El elemento químico más abundante en el universo es el Hidrógeno. Es el primer elemento de la tabla periódica con el símbolo H y el número atómico 1. El hidrógeno en su estado molecular es una molécula diatómica, H 2 . El hidrógeno es el elemento más liviano que se encuentra en la tierra y es incoloro, iNodero e insípido. De todo el hidrógeno presente en la Tierra, la mayor parte está presente en forma de agua y compuestos orgánicos.
Fórmula de hidrógeno
La fórmula molecular del hidrógeno es H 2 . El enlace entre dos átomos de hidrógeno es un enlace covalente. Cada molécula de hidrógeno tiene un electrón de valencia en su capa de valencia. Por lo tanto, dos átomos de hidrógeno comparten colectivamente un electrón y forman un enlace covalente simple.
Estructura del gas hidrógeno
Producción de Hidrógeno
El hidrógeno se obtiene como subproducto de muchas reacciones que tienen lugar en los laboratorios de química y biología, pero a gran escala, el hidrógeno gaseoso se prepara mediante la hidrogenación de sustratos insaturados. A continuación se enumeran algunos métodos de producción de hidrógeno:
- pirólisis de metano
La pirólisis es el proceso de dividir los hidrocarburos en sus compuestos elementales, es decir, hidrógeno y carbono. De manera similar, la pirólisis de metano en presencia de un catalizador ( níquel ) produce gas hidrógeno y carbono . La reacción involucrada es la siguiente:
CH 4 (g) → C(s) + 2H 2 (g)
En la reacción anterior, una molécula de metano se rompe en una molécula de carbono sólido y 2 moléculas de hidrógeno gaseoso.
- Electrólisis del agua
La electrólisis del agua es uno de los mejores métodos empleados para producir gas hidrógeno. Durante este proceso, se forma oxígeno gaseoso en el áNode y gas hidrógeno en el cátodo. La reacción involucrada es la siguiente:
2 H 2 O (l) → 2 H 2 (g) + O 2 (g)
En la reacción anterior, dos moléculas de agua se rompen en dos moléculas de hidrógeno gaseoso y 1 molécula de oxígeno gaseoso.
Propiedades físicas del Hidrógeno
- El gas hidrógeno es una molécula diatómica.
- El gas hidrógeno es incoloro, iNodero e insípido.
- La masa molar del hidrógeno gaseoso es 2,016 g/mol.
- El punto de ebullición del hidrógeno gaseoso es de -252,9 °C.
- El punto de fusión del hidrógeno gaseoso es de -259,2 °C.
Propiedades químicas del hidrógeno
- El gas hidrógeno es altamente reactivo e inflamable a altas temperaturas. La reacción involucrada es la siguiente:
2 H 2 (g) + O 2 (g) → 2 H 2 O (l)
- El hidrógeno gaseoso reacciona con los halógenos para formar ácidos.
H 2 + Cl 2 → 2HCl
El hidrógeno gaseoso reacciona con el disulfuro para formar sulfuro de hidrógeno. La reacción involucrada es la siguiente,
H 2 + S 2 → 2H 2 S
Usos del gas hidrógeno
- El hidrógeno se utiliza como un buen agente reductor. Reduce aldehídos y ésteres a los correspondientes alcoholes.
- El gas hidrógeno se puede utilizar como combustible para cohetes.
- También se utiliza para reducir los minerales de hierro a hierro metálico.
- El gas hidrógeno se utiliza como gas de elevación en globos.
- El gas hidrógeno se utiliza en la soldadura de hidrógeno atómico.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: Enumere los isótopos importantes del hidrógeno.
Responder:
Hay tres isótopos naturales de hidrógeno, a saber, protio ( 1 H), deuterio ( 2 H) y tritio ( 3 H).
- Protio: Está formado por un protón y un electrón.
- Deuterio: Consta de un protón, un neutrón y un electrón.
- Tritio: Consta de un protón, dos neutrones y un electrón.
Pregunta 2: Describa el enlace y la naturaleza atómica del hidrógeno.
Responder:
El hidrógeno está hecho de un solo protón y un electrón, y no de neutrones. El hidrógeno puede impartir su único electrón a otras moléculas y, posteriormente, puede formar un enlace con otros átomos reactivos.
Pregunta 3: Escribe sobre las dos formas moleculares del hidrógeno.
Responder:
Hay dos tipos de hidrógeno molecular. Son para-hidrógeno y orto-hidrógeno.
Orto-hidrógeno: en una molécula de hidrógeno, si el giro de ambos núcleos está en la misma dirección, entonces se llama orto-hidrógeno.
Para-hidrógeno: en una molécula de hidrógeno, si el giro de ambos núcleos está en la misma dirección, entonces se llama orto-hidrógeno.
Pregunta 4: Escriba la reacción involucrada en la producción de gas hidrógeno por reacción de serpentinización.
Responder:
En el proceso de serpentinización, los iones H+ son reducidos por iones ferrosos (Fe + 2) de fayalita (Fe2SiO4). La reacción forma magnetita, cuarzo y gas hidrógeno.
3Fe 2 SiO 4 + 2 H 2 O → 2 Fe 3 O 4 + 3 SiO 2 + 3 H 2
Pregunta 5: Enumere algunos riesgos para la salud causados por el gas hidrógeno.
Responder:
- Si la presencia de hidrógeno gaseoso es muy alta, entonces la disponibilidad de oxígeno es muy inferior, lo que provoca dificultad en la inhalación.
- La inhalación de gas hidrógeno provoca dolor de cabeza, mareos, náuseas y vómitos.
Pregunta 6: ¿Qué sucede cuando el hidrógeno gaseoso reacciona con rusts metálicos a altas temperaturas y presiones?
Responder:
El gas hidrógeno reacciona con rusts metálicos a altas temperaturas y presiones y reduce los rusts metálicos en los metales correspondientes. Una de esas reacciones es la siguiente:
H 2 + FeO → Fe + H 2 O
En la reacción anterior, cuando una molécula de hidrógeno reacciona con una molécula de rust férrico , se produce una molécula de hierro y una molécula de agua .
Pregunta 7: Explique la reacción entre el hidrógeno gaseoso y el cloruro de paladio.
Responder:
El gas hidrógeno reacciona con el cloruro de paladio y lo reduce a paladio metálico. El ácido clorhídrico se obtiene como subproducto de esta reacción. La reacción involucrada es la siguiente:
H 2 + PdCl 2 → Pd + 2HCl
En la reacción anterior, cuando una molécula de hidrógeno reacciona con una molécula de cloruro de paladio , produce una molécula de paladio y 2 moléculas de ácido clorhídrico .
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Artículo escrito por akankshareddyalluri y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA