Configuración Electrónica
Propiedades
El hidrógeno
es un gas incoloro, inodoro e insípido.
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.
Valores de las Propiedades
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 ų |
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.
Resumen de Reactividad
Con aire: |
Vigorosa a temperatura elevada;
H2O
|
Con H2O: |
No reacciona
|
Con HCl 6M: |
No reacciona
|
Con HNO3 15M: |
No reacciona
|
Con NaOH 6M: |
No reacciona |
|