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Propiedades químicas del hidrógeno
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Primer elemento de
la tabla periódica. En condiciones normales es un gas incoloro, inodoro e insípido,
compuesto de moléculas diatómicas, H2. El átomo de hidrógeno,
símbolo H, consta de un núcleo de unidad de carga positiva y un solo
electrón. Tiene número atómico 1 y peso atómico de 1.00797. Es uno de los
constituyentes principales del agua y de toda la materia orgánica, y está
distribuido de manera amplia no sólo en la Tierra sino en todo el universo.
Existen 3 isótopos del hidrógeno: el protio, de masa 1, que se encuentra en
más del 99.98% del elemento natural; el deuterio, de masa 2, que se encuentra
en la naturaleza aproximadamente en un 0.02%, y el tritio, de masa 3, que
aparece en pequeñas cantidades en la naturaleza, pero que puede producirse
artificialmente por medio de varias reacciones nucleares. Usos: 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 higrógeno para eliminar
azufre. Se consumen grandes cantidades de hidrógeno en la hidrogenación
catalítica de aceites vegetales líquidos insaturados para obtener grasas
sólidas. La hidrogenación se utiliza en la manufactura de productos químicos
orgánicos. Grandes cantidades de hidrógeno se emplean como combustible de
cohetes, en combinación con oxígeno o flúor, y como un propulsor de cohetes
impulsados por energía nuclear. Propiedades: El hidrógeno común
tiene un peso molecular de 2.01594. El gas tiene una densidad de 0.071 g/l a
0ºC y 1 atm. Su densidad relativa, comparada con la del aire, es de 0.0695.
El hidrógeno es la sustancia más inflamable de todas las que se conocen. El
hidrógeno es un poco más soluble en disolventes orgánicos que en el agua.
Muchos metales absorben hidrógeno. La adsorción del hidrógeno en el acero
puede volverlo quebradizo, lo que lleva a fallas en el equipo para procesos
químicos. A temperaturas ordinarias el hidrógeno es
una sustancia poco reactiva a menos que haya sido activado de alguna manera;
por ejemplo, por un catalizador adecuado. A temperaturas elevadas es muy
reactivo. Aunque por lo general es diatómico, el
hidrógeno molecular se disocia a temperaturas elevadas en átomos libres. El
hidrógeno atómico es un agente reductor poderoso, aun a la temperatura
ambiente. Reacciona con los óxidos y los cloruros de muchos metales, entre
ellos la plata, el cobre, el plomo, el bismuto y el mercurio, para producir
los metales libres. Reduce a su estado metálico algunas sales, como los
nitratos, nitritos y cianuros de sodio y potasio. Reacciona con cierto número
de elementos, tanto metales como no metales, para producir hidruros, como el
NaH, KH, H2S y PH3. El hidrógeno atómico produce
peróxido de hidrógeno, H2O2, con oxígeno. 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. El hidrógeno reacciona con oxígeno para
formar agua y esta reacción es extraordinariamente lenta a temperatura
ambiente; pero si la acelera un catalizador, como el platino, o una chispa
eléctrica, se realiza con violencia explosiva. Con nitrógeno, el hidrógeno
experimenta una importante reacción para dar amoniaco. El hidrógeno reacciona
a temperaturas elevadas con cierto número de metales y produce hidruros. Los
óxidos de muchos metales son reducidos por el hidrógeno a temperaturas
elevadas para obtener el metal libre o un óxido más bajo. El hidrógeno
reacciona a temperatura ambiente con las sales de los metales menos
electropositivos y los reduce a su estado metálico. En presencia de un
catalizador adecuado, el hidrógeno reacciona con compuestos orgánicos no
saturados adicionándose al enlace doble. Compuestos principales: El hidrógeno es
constituyente de un número muy grande de compuestos que contienen uno o más
de otros elementos. Esos compuestos incluyen el agua, los ácidos, las bases,
la mayor parte de los compuestos orgánicos y muchos minerales. Los compuestos
en los cuales el hidrógeno se combina sólo con otro elemento se denominan
generalmente hidruros. Preparación: Se pueden aplicar
muy diversos métodos para preparar hidrógeno gaseoso. La elección del método
depende de factores como la cantidad de hidrógeno deseada, la pureza
requerida y la disponibilidad y costo de la materia prima. Entre los procesos
que más se emplean están las reacciones de metales con agua o con ácidos, la
electrólisis del agua, la reacción de vapor con hidrocarburos u otros
materiales orgánicos, y la descomposición térmica de hidrocarburos. La
principal materia prima para la producción de hidrógeno son los
hidrocarburos, como el gas natural, gas de aceite refinado, gasolina, aceite
combustible y petróleo crudo. Efectos del hidrógeno sobre la salud Efectos de la exposición al hidrógeno: Fuego:
Extremadamente inflamable. Muchas reacciones pueden causar fuego o explosión.
Explosión: La mezcla del gas con el aire es explosiva. Vías de exposición: La
sustancia puede ser absorbida por el cuerpo por inhalación. Inhalación: Altas
concentraciones de este gas pueden causar un ambiente deficiente de oxígeno.
Los individuos que respiran esta atmósfera pueden experimentar síntomas que
incluyen dolores de cabeza, pitidos en los oídos, mareos, somnolencia,
inconsciencia, náuseas, vómitos y depresión de todos los sentidos. La piel de
una víctima puede presentar una coloración azul. Bajo algunas circunstancias
se puede producir la muerte. No se supone que el hidrógeno cause mutagénesis,
embriotoxicidad, teratogenicidad o toxicidad reproductiva. Las enfermedades
respiratorias pre-existentes pueden ser agravadas por la sobreexposición al
hidrógeno. Riesgo de inhalación: Si se producen pérdidas en su contenedor, se
alcanza rápidamente una concentración peligrosa. Peligros físicos: El gas se mezcla
bien con el aire, se forman fácilmente mezclas explosivas. El gas es más
ligero que el aire. Peligros químicos: El calentamiento
puede provocar combustión violenta o explosión. Reacciona violentamente con
el aire, oxígeno, halógenos y oxidantes fuertes provocando riesgo de incendio
y explosión. Los catalizadores metálicos, tales como platino y níquel,
aumentan enormemente estas reacciones. Efectos del hidrógeno en el medio ambienteEstabilidad ambiental: El hidrógeno existe naturalmente en la atmósfera. El gas se disipará rápidamente en áreas bien ventiladas.Efecto sobre plantas
o animales: Cualquier efecto en animales será debido a los ambientes
deficientes de oxígeno. No se anticipa que tenga efectos adversos sobre las
plantas, aparte de la helada producida en presencia de los gases de expansión
rápida. Efecto sobre la vida
acuática: Actualmente no se dispone de evidencia sobre el efecto del
hidrógeno en la vida acuática. Volver
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