Quimica Hidrogeno

Hidrógeno

1. Generalidades.

2. Estado natural y abundancia.

3. Compuestos de Hidrógeno.

4. Puentes de Hidrógeno.

5. Métodos de Obtención.

6. Teoría Orbital Molecular. (TOM)

7. Bibliografía.

GENERALIDADES.

En un principio no se le distinguía de otros gases hasta que el químico británico Henry Cavendish demostró en 1766 que se formaba en la reacción del ácido sulfúrico con los metales y, más tarde, descubrió que el hidrógeno era un elemento independiente que se combinaba con el oxígeno para formar agua. El químico británico Joseph Priestley lo llamó ‘aire inflamable’ en 1781, y el químico francés Antoine Laurent de Lavoisier le dio finalmente el nombre de hidrógeno.

Con un número atómico igual a 1, el hidrógeno es el más simple de todos los átomos y el elemento que forma más compuestos, y como la mayoría de los gases es diatómico, pero se disocia en átomos libres a altas temperaturas.

Se conocen tres isótopos del hidrógeno 1H, 2H (deuterio, D) y 3H (tritio, T). Aunque los efectos isotópicos son los mayores en el caso del hidrógeno, lo cual justifica el uso de nombres diferentes para los dos isótopos más pesados, las propiedades químicas del H, D, T son esencialmente idénticas excepto en materias tales como velocidades y constantes de equilibrio de las reacciones.

a) Propiedades físicas:

 La molécula de hidrógeno, en condiciones usuales, es un gas incoloro, inodoro e insípido.

 Es la molécula más pequeña que se conoce.

 Su densidad es = 76 Kg./m3, y su densidad como gas es = 273 Kg./L.

 Tiene gran rapidez de transición de las moléculas a la fase gaseosa de ahí la ausencia casi total del hidrógeno en la atmósfera terrestre.

 Gran facilidad de difusión y efusión.

 Buena conductividad calorífica.

 Estado de gas casi perfecto, lo que origina bajas temperaturas de licuefacción y fusión.

 Punto de fusión es de 14025 K.

 Punto de ebullición es de 20268 K.

b) Propiedades químicas.

 Su peso atómico es de 1.00974 uma.

 Su estado de oxidación son +1, -1.

 Para completar su nivel de valencia captura un electrón a fin de producir el anión Hˉ.

 Las combinaciones con metales alcalinos y alcalinotérreos excepto Be y Mg., son esencialmente enlaces iónicos.

 Con los no metales son enlaces del tipo covalente.

 Con los elementos de transición son con enlaces metálicos.

 El H+, salvo en el estado gaseoso, en la química siempre se encuentra asociado por ejemplo: H3O (catión oxonio).

 Tiene una estructura cristalina hexagonal.

 Económicamente soluble en agua y la solubilidad no es afectada por la temperatura.

 El hidrógeno reacciona con la mayoría de los elementos.

ESTADO NATURAL Y ABUNDANCIA.

El hidrógeno en estado libre sólo se encuentra en muy pequeñas cantidades en la atmósfera, aunque se estima que el 90% del universo visible esta compuesto de hidrógeno. En combinación con otros elementos se encuentra ampliamente distribuido en la Tierra, en donde el compuesto más abundante e importante del hidrógeno es el agua, H2O. El hidrógeno se halla en todos los componentes de la materia viva y de muchos minerales. También es parte esencial de todos los hidrocarburos y de una gran variedad de otras sustancias orgánicas. Todos los ácidos contienen hidrógeno; una de las características que define a los ácidos es su disociación en una disolución, produciendo iones hidrógeno (véase Ácidos y bases).

El hidrógeno es con mucho el elemento más abundante en el universo, pero es muy escaso en la Tierra. En términos de masa, este constituye sólo alrededor del 0.9% de la corteza terrestre, lo que lo coloca muy por abajo en la lista de los elementos abundantes. En términos de número de átomos sin embargo, el hidrógeno es muy abundante.

En una muestra de corteza terrestre tomada al azar, hay:

5330 átomos de oxígeno por cada 10,000 átomos

1590 átomos de silicio por cada 10, 000 átomos

1510 átomos de hidrógeno por cada 10,000 átomos

La mayor parte del hidrógeno de la Tierra se encuentra combinado con oxígeno, en forma de agua. Casi todos los compuestos derivados de los organismos vivos contienen H. Las grasas, almidones, azúcares y proteínas contienen hidrógeno. El petróleo y el gas natural también contienen mezclas de hidrocarburos (compuestos de hidrógeno y carbono).

COMPUESTOS DE HIDRÓGENO.

Hidruros.

Los compuestos binarios de hidrógeno reciben el nombre genérico de hidruros. El hidrógeno, que forma compuestos binarios con la mayor parte de los elementos, tiene una electronegatividad un poco mayor que la mediana de la electronegatividad de todos los elementos de la tabla periódica.

Por ello, el hidrógeno se comporta como un no metal débilmente electronegativo y forma compuestos iónicos con metales muy electropositivos, y compuestos covalentes con todos los no metales. Además, el hidrógeno forma hidruros metálicos con algunos de los metales de transición.

Hidruros Iónicos.

Son sólidos blancos y se forman únicamente con los metales más electropositivos. Estos cristales iónicos contienen el catión del metal y el ión Hidruro (H+). Tienen puntos de fusión muy elevados.

Estos son compuestos esencialmente covalentes y moleculares: HCl, NH3, CH4, H2O

El enlace entre el hidrógeno y los no metales posee un carácter iónico parcial, que va en función de la electronegatividad del no metal.

Esta electronegatividad y, de ahí, el carácter iónico disminuye dentro de un grupo partiendo de arriba hacia abajo. HˉClˉes más iónico, por ejemplo, que HI. En forma correlativa, se comprueba que la estabilidad de los compuestos formados decrece (HCl es más estable que HI, y como consecuencia son menos ácidos).

Los enlaces intermoleculares son débiles y disminuyen cuando la masa molecular disminuye. Si, por ejemplo, se representan las temperaturas de ebullición normales de algunos derivados hidrogenados de los no metales en función de su período, se comprueba que esta regla cualitativa se verifica bien salvo en HF, H2O y NH3 para los cuales los valores extrapolados se encuentran muy por debajo de los valores experimentales.

Se puede demostrar la existencia de este anión con la electrolisis del hidruro de litio (LiH) en cloruro de litio (LiCl) fundido. Durante este proceso se desprende hidrógeno en el ánodo:

Todos estos hidruros son muy

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