos, tiene un comportamiento dual debido a la presencia de un solo electrón. Como resultado, se ubica por encima de los metales alcalinos en el grupo 1 y junto a los halógenos en el grupo 17.

Pregunta 7: ¿Por qué es tan importante el hidrógeno?

Responder:

La función de hidrógeno más crucial en el cuerpo humano es mantenerte hidratado. Las células del cuerpo absorben agua, que se compone de hidrógeno y oxígeno. Como resultado, es un elemento crítico que se emplea como combustible, armamento militar y otras aplicaciones, pero no en cuerpos humanos.