Hidrógeno

1) ¿Dónde se encuentra en la naturaleza?

2) Propiedades:

Símbolo H

Nombre Hidrógeno

Numero atómico 1

Peso atómico 1,00794 (7) u

Conf. Electrónica 1s1

Energía de Ionización (kjoule/mol) 1312 kj/mol

Afinidad electrónica (kjoule/mol) 72,8 kj/mol

Electronegatividad 2,2 (Pauling)

Radio atómico (A°) 0,79 Å o (calc): 53 pm (Radio de Bohr)

Puntos de fusión (°c) 14,025 K (-259 °C)

Puntos de ebullición (°c) 20,268 K (-253 °C)

3) Explique ¿por qué el hidrógeno tiene una posición única en la tabla periódica?

4) ¿Cuál es la diferencia entre los tres isotopos del hidrógeno?

5) ¿Qué es el agua pesada y cómo se la obtiene?

6) Describa dos preparaciones de laboratorio y dos preparaciones industriales de hidrógeno.

7) ¿Cuáles son los usos comerciales más relevantes del hidrógeno?

8) Dé un ejemplo del hidrógeno como agente oxidante y como agente reductor

9) ¿Cómo se clasifican los hidruros? Describa las características de cada uno.

10) Explique por qué el hidrógeno no se coloca con los metales alcalinos en la tabla periódica.

11) Explique por qué el hidrógeno no se coloca con los metales halógenos en la tabla periódica

12) Explique por qué el hidrógeno gaseoso es relativamente poco reactivo.

13) ¿Cuál es la principal diferencia entre los hidruros iónicos y covalente en términos de propiedades físicas?

14) ¿Cuál de los elementos siguientes formará probablemente un hidruro iónico, metálico y covalente?

a- Cromo b- Plomo c- Fósforo d- Potasio

15) Complete el siguiente diagrama de flujo con los productos obrenidos de la reacción con el hidrogeno.

16) ¿Cómo fluyen las uniones puente hidrogeno en las propiedades del agua?

17) Lean en siguiente texto y elaboren una red conceptual con el tema abordado en el mismo.

RESPUESTAS

1)- En la naturaleza se lo encuentra:

Es el elemento más común en el universo, aproximadamente el 75% de la materia visible; los espectros estelares y solares muestran que es abundante en el Sol y en otras estrellas (en estado de plasma).

El hidrógeno elemental es relativamente raro en la Tierra (atmosfera), pero no en las capas altas de la atmósfera,

También procedentes de las erupciones volcánicas, forma parte de compuestos como el H20, el hidrogeno gaseoso que producen los seres vivos (alga, hongos, animales), así como también en muchos minerales.

3)- El hidrógeno tiene una posición única en la tabla periódica porque:

-Posee un solo electrón (pertenece al grupo 1)

-Posee un electrón menos que la conf. Electrónica de un gas noble, por lo que puede actuar como un miembro del grupo 17, puesto que no se le atribuye a ningún grupo y clasificación.

-No se considera

4) El hidrógeno posee tres isotopos que difieren entre sí, respecto a:

Las partículas

subatómicas: Abundancia

Natural Periodo C.de desintegración Producto Radiactividad Enlaces

O-H

Protio (H1) o (H)

hidrógeno-1

1n

0p+

1e- 99.985 % Estable

No radiactivo Más débiles

Deuterio (H2)

o (D)

1n

1p+

1e- 0.015% Estable

No radiactivo Fuertes

Tritio (H3) o (T)

2n

1p+

1e-

10^-15 %.

12,33 años

β

He Radiactivo Más fuertes

5) El agua pesada es:

-Es una forma de agua que contiene más del isótopo del hidrógeno el deuterio u óxido de deuterio: molécula de composición química equivalente al agua, en la que los dos átomos de hidrógeno son sustituidos por dos de deuterio; un isótopo pesado del hidrógeno (también conocido como "hidrógeno pesado"). Su fórmula química es: D2O ó 2H2O.

-Es dos veces más pesado que un átomo de hidrógeno normal (aunque el peso de las moléculas de agua no se ve sustancialmente afectada, ya que aproximadamente el 89 % del peso molecular reside en el átomo de oxígeno). Este hace que sea un poco más densa, aproximadamente el 11 % mayor que el agua y puede afectar especialmente a las propiedades biológicas)

-Sus enlaces son más fuertes (hidrógeno-oxígeno del agua), suficiente para causar diferencias en las reacciones bioquímicas. El cuerpo humano contiene de forma natural deuterio equivalente a aproximadamente cinco gramos de agua pesada, que es inofensivo. Cuando una fracción grande de agua (> 50 %) en los organismos superiores se sustituye por agua pesada, el resultado es la disfunción celular y la muerte.3

-Propiedades físicas modificadas, tales como por ejemplo su fundición, pues el óxido de deuterio se funde a 3.8ºC, y entra en ebullición a 101.4ºC, siendo su densidad un 10% mayor que el óxido de Protio sea cual sea la temperatura. Es por esto que los cubos de hielo formados por agua pesada llegan a hundirse en el agua (ligera) cuando la temperatura es de 0ºC.

-Se emplea como moderador de la fisión nuclear, refrigerante del núcleo y transportador de la energía en forma de calor, en los reactores que utilizan uranio natural como combustible.

Obtención

El agua pesada se encuentra presente, en pequeñas cantidades, mezclada con el agua normal, y puede ser separada de ésta por destilación fraccionada. También se puede separar del agua por absorción con amoníaco que contenga deuterio.

En la industria el proceso de obtención de agua pesada, seleccionado y aplicado en PIAP (Planta Industrial de Agua Pesada), se basa en el método conocido como:

Intercambio Isotópico Monotérmico Amoníaco–Hidrógeno

Su contenido en deuterio es de 144 partes por millón. La extracción del deuterio se realiza mediante el proceso de intercambio isotópico agua-amoníaco, a través del cual el agua tratada es puesta en contacto con amoníaco en fase vapor, previamente empobrecido en su concentración de deuterio. A continuación, el proceso se centra en la concentración en isótopo deuterio, del amoníaco proveniente de la etapa de extracción.

El método de Geib-Spevack (GS), también conocido como el proceso del sulfuro de Girdler (GS),1 es un proceso para la obtención de agua pesada (óxido de deuterio), en cantidades industriales. Se emplea en grandes cantidades en ciertos tipos de reactor nuclear, ya que un componente importante al actuar como moderador nuclear.

Proceso

Proceso

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