Elementos Químicos: Hidrógeno

El hidrógeno líquido, obtenido por primera vez por Sir James Dewar en 1.898, es incoloro (aunque ligeramente azul en capas gruesas) con un peso específico de 0,070. Cuando se evapora rápidamente bajo presión reducida, congela en un sólido incoloro.

Como la mayoría de los elementos gaseosos, el hidrógeno es diatómico (sus moléculas contienen dos átomos), pero se disocia en átomos libres a altas temperaturas.

El hidrógeno es una mezcla de dos formas diferentes, ortohidrógeno y parahidrógeno; el hidrógeno ordinario contiene aproximadamente tres cuartos de la forma orto y un cuarto de la forma para. Los puntos de fusión y ebullición de ambas formas difieren ligeramente de los del hidrógeno ordinario. El parahidrógeno se obtiene prácticamente puro por adsorción del hidrógeno ordinario sobre carbón a unos - 225ºC.

Se conocen tres isótopos del hidrógeno. El núcleo de cada átomo de hidrógeno ordinario se compone de un protón. El Deuterio, representa en el hidrógeno ordinario alrededor del 0,02%, y contiene un protón y un neutrón en el núcleo , siendo su masa atómica de dos. El Tritio, un isótopo radioactivo inestable, contiene un protón y dos neutrones en el núcleo y tiene una masa atómica de tres.

Todos los ácidos contienen hidrógeno; la característica distintiva de un ácido es su disociación, en la que se producen iones de hidrógeno. El hidrógeno (H₂) es el elemento más ligero que se conoce, por lo que puede penetrar fácilmente por las superficies porosas.

Metales como el platino, cobalto, níquel, hierro y paladio, en ciertas condiciones, tienen la propiedad de adsorber hidrógeno y es por ello que a veces se ha encontrado hidrógeno asociado a estos metales en algunos meteoritos.

Por ejemplo, el paladio es capaz de adsorber hidrógeno en una proporción de unas 800 veces su volumen.

Masa Atómica	1,00794 uma
Punto de Fusión	14,02 K
Punto de Ebullición	20,28 K
Densidad	76 kg/m³
Potencial Normal de Reducción	0,00 V 2H⁺\| H₂ solución ácida
Conductividad Térmica	0,18 J/m s ºC
Calor Específico	14421,00 J/kgºK
Calor de Fusión	0,1 kJ/mol
Calor de Vaporización	0,9 kJ/mol
Calor de Atomización	218,0 kJ/mol de átomos
Estados de Oxidación	-1, +1
1ª Energía de Ionización	1312 kJ/mol
Afinidad Electrónica	72,8 kJ/mol
Radio Atómico	0,79 Å
Radio Covalente	0,32 Å
Radio Iónico	H^-1 = 2,08 Å
Volumen Atómico	14,4 cm³/mol
Polarizabilidad	0,7 Å³
Electronegatividad (Pauling)	2,2

A temperaturas ordinarias el hidrógeno es poco reactivo. No reacciona con el oxígeno a bajas temperaturas, pero lo hace de forma violenta si se eleva la temperatura por encima de 700ºC o se introduce algún catalizador como paladio o platino finamente dividido, obteniéndose agua como producto de esta reacción.

El hidrógeno puede combinarse con el oxígeno de los óxidos de otros elementos y este carácter reductor se aprovecha en la industria metalúrgica para obtener metales con un alto grado de pureza como por ejemplo el wolframio de los filamentos para lámparas eléctricas.

Para conseguir la disociación del hidrógeno molecular en hidrógeno atómico se necesita proporcionar una temperatura muy elevada, absorbiéndose una gran cantidad de energía, pero la reacción es reversible y los átomos de hidrógeno se combinan de nuevo para dar moléculas desprendiéndose ahora la energía antes absorbida. Basándose en esto Langmuir, Premio Nobel de Química en 1.932, construyó el soplete de hidrógeno atómico.

Se hace pasar una corriente de hidrógeno por un arco eléctrico con lo que se consigue la disociación de las moléculas de hidrógeno y los átomos producidos, al chocar contra la superficie del metal sobre el que se trabaja, se recombinan desprendiendo la energía previamente absorbida que sirve para fundir el metal.

Además, como la parte del metal que se funde está rodeada de hidrógeno se impide su reacción con el oxígeno del aire.

El hidrógeno reacciona con muchos no metales. Combina con el nitrógeno en presencia de un catalizador para formar amoníaco NH₃, con el azufre para formar sulfuro de hidrógeno H₂S, con el cloro para formar cloruro de hidrógeno HCl, y con el oxígeno para formar agua H₂O.

Cuando el hidrógeno se mezcla con el aire o el oxígeno y se prende, la mezcla hace explosión. El hidrógeno también combina con los metales más activos, como sodio, litio y calcio, para formar hidruros (NaH, LiH y CaH₂).

Actúa como un agente reductor sobre óxidos metálicos, tal como óxido de cobre, quitando el oxígeno y dejando el metal en estado libre.

El hidrógeno reacciona con compuestos orgánicos no saturados para formar los compuestos saturados correspondientes.