Hidrógeno - Wikipedia, la enciclopedia libre

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Hidrógeno
elemento químico con número atómico 1 y cuyo símbolo
químico es H
El hidrógeno (en griego, de ὕδωρ hýdōr, genitivo ὑδρός
hydrós, y γένος génos «que genera o produce agua») es
el elemento químico de número atómico 1,
representado por el símbolo H. Con una masa atómica
de 1,00797,[1] es el más ligero de la tabla periódica de
los elementos. Por lo general, se presenta en su forma
molecular, formando el gas diatómico H2 en condiciones
normales. Este gas es in�amable, incoloro, inodoro, no
metálico e insoluble en agua.[2]
Debido a sus distintas y variadas propiedades, el
hidrógeno no se puede encuadrar claramente en ningún
grupo de la tabla periódica, aunque muchas veces se
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sitúa en el grupo 1 (o familia 1A)
por poseer un solo electrón en la
capa de valencia o capa superior.
El hidrógeno es el elemento
químico más abundante, al
constituir aproximadamente el
75 % de la materia visible del
universo.[3] [nota 1] En su secuencia
principal, las estrellas están
compuestas principalmente por
hidrógeno en estado de plasma. El
hidrógeno elemental es
relativamente raro en la Tierra y es
producido industrialmente a pa�ir
de hidrocarburos como, por
ejemplo, el metano. La mayor pa�e
del hidrógeno elemental se obtiene
in situ, es decir, en el lugar y en el
momento en que se necesita. Los
mayores mercados del mundo
Neutronio
← Hidrógeno
→ Helio
1H
Tabla completa •
Tabla ampliada
Hidrógeno líquido
Información
general
Nombre,
símbolo,
número
Hidrógeno,
H, 1,0
Grupo,
período,
bloque
1, 1, s
Masa
atómica
1,00784 u
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disfrutan de la utilización del
hidrógeno para el mejoramiento de
combustibles fósiles (en el proceso
de hidrocraqueo) y en la
producción de amoniaco
(principalmente para el mercado de
fe�ilizantes). El hidrógeno puede
obtenerse a pa�ir del agua por un
proceso de electrólisis, pero
resulta un método mucho más
caro que la obtención a pa�ir del
gas natural.[4]
El isótopo del hidrógeno más
común es el protio, cuyo núcleo
está formado por un único protón
y ningún neutrón. En los
compuestos iónicos, puede tener
una carga positiva (convi�iéndose
en un catión llamado hidrón, H+,
compuesto únicamente por un
Con�guración
electrónica
1s1
Electrones
por nivel
1
Apariencia Incoloro
Propiedades
atómicas
Radio
medio
45 pm
Electronegatividad
Radio
atómico
(calc)
53 pm
(radio de
Bohr)
Radio
covalente
37 pm
Radio
de van
der
Waals
120 pm
Estado(s)
de
oxidación
-1, 1 y
0
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protón, a veces en presencia de 1 o
2 neutrones); o carga negativa
(convi�iéndose en un anión
conocido como hidruro, H-).
También se pueden formar otros
isótopos, como el deuterio, con un
neutrón, y el tritio, con dos
neutrones. En 2001, fue creado en
laboratorio el isótopo 4H y, a pa�ir
de 2003, se sintetizaron los
isótopos 5H hasta 7H.[5] [6] El
hidrógeno forma compuestos con
la mayoría de los elementos y está
presente en el agua y en la
mayoría de los compuestos
orgánicos. Tiene un papel
pa�icularmente impo�ante en la
química ácido-base, en la que
muchas reacciones implican el
intercambio de protones (iones
hidrógeno, H+) entre moléculas
Óxido Anfótero
1.ª
energía
de
ionización
1312 kJ/mo
Líneas
espectrales
Propiedades
físicas
Estado
ordinario
Gas
Densidad 0,0899 kg
Punto
de
fusión
14,025 K
(−259 °C)
Punto de
ebullición
20,268 K
(−253 °C)
Punto de
in�amabilidad
255 
(−18
Entalpía de
vaporización
0,8995
Entalpía
de
fusión
0,1180 kJ/m
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Punto_de_inflamabilidad
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_vaporizaci%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_vaporizaci%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_fusi%C3%B3n
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_fusi%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Kilojulio_por_mol
solubles. Puesto que es el único
átomo neutro para el que se puede
resolver analíticamente la ecuación
de Schrödinger, el estudio de la
energía y del enlace del átomo de
hidrógeno ha sido fundamental
hasta el punto de haber
desempeñado un papel principal
en el desarrollo de la mecánica
cuántica.
Las características de este
elemento y su solubilidad en
diversos metales son muy
impo�antes en la metalurgia,
puesto que muchos metales
pueden sufrir fragilidad en su
presencia,[7] y en el desarrollo de
formas seguras de almacenarlo
para su uso como combustible.[8]
Es altamente soluble en diversos
Presión
de
vapor
209 Pa a
23 K
Punto
crítico
23,87 K
(−249 °C)
1,293·106 Pa
Volumen
molar
22,42×10-
3 m3/mol
Varios
Estructura
cristalina
hexagon
Calor
especí�co
1,4304·1
Conductividad
eléctrica
- S/
Conductividad
térmica
0,18
Velocidad
del
sonido
1370 m/s
a
293,15 K
(20 °C)
Isótopos más
estables
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Schr%C3%B6dinger
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Enlace_qu%C3%ADmico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Solubilidad
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metalurgia
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vapor
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vapor
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vapor
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Pascal_(unidad_de_presi%C3%B3n)
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Punto_cr%C3%ADtico_(termodin%C3%A1mica)
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Pascal_(unidad)
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Volumen_molar
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metro_c%C3%BAbico_por_mol
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Redes_de_Bravais
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctrica
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Siemens_(unidad)
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Conductividad_t%C3%A9rmica
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Velocidad_del_sonido
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Velocidad_del_sonido
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metro_por_segundo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Kelvin
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsius
compuestos que poseen tierras
raras y metales de transición,[9] y
puede ser disuelto tanto en
metales cristalinos como
amo�os.[10] La solubilidad del
hidrógeno en los metales está
in�uenciada por las distorsiones
locales o impurezas en la
estructura cristalina del metal.[11]
El término hidrógeno proviene del
latín hydrogenium, y este del griego
antiguo ὕδωρ (hydro): ‘agua’ y
γένος-ου(genos): ‘generador’; es decir, «productor de
agua». Fue ese el nombre con el que lo bautizó Antoine
Lavoisier. La palabra puede referirse tanto al átomo de
hidrógeno, descrito en este a�ículo, como a la molécula
diatómica (H2), que se encuentra a nivel de trazas en la
atmósfera terrestre. Los químicos tienden a referirse a
esta molécula como dihidrógeno,[12] molécula de
A�ículo principal:
Isótopos del
hidrógeno
iso AN Periodo MD Ed
MeV
1H 99,985 % Estable con 0 neut
2H 0,015 % Estable con 1 neu
3H trazas 12,33
años
β 0,01
Valores en el SI y
condiciones normales
de presión y
temperatura, salvo que
se indique lo contrario.
Etimología
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Tierras_raras
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Tierras_raras
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transici%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cristal
https://es.m.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido_amorfo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Antoine_Lavoisier
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Antoine_Lavoisier
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_terrestrehttps://es.m.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Anexo:Is%C3%B3topos_de_hidr%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Anexo:Is%C3%B3topos_de_hidr%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Is%C3%B3topo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Abundancia_natural
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Periodo_de_semidesintegraci%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cadena_de_desintegraci%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_desintegraci%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/MeV
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Protio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Is%C3%B3topo_estable
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Neutr%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Deuterio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Is%C3%B3topo_estable
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Neutr%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Tritio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Radiois%C3%B3topo_traza
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Desintegraci%C3%B3n_beta
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Condiciones_normales_de_presi%C3%B3n_y_temperatura
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Condiciones_normales_de_presi%C3%B3n_y_temperatura
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Condiciones_normales_de_presi%C3%B3n_y_temperatura
hidrógeno, o hidrógeno diatómico, para distinguirla del
átomo del elemento, que no existe de forma aislada en
las condiciones ordinarias.
Descubrimiento del hidrógeno y uso
Dirigible Hindenburg, 1936
El hidrógeno diatómico gaseoso, H2, fue el primero
producido a�i�cialmente y formalmente descrito por T.
von Hohenheim (Paracelso), que lo obtuvo
a�i�cialmente mezclando metales con ácidos fue�es.
Paracelso no era consciente de que el gas in�amable
generado en estas reacciones químicas estaba
compuesto por un nuevo elemento químico. En 1671,
Robe� Boyle redescubrió y describió la reacción que se
producía entre limaduras de hierro y ácidos diluidos, lo
que resulta en la producción de gas hidrógeno.[13] En
Historia
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_diat%C3%B3mico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Hindenburg_at_lakehurst.jpg
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Dirigible_Hindenburg
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_diat%C3%B3mico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Paracelso
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metal
https://es.m.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1671
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Robert_Boyle
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hierro
1766, Hen� Cavendish fue el primero en reconocer el
hidrógeno gaseoso como una sustancia discreta,
identi�cando el gas producido en la reacción metal-
ácido como «aire in�amable» y descubriendo más
profundamente, en 1781, que el gas produce agua
cuando se quema. Generalmente, se le da el crédito por
su descubrimiento como un elemento químico.[14] [15]
En 1783, Antoine Lavoisier dio al elemento el nombre de
hidrógeno (del griego υδρώ (hydro), agua y γένος-ου
(genes) generar, es decir, «productor de agua»)[16] [17]
cuando él y Laplace reprodujeron el descubrimiento de
Cavendish, donde se produce agua cuando se quema
hidrógeno.[15]
Lavoisier produjo hidrógeno para sus experimentos
sobre conse�ación de la masa haciendo reaccionar un
�ujo de vapor con hierro metálico a través de un tubo
de hierro incandescente calentado al fuego. La
oxidación anaerobia de hierro por los protones del agua
a alta temperatura puede ser representada
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1766
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Henry_Cavendish
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1783
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Antoine_Lavoisier
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hierro
esquemáticamente por el conjunto de las siguientes
reacciones:
   Fe +    H2O → FeO + H2
2 Fe + 3 H2O → Fe2O3 + 3 H2
3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2
Muchos metales, tales como circonio, se someten a una
reacción similar con agua, lo que conduce a la
producción de hidrógeno.
El hidrógeno fue licuado por primera vez por James
Dewar en 1898 al usar refrigeración regenerativa, y su
invención se aproxima mucho a lo que conocemos hoy
en día como termo.[15] Produjo hidrógeno sólido al año
siguiente.[15] El deuterio fue descubie�o en diciembre
de 1931 por Harold Urey, y el tritio fue preparado en
1934 por Ernest Ruthe�ord, Marcus Oliphant, y Paul
Ha�eck.[14] El agua pesada, que tiene deuterio en lugar
de hidrógeno regular en la molécula de agua, fue
descubie�a por el equipo de Urey en 1932.[15]
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Circonio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_l%C3%ADquido
https://es.m.wikipedia.org/wiki/James_Dewar
https://es.m.wikipedia.org/wiki/James_Dewar
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1898
https://es.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Refrigeraci%C3%B3n_regenerativa&action=edit&redlink=1
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Termo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_s%C3%B3lido
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Deuterio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1931
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Harold_Urey
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Tritio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1934
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Marcus_Oliphant
https://es.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Paul_Harteck&action=edit&redlink=1
https://es.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Paul_Harteck&action=edit&redlink=1
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Agua_pesada
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1932
François Isaac de Rivaz construyó el primer dispositivo
de combustión interna propulsado por una mezcla de
hidrógeno y oxígeno en 1806. Edward Daniel Clarke
inventó el rebufo de gas de hidrógeno en 1819. La
lámpara de Döbereiner y la Luminaria Drummond fueron
inventadas en 1823.[15]
El llenado del primer globo con gas hidrógeno fue
documentado por Jacques Charles en 1783.[15] El
hidrógeno proveía el ascenso a la primera manera
con�able de viajes aéreos después de la invención del
primer dirigible de hidrógeno retirado en 1852 por Henri
Gi�ard.[15] El conde alemán Ferdinand von Zeppelin
promovió la idea de utilizar el hidrógeno en dirigibles
rígidos, que más tarde fueron llamados zepelines, el
primero de los cuales tuvo su vuelo inaugural en
1900.[15] Los vuelos normales comenzaron en 1910, y
para el inicio de la Primera Guerra Mundial, en agosto de
1914, se había trasladado a 35 000 pasajeros sin ningún
incidente grave. Los dirigibles elevados con hidrógeno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1806
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1819
https://es.m.wikipedia.org/w/index.php?title=L%C3%A1mpara_de_D%C3%B6bereiner&action=edit&redlink=1
https://es.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Luminaria_Drummond&action=edit&redlink=1
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1823
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Jacques_Charles
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1783
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1852
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Henri_Giffard
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Henri_Giffard
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ferdinand_von_Zeppelin
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Zepel%C3%ADn
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1900
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1910
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Primera_Guerra_Mundial
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1914
se utilizan como plataformas de obse�ación y
bombarderos durante la guerra.[18]
La primera travesía transatlántica sin escalas fue hecha
por el dirigible británico R34 en 1919. A pa�ir de 1928,
con el Graf Zeppelin LZ 127,[19] el se�icio regular de
pasajeros prosiguió hasta mediados de la década de
1930 sin ningún incidente. Con el descubrimiento de las
rese�as de otro tipo de gas ligero en los Estados
Unidos, este proyecto debió ser modi�cado, ya que el
otro elemento prometió más seguridad, pero el
Gobierno de Estados Unidos se negó a vender el gas a
tal efecto. Por lo tanto, el H2 fue utilizado en eldirigible
Hindenburg, que resultó destruido en un incidente en
vuelo sobre Nueva Jersey el 6 de mayo de 1937.[15] El
incidente fue transmitido en vivo por radio y �lmado. El
encendido de una fuga de hidrógeno se atribuyó como
la causa del incidente, pero las investigaciones
posteriores señalaron a la ignición del revestimiento de
tejido aluminizado por la electricidad estática.
https://es.m.wikipedia.org/w/index.php?title=R34&action=edit&redlink=1
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1919
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Graf_Zeppelin_LZ_127
https://es.m.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_1930
https://es.m.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_1930
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Helio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/LZ_129_Hindenburg
https://es.m.wikipedia.org/wiki/6_de_mayo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/1937
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Aluminio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Electricidad_est%C3%A1tica
Papel del hidrógeno en la teoría cuántica
Las líneas del espectro de emisiones de hidrógeno en la región visible.
Estas son las cuatro líneas visibles de la serie de Balmer.
Gracias a su estructura atómica relativamente simple,
consistente en un solo protón y un solo electrón para el
isótopo más abundante (protio), el átomo de hidrógeno
posee un espectro de absorción que pudo ser explicado
cuantitativamente, lo que supuso el punto central del
modelo atómico de Bohr, que constituyó un hito en el
desarrollo la teoría de la estructura atómica. Además, la
consiguiente simplicidad de la molécula de hidrógeno
diatómico y el correspondiente catión dihidrógeno, H2
+,
permitió una comprensión más completa de la
naturaleza del enlace químico, que continuó poco
después con el tratamiento mecano-cuántico del átomo
de hidrógeno, que había sido desarrollado a mediados
de la década de 1920 por Erwin Schrödinger y Werner
Heisenberg.
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Emission_spectrum-H.png
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Emission_spectrum-H.png
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Serie_de_Balmer
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B3mico_de_Bohr
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cati%C3%B3n_dihidr%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Erwin_Schr%C3%B6dinger
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Werner_Heisenberg
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Werner_Heisenberg
Uno de los primeros efectos cuánticos que fue
explícitamente adve�ido (pero no entendido en ese
momento) fue una obse�ación de Maxwell en la que
estaba involucrado el hidrógeno, medio siglo antes de
que se estableciera completamente la teoría mecano-
cuántica. Maxwell obse�ó que el calor especí�co del H2,
inexplicablemente, se desviaba del correspondiente a un
gas diatómico por debajo de la temperatura ambiente y
comenzaba a parecerse cada vez más al
correspondiente a un gas monoatómico a temperaturas
muy bajas. De acuerdo con la teoría cuántica, este
compo�amiento resulta del espaciamiento de los
niveles energéticos rotacionales (cuantizados), que se
encuentran pa�icularmente separados en el H2 debido a
su pequeña masa. Estos niveles tan separados impiden
el repa�o equitativo de la energía calorí�ca para
generar movimiento rotacional en el hidrógeno a bajas
temperaturas. Los gases diatómicos compuestos de
átomos pesados no poseen niveles energéticos
rotacionales tan separados y, por tanto, no presentan el
mismo efecto que el hidrógeno.[20]
https://es.m.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica
NGC 604, una enorme región de
hidrógeno ionizado en la galaxia del
Triángulo
El hidrógeno es el elemento químico más abundante del
universo, suponiendo más del 75 % en materia normal
por masa y más del 90 % en número de átomos.[21] Este
elemento se encuentra en abundancia en las estrellas y
los planetas gaseosos gigantes. Las nubes moleculares
de H2 están asociadas a la formación de las estrellas. El
hidrógeno también juega un papel fundamental como
combustible de las estrellas por medio de las reacciones
de fusión nuclear entre núcleos de hidrógeno.
En el universo, el hidrógeno se encuentra principalmente
en su forma atómica y en estado de plasma, cuyas
propiedades son bastante diferentes a las del hidrógeno
molecular. Como plasma, el electrón y el protón del
Abundancia en la naturaleza
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Nursery_of_New_Stars_-_GPN-2000-000972.jpg
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/NGC_604
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Galaxia_del_Tri%C3%A1ngulo
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Abundancia_natural
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Plasma_(estado_de_la_materia)
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n
hidrógeno no se encuentran ligados, por lo que
presenta una alta conductividad eléctrica y una gran
emisividad (origen de la luz emitida por el Sol y otras
estrellas). Las pa�ículas cargadas están fue�emente
in�uenciadas por los campos eléctricos y magnéticos.
Por ejemplo, en los vientos solares las pa�ículas
interaccionan con la magnetosfera terrestre generando
corrientes de Birkeland y el fenómeno de las auroras.
Bajo condiciones normales de presión y temperatura, el
hidrógeno existe como gas diatómico, H2. Sin embargo,
el hidrógeno gaseoso es extremadamente poco
abundante en la atmósfera de la Tierra (1 ppm en
volumen), debido a su pequeña masa que le permite
escapar al in�ujo de la gravedad terrestre más
fácilmente que otros gases más pesados. Aunque los
átomos de hidrógeno y las moléculas diatómicas de
hidrógeno abundan en el espacio interestelar, son
difíciles de generar, concentrar y puri�car en la Tierra. El
hidrógeno es el decimoquinto elemento más abundante
en la supe�icie terrestre[22] La mayor pa�e del
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctrica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Stefan-Boltzmann
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Sol
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Viento_solar
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Magnet%C3%B3sfera_de_la_Tierra
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Corriente_de_Birkeland
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Aurora_polar
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Condiciones_normales_de_presi%C3%B3n_y_temperatura
hidrógeno terrestre se encuentra formando pa�e de
compuestos químicos tales como los hidrocarburos o el
agua.[23] El hidrógeno gaseoso es producido por
algunas bacterias y algas, y es un componente natural
de las �atulencias.
Combustión
el Motor principal del
transbordador espacial
quema hidrógeno
líquido con oxígeno
puro, produciendo una
llama casi invisible
El gas hidrógeno (dihidrógeno[24] ) es altamente
in�amable y se quema en concentraciones de 4 % o más
H2 en el aire.
[25] La entalpía de combustión de
hidrógeno es −285,8 kJ/mol;[26] se quema de acuerdo
con la siguiente ecuación balanceada.
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572  kJ (285,8 kJ/mol)
[27]
Propiedades
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Bacteria
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Alga
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Flatulencia
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Shuttle_Main_Engine_Test_Firing_cropped_edited_and_reduced.jpg
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Motor_principal_del_transbordador_espacial
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Motor_principal_del_transbordador_espacial
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Gas_hidr%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa
Cuando se mezcla con oxígeno en una variedad de
proporciones, de hidrógeno explota por ignición. El
hidrógeno se quema violentamente en el aire; seproduce la ignición automáticamente a una temperatura
de 560 °C.[28] Llamas de hidrógeno-oxígeno puros se
queman en la gama del color ultravioleta y son casi
invisibles a simple vista, como lo demuestra la debilidad
de la llama de los motores principales del transbordador
espacial (a diferencia de las llamas fácilmente visibles del
cohete acelerador del sólido). Así que se necesita un
detector de llama para detectar si una fuga de
hidrógeno está ardiendo. La explosión del dirigible
Hindenburg fue un caso infame de combustión de
hidrógeno. La causa fue debatida, pero los materiales
combustibles en la cubie�a de la aeronave fueron los
responsables del color de las llamas.[29] Otra
característica de los fuegos de hidrógeno es que las
llamas tienden a ascender rápidamente con el gas en el
aire, como ilustraron las llamas del Hindenburg,
causando menos daño que los fuegos de hidrocarburos.
Dos terceras pa�es de los pasajeros del Hindenburg
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_ultravioleta
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Dirigible_Hindenburg#El_%C3%BAltimo_vuelo_del_Hindenburg
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Dirigible_Hindenburg#El_%C3%BAltimo_vuelo_del_Hindenburg
sobrevivieron al incendio, y muchas de las mue�es que
se produjeron fueron por caída o fuego del combustible
diésel.[30]
H2 reacciona directamente con otros elementos
oxidantes. Una reacción espontánea y violenta puede
ocurrir a temperatura ambiente con cloro y �úor,
formando los haluros de hidrógeno correspondientes:
cloruro de hidrógeno y �uoruro de hidrógeno.[31]
A diferencia de los hidrocarburos, la combustión del
hidrógeno no genera óxidos de carbono (monóxido y
dióxido) sino simplemente agua en forma de vapor, por
lo que se considera un combustible amigable con el
medio ambiente y ayuda a mitigar el calentamiento
global.
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Gas%C3%B3leo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cloro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BAor
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cloruro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cloruro_de_hidr%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fluoruro_de_hidr%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburos
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_agua
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Calentamiento_global
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Calentamiento_global
Niveles energéticos electrónicos
Representación de los niveles
energét icos del átomo de
hidrógeno
Los primeros orbitales del
átomo de hidrógeno (números
cuánticos principales y
azimutales).
El nivel energético del estado fundamental electrónico
de un átomo de hidrógeno es –13,6 eV, que equivale a
un fotón ultravioleta de, aproximadamente, 92 nm de
longitud de onda.
Los niveles energéticos del hidrógeno pueden calcularse
con bastante precisión empleando el modelo atómico de
Bohr, que considera que el electrón orbita alrededor del
protón de forma análoga a la órbita terrestre alrededor
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Hydrogen_energy_levels.png
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:HAtomOrbitals.png
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Orbital_at%C3%B3mico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_cu%C3%A1ntico_principal
https://es.m.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_cu%C3%A1ntico_secundario
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Nivel_energ%C3%A9tico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Estado_fundamental_(f%C3%ADsica)
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Electronvoltio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_ultravioleta
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Nan%C3%B3metro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_onda
https://es.m.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo_de_Bohr
https://es.m.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo_de_Bohr
del Sol. Sin embargo, la fuerza electromagnética hace
que el protón y el electrón se atraigan, de igual modo
que los planetas y otros cuerpos celestes se atraen por
la fuerza gravitatoria. Debido al carácter discreto
(cuantizado) del momento angular postulado en los
inicios de la mecánica cuántica por Bohr, el electrón en
el modelo de Bohr solo puede orbitar a cie�as
distancias permitidas alrededor del protón y, por
extensión, con cie�os valores de energía permitidos.
Una descripción más precisa del átomo de hidrógeno
viene dada mediante un tratamiento puramente
mecano-cuántico que emplea la ecuación de onda de
Schrödinger o la formulación equivalente de las
integrales de camino de Feynman para calcular la
densidad de probabilidad del electrón cerca del
protón.[32] El tratamiento del electrón a través de la
hipótesis de De Broglie (dualidad onda--pa�ícula)
reproduce resultados químicos (tales como la
con�guración del átomo de hidrógeno) de manera más
natural que el modelo de pa�ículas de Bohr, aunque la
energía y los resultados espectrales son los mismos. Si
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Momento_angular
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Schr%C3%B6dinger
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Integrales_de_camino
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Richard_Feynman
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_densidad
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Dualidad_onda_corp%C3%BAsculo
en la construcción del modelo se emplea la masa
reducida del núcleo y del electrón (como se haría en el
problema de dos cuerpos en Mecánica Clásica), se
obtiene una mejor formulación para los espectros del
hidrógeno, y los desplazamientos espectrales correctos
para el deuterio y el tritio. Pequeños ajustes en los
niveles energéticos del átomo de hidrógeno, que
corresponden a efectos espectrales reales, pueden
determinarse usando la teoría mecano-cuántica
completa, que corrige los efectos de la relatividad
especial (ver ecuación de Dirac), y computando los
efectos cuánticos originados por la producción de
pa�ículas vi�uales en el vacío y como resultado de los
campos eléctricos (ver Electrodinámica Cuántica).
Eksperimento pri Hidrogena
Spektro
En el hidrógeno gaseoso, el nivel energético del estado
electrónico fundamental está dividido a su vez en otros
niveles de estructura hipe�ina, originados por el efecto
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Masa_reducida
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Masa_reducida
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Problema_de_los_dos_cuerpos
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cl%C3%A1sica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Deuterio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Tritio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_la_Relatividad_Especial
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Dirac
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Electrodin%C3%A1mica_cu%C3%A1ntica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Estructura_hiperfina
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Emissions_Spectra.webm
de las interacciones magnéticas producidas entre los
espines del electrón y del protón. La energía del átomo
cuando los espines del protón y del electrón están
alineados es mayor que cuando los espines no lo están.
La transición entre esos dos estados puede tener lugar
mediante la emisión de un fotón a través de una
transición de dipolo magnético. Los radiotelescopios
pueden detectar la radiación producida en este proceso,
lo que si�e para crear mapas de distribución del
hidrógeno en la galaxia.
Formas elementales moleculares
Las primeras trazas obse�adas en
una cámara de burbujas de
hidrógeno líquido en el Bevatron
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Esp%C3%ADn
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Dipolo_magn%C3%A9tico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Radiotelescopio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Liquid_hydrogen_bubblechamber.jpghttps://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Liquid_hydrogen_bubblechamber.jpg
https://es.m.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1mara_de_burbujas
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Bevatron
Existen dos tipos distintos de moléculas diatómicas de
hidrógeno que di�eren en la relación entre los espines
de sus núcleos:[33] Mientras que en la forma de
o�ohidrógeno, los espines de los dos protones son
paralelos y forman un estado triplete, en forma de para-
hidrógeno, los spins son antiparalelos y forman un
singular. En condiciones normales de presión y
temperatura, el hidrógeno gaseoso contiene
aproximadamente un 25 % de la forma para y un 75 %
de la forma o�o, también conocida como "forma
normal".[34] La relación del equilibrio entre
o�ohidrógeno y para-hidrógeno depende de la
temperatura, pero puesto que la forma o�o es un
estado excitado y por tanto posee una energía superior,
y además es inestable y no puede ser puri�cado. A
temperaturas muy bajas, el estado de equilibrio está
compuesto casi exclusivamente por la forma para. Las
propiedades físicas del para-hidrógeno puro di�eren
ligeramente de las de la forma normal (o�o).[35] La
distinción entre formas o�o/para también se presenta
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en otras moléculas o grupos funcionales que contienen
hidrógeno, tales como el agua o el metileno.
La interconversión no catalizada entre el para-hidrógeno
y el o�ohidrógeno se incrementa al aumentar la
temperatura; por esta razón, el H2 condensado
rápidamente contiene grandes cantidades de la forma
o�o que pasa a la forma para lentamente.[36] La
relación o�o/para en el H2 condensado es algo
impo�ante a tener en cuenta para la preparación y el
almacenamiento del hidrógeno líquido: la conversión de
la forma o�o a la forma para es exotérmica y produce el
calor su�ciente para evaporar el hidrógeno líquido,
provocando la pérdida del material licuado.
Catalizadores para la interconversión o�o/para, tales
como compuestos de hierro, son usados en procesos de
refrigeración con hidrógeno.[37]
Una forma molecular llamada hidrógeno molecular
protonado, H3
+, se encuentra en el medio interestelar,
donde se genera por la ionización del hidrógeno
molecular provocada por los rayos cósmicos. También se
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metileno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cat%C3%A1lisis
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_exot%C3%A9rmica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hierro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_molecular_protonado
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_molecular_protonado
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ionizaci%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_c%C3%B3smica
ha obse�ado en las capas superiores de la atmósfera
de Júpiter. Esta molécula es relativamente estable en el
medio del espacio exterior debido a las bajas
temperaturas y a la bajísima densidad. El H3
+ es uno de
los iones más abundantes del universo, y juega un papel
notable en la química del medio interestelar.[38]
Hidrógeno metálico
Si bien se suele catalogar al hidrógeno como no metal, a
altas temperaturas y presiones puede compo�arse
como metal. En marzo de 1996, un grupo de cientí�cos
del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore informó
de que habían producido casualmente, durante un
microsegundo y a temperaturas de miles de kelvins y
presiones de más de un millón de atmósferas (>
100 GPa), el primer hidrógeno metálico identi�cable.[39]
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_de_J%C3%BApiter
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_de_J%C3%BApiter
https://es.m.wikipedia.org/wiki/No_metal
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metal
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Laboratorio_Nacional_Lawrence_Livermore
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Serendipity
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Microsegundo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Kelvin
Compuestos
Compuestos covalentes y orgánicos
A pesar de que el H2 no es muy reactivo en condiciones
normales, forma multitud de compuestos con la mayoría
de los elementos químicos. Se conocen millones de
hidrocarburos, pero no se generan por la reacción
directa del hidrógeno elemental con el carbono (aunque
la producción del gas de síntesis seguida del proceso
Fischer-Tropsch para sintetizar hidrocarburos parece ser
una excepción pues comienza con carbón e hidrógeno
elemental generado in situ). El hidrógeno puede formar
compuestos con elementos más electronegativos, tales
como los halógenos (�úor, cloro, bromo, yodo) o los
calcógenos (oxígeno, azufre, selenio); en estos
compuestos, el hidrógeno adquiere carga parcial
positiva debido a la polaridad del enlace covalente.
Cuando se encuentra unido al �úor, al oxígeno o al
nitrógeno, el hidrógeno puede pa�icipar en una
modalidad de enlace no covalente llamado "enlace de
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Carbono
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Gas_de_s%C3%ADntesis
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Proceso_Fischer-Tropsch
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Carb%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hal%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BAor
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cloro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Bromo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Yodo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Anf%C3%ADgeno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Azufre
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Selenio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno
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hidrógeno" o "puente de hidrógeno", que es
fundamental para la estabilidad de muchas moléculas
biológicas. El hidrógeno puede también formar
compuestos con elementos menos electronegativos,
tales como metales o semimetales, en los cuales
adquiere carga parcial negativa. Estos compuestos se
conocen como hidruros.
El hidrógeno forma una enorme variedad de
compuestos con el carbono. Debido a su presencia en
los seres vivos, estos compuestos se denominan
compuestos orgánicos; el estudio de sus propiedades es
la �nalidad de la Química Orgánica, y el estudio en el
contexto de los organismos vivos se conoce como
Bioquímica. Atendiendo a algunas de�niciones, los
compuestos "orgánicos" requieren la presencia de
carbono para ser denominados así (ahí tenemos el
clásico ejemplo de la urea) pero no todos los
compuestos de carbono se consideran orgánicos (es el
caso del monóxido de carbono, o los carbonatos
metálicos. La mayoría de los compuestos orgánicos
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Enlace_de_hidr%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_org%C3%A1nica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Bioqu%C3%ADmica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Urea
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Carbonato
también contienen hidrógeno y, puesto que es el enlace
carbono-hidrógeno el que proporciona a estos
compuestos muchas de sus principales características,
se hace necesario mencionar el enlace carbono-
hidrógeno en algunas de�niciones de la palabra
"orgánica" en Química. (Estas recientes de�niciones no
son pe�ectas, sin embargo, ya que un compuesto
indudablemente orgánico como la urea no podría ser
catalogado como tal atendiendo a ellas).
En la Química Inorgánica, los hidruros pueden se�ir
también como ligandos puente que unen dos centros
metálicos en un complejo de coordinación. Esta función
es pa�icularmente común en los elementos del grupo
13, especialmente en los boranos (hidruros de boro) y
en los complejos de aluminio, así como en los clústers
de carborano.[23]
Algunos ejemplos de compuestos covalentes
impo�antes que contienen hidrógeno son: amoniaco
(NH3), hidracina (N2H4), agua (H2O), peróxido de
hidrógeno (H2O2), sulfuro de hidrógeno (H2S), etc.
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Enlace_carbono-hidr%C3%B3genohttps://es.m.wikipedia.org/wiki/Enlace_carbono-hidr%C3%B3geno
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_inorg%C3%A1nica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ligando
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Complejo_met%C3%A1lico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Borano
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Aluminio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cluster_(f%C3%ADsica)
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Carborano
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Amoniaco
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidracina
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Agua
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Per%C3%B3xido_de_hidr%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Per%C3%B3xido_de_hidr%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Sulfuro_de_hidr%C3%B3geno
Hidruros
A menudo los compuestos del hidrógeno se denominan
hidruros, un término usado con bastante inexactitud.
Para los químicos, el término "hidruro" generalmente
implica que el átomo de hidrógeno ha adquirido carga
parcial negativa o carácter aniónico (denotado como
H-). La existencia del anión hidruro, propuesta por G. N.
Lewis en 1916 para los hidruros iónicos del grupo 1 (I) y
2 (II), fue demostrada por Moers en 1920 con la
electrolisis del hidruro de litio (LiH) fundido, que
producía una cantidad estequiométrica de hidrógeno en
el ánodo.[40] Para los hidruros de metales de otros
grupos, el término es bastante erróneo, considerando la
baja electronegatividad del hidrógeno. Una excepción en
los hidruros del grupo II es el BeH2, que es polimérico.
En el tetrahidruroaluminato (III) de litio, el anión AlH4
-
posee sus centros hidrúricos �rmemente unidos al
aluminio (III).
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Gilbert_N._Lewis
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Gilbert_N._Lewis
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Moers
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidruro_de_litio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodo
Representación del ion hidronio
(H3O
+), en la que se puede
apreciar la condensación de
carga negat iva en el átomo de
oxígeno, y el carácter posit ivo
de los átomos de hidrógeno.
Aunque los hidruros pueden formarse con casi todos los
elementos del grupo principal, el número y combinación
de posibles compuestos varía mucho; por ejemplo,
existen más de 100 hidruros binarios de boro conocidos,
pero solamente uno de aluminio.[41] El hidruro binario
de indio no ha sido identi�cado aún, aunque existen
complejos mayores.[42]
«Protones» y ácidos
La oxidación del H2 formalmente origina el protón, H
+.
Esta especie es fundamental para explicar las
propiedades de los ácidos, aunque el término «protón»
se usa imprecisamente para referirse al hidrógeno
catiónico o ion hidrógeno, denotado H+. Un protón
aislado H+ no puede existir en disolución debido a su
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Hydroxonium-3D-elpot.png
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidronio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Boro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3n
fue�e tendencia a unirse a átomos o moléculas con
electrones mediante un enlace coordinado o enlace
dativo. Para evitar la cómoda, aunque incie�a, idea del
protón aislado solvatado en disolución, en las
disoluciones ácidas acuosas se considera la presencia
del ion hidronio (H3O
+) organizado en clústers para
formar la especie H9O4
+.[43] Otros iones oxonio están
presentes cuando el agua forma disoluciones con otros
disolventes.[44]
Aunque exótico en la Tierra, uno de los iones más
comunes en el universo es el H3
+, conocido como
hidrógeno molecular protonado o catión hidrógeno
triatómico.[45]
Isótopos
Protio, deuterio y trit io
Tubo de descarga lleno de
hidrógeno puro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Enlace_coordinado
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Enlace_dativo
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Oxonio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Oxonio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_molecular_protonado
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Hydrogen_Deuterium_Tritium_Nuclei_Schmatic-ja.svg
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno-1
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Hydrogen_discharge_tube.jpg
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Hydrogen_discharge_tube.jpg
Tubo de descarga lleno de deuterio
puro
El protio, el isótopo más
común del hidrógeno,
t iene un protón y un
electrón. Es el único
isótopo estable que no
posee neutrones.
El isótopo más común de hidrógeno no posee
neutrones, existiendo otros dos, el deuterio (D) con uno
y el tritio (T), radiactivo con dos. El deuterio tiene una
abundancia natural comprendida entre 0,0184 y
0,0082 % (Unión Internacional de Química Pura y
Aplicada (IUPAC)). El hidrógeno es el único elemento
químico que tiene nombres y símbolos químicos
distintos para sus diferentes isótopos.
El hidrógeno también posee otros isótopos altamente
inestables (del 4H al 7H), que fueron sintetizados en el
laboratorio, pero nunca obse�ados en la naturaleza.[46]
[47]
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Deuterium_discharge_tube.jpg
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Hydrogen.svg
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Is%C3%B3topo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Neutr%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Deuterio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Tritio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Radiactividad
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Uni%C3%B3n_Internacional_de_Qu%C3%ADmica_Pura_y_Aplicada
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1H, conocido como protio, es el isótopo más común
del hidrógeno con una abundancia de más del
99,98 %. Debido a que el núcleo de este isótopo está
formado por un solo protón se le ha bautizado como
protio, nombre que a pesar de ser muy descriptivo, es
poco usado.
²H, el otro isótopo estable del hidrógeno, es conocido
como deuterio y su núcleo contiene un protón y un
neutrón. El deuterio representa el 0,0026 % o el
0,0184 % (según sea en fracción molar o fracción
atómica) del hidrógeno presente en la Tierra,
encontrándose las menores concentraciones en el
hidrógeno gaseoso, y las mayores (0,015 % o
150 ppm) en aguas oceánicas. El deuterio no es
radiactivo, y no representa un riesgo signi�cativo de
toxicidad. El agua enriquecida en moléculas que
incluyen deuterio en lugar de hidrógeno 1H (protio),
se denomina agua pesada. El deuterio y sus
compuestos se emplean en marcado no radiactivo en
experimentos y también en disolventes usados en
espectroscopia 1H - RMN. El agua pesada se utiliza
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Protio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Deuterio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fracci%C3%B3n_molar
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Agua_pesada
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia
como moderador de neutrones y refrigerante en
reactores nucleares. El deuterio es también un
potencial combustible para la fusión nuclear con �nes
comerciales.
³H se conoce como tritio y contiene un protón y dos
neutrones en su núcleo. Es radiactivo,
desintegrándose en ³2He
+ a través de una emisión
beta. Posee un periodo de semidesintegración de
12,33 años.[23] Pequeñas cantidades de tritio se
encuentran en la naturaleza por efecto de la
interacción de los rayos cósmicos con los gases
atmosféricos. También ha sido liberado tritio por la
realización de pruebas de armamento nuclear. El tritio
se usa en reacciones de fusión nuclear, como trazador
en Geoquímica Isotópica, y en dispositivos luminosos
autoalimentados. Antes era común emplear el tritio
como radiomarcadoren experimentos químicos y
biológicos, pero actualmente se usa menos.
El hidrógeno es el único elemento que posee diferentes
nombres comunes para cada uno de sus isótopos
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Reactor_nuclear
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_nuclear
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Tritio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Desintegraci%C3%B3n_beta
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Desintegraci%C3%B3n_beta
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Periodo_de_semidesintegraci%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_c%C3%B3smica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Trazador_radiactivo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Geoqu%C3%ADmica
(naturales). Durante los inicios de los estudios sobre la
radiactividad, a algunos isótopos radiactivos pesados
les fueron asignados nombres, pero ninguno de ellos se
sigue usando. Los símbolos D y T (en lugar de ²H y ³H)
se usan a veces para referirse al deuterio y al tritio, pero
el símbolo P corresponde al fósforo y, por tanto, no
puede usarse para representar al protio. La IUPAC
declara que aunque el uso de estos símbolos sea
común, no es lo aconsejado.
H2 es un producto de algunos tipos de metabolismo
anaeróbico y es producido por diversos
microorganismos, por lo general a través de reacciones
catalizadas por enzimas que contienen hierro o níquel
llamadas hidrogenasas. Estas enzimas catalizan la
reacción redox reversible entre H2 y sus componentes,
dos protones y dos electrones. La creación de gas de
hidrógeno ocurre en la transferencia de reducir
equivalentes producidos durante la fermentación del
piruvato al agua.[48]
Reacciones biológicas
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Uni%C3%B3n_Internacional_de_Qu%C3%ADmica_Pura_y_Aplicada
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Microorganismo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cat%C3%A1lisis
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hierro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquel
https://es.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Hidrogenasas&action=edit&redlink=1
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Redox
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fermentaci%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_pir%C3%BAvico
La separación del agua, en la que el agua se
descompone en sus componentes, protones, electrones
y oxígeno ocurre durante la fase clara en todos los
organismos fotosintéticos. Algunos organismos —
incluyendo el alga Chlamydomonas reinhardtii y
cianobacteria— evolucionaron un paso más en la fase
oscura en el que los protones y los electrones se
reducen para formar gas de H2 por hidrogenasas
especializadas en el cloroplasto.[49] Se realizaron
esfuerzos para modi�car genéticamente las
hidrogenasas de cianobacterias para sintetizar de
manera e�ciente el gas H2 incluso en la presencia de
oxígeno.[50] También se realizaron esfuerzos con algas
modi�cadas genéticamente en un biorreactor.[51]
El gas H2 es producido en los laboratorios de química y
biología, muchas veces como un subproducto de la
deshidrogenación de sustratos insaturados; y en la
naturaleza como medio de expulsar equivalentes
reductores en reacciones bioquímicas.
Producción
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Separaci%C3%B3n_del_agua
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fase_clara
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fotos%C3%ADntesis
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Chlamydomonas_reinhardtii
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cianobacteria
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fase_oscura
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fase_oscura
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cloroplasto
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Producci%C3%B3n_biol%C3%B3gica_de_hidr%C3%B3geno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Deshidrogenaci%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Insaturado
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburo_insaturado
Laboratorio
En el laboratorio, el gas H2 es normalmente preparado
por la reacción de ácidos con metales tales como el zinc,
por medio del aparato de Kipp.
Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2
El aluminio también puede producir H2 después del
tratamiento con bases:
2 Al + 6 H2O + 2 OH
- → 2 Al(OH)4
- + 3 H2
La electrólisis del agua es un método simple de producir
hidrógeno. Una corriente eléctrica de bajo voltaje �uye a
través del agua, y el oxígeno gaseoso se forma en el
ánodo, mientras que el gas hidrógeno se forma en el
cátodo. Típicamente, el cátodo está hecho de platino u
otro metal ine�e (generalmente platino o gra�to),
cuando se produce hidrógeno para el almacenamiento.
Si, sin embargo, el gas se destinara a ser quemado en el
lugar, es deseable que haya oxígeno para asistir a la
combustión, y entonces, ambos electrodos pueden
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Zinc
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Aparato_de_Kipp
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Zinc
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ion_hidronio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Zinc
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Aluminio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Aluminio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Agua
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Grupo_hidroxilo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisis
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Voltaje
https://es.m.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todo
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Platino
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Grafito
estar hechos de metales ine�es (se deben evitar los
electrodos de hierro, ya que consumen oxígeno al sufrir
oxidación). La e�ciencia máxima teórica (electricidad
utilizada vs valor energético de hidrógeno producido) es
entre 80 y 94 %.[52]
2H2O(aq) → 2H2(g) + O2(g)
En 2007, se descubrió que una aleación de aluminio y
galio en forma de gránulos añadida al agua podía
utilizarse para generar hidrógeno. El proceso también
produce alúmina, pero se puede reutilizar el galio, que
previene la formación de una película de óxido en los
gránulos. Esto tiene impo�antes implicaciones para la
potenciales economía basada en el hidrógeno, ya que se
puede producir en el lugar y no tiene que ser
transpo�ado.[53]
Industrial
El hidrógeno puede ser preparado por medio de varios
procesos pero hoy día el más impo�ante consiste en la
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hierro
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Galio
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Al%C3%BAmina
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Galio
extracción de hidrógeno a pa�ir de hidrocarburos. La
mayor pa�e del hidrógeno comercial se produce
mediante el reformado catalítico de gas natural[54] o de
hidrocarburos líquidos. A altas temperaturas (700-
1100 °C), se hace reaccionar vapor de agua con metano
para producir monóxido de carbono y H2:
CH4 + H2O → CO + 3 H2
Esta reacción es favorecida termodinámicamente por un
exceso de vapor y por bajas presiones pero
normalmente se practica a altas presiones (20 atm) por
motivos económicos. La mezcla producida se conoce
como "gas de síntesis", ya que muchas veces se utiliza
directamente para la síntesis de metanol y otras
sustancias químicas. Se pueden usar otros
hidrocarburos, además de metano, para producir gas de
síntesis con proporciones variables de los productos.
Si el producto que se desea es solo hidrógeno, se hace
reaccionar el monóxido de carbono a través de la
reacción de desplazamiento del vapor de agua, por
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Reformado_catal%C3%ADtico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Gas_natural
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metano
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_(unidad)
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Gas_de_s%C3%ADntesis
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metanol
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburo
https://es.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Reacci%C3%B3n_de_desplazamiento_del_vapor_de_agua&action=edit&redlink=1ejemplo con un catalizador de óxido de hierro. Esta
reacción es también una fuente industrial común de
dióxido de carbono:[54]
CO + H2O → CO2 + H2
Otras opciones para producir hidrógeno a pa�ir de
metano son la pirólisis, que resulta en la formación de
carbono sólido:
CH4 → C + 2 H2
O la oxidación parcial,[55] la cual se aplica también a
combustibles como el carbón:
2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2
Otro proceso que produce hidrógeno como producto
secundario es la electrólisis de salmuera para producir
cloro.[56]
https://es.m.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_hierro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Agua
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Salmuera
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cloro
Termoquímicos solares
Existen más de 200 ciclos termoquímicos que pueden
ser utilizados para la separación del agua, alrededor de
una docena de estos ciclos, tales como el ciclo de óxido
de hierro, ciclo del óxido cerio (III)-óxido cerio(IV), ciclo
de óxido zinc-zinc, ciclo del azufre-yodo, ciclo del
cobre-cloro, ciclo híbrido del azufre están bajo
investigación y en fase de prueba para producir
hidrógeno y oxígeno a pa�ir de agua y calor sin utilizar
electricidad.[57] Un número de laboratorios (incluyendo
Francia, Alemania, Grecia, Japón y los Estados Unidos)
están desarrollando métodos termoquímicos para
producir hidrógeno a pa�ir de energía solar y agua.[58]
Corrosión anaerobia
En condiciones anaeróbicas, las aleaciones de hierro y
acero se oxidan lentamente por los protones de agua
concomitante reducidos en hidrógeno molecular (H2). La
corrosión anaeróbica de hierro conduce primero a la
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_hierro
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formación de hidróxido ferroso (óxido verde) y se puede
describir mediante la siguiente reacción:
Fe + 2 H2O → Fe(OH)2 + H2
A su vez, bajo condiciones anaeróbicas, el hidróxido
ferroso (Fe(OH)2 ) puede ser oxidado por los protones
de agua para formar magnetita e hidrógeno molecular.
Este proceso se describe por la reacción de Schikorr:
3 Fe(OH)2 → Fe3O4 + 2 H2O + H2
hidróxido ferroso → magnetita + agua + hidrógeno
La magnetita así cristalizada (Fe3O4) es
termodinámicamente más estable que el hidróxido
ferroso (Fe(OH)2 ).
Este proceso ocurre durante la corrosión anaeróbica de
hierro y acero en aguas subterráneas sin oxígeno y en
suelos reducidos por debajo del nivel freático.
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_ferroso
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_ferroso
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_ferroso
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Magnetita
https://es.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Reacci%C3%B3n_de_Schikorr&action=edit&redlink=1
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hierro
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Acero
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Agua_subterr%C3%A1nea
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Aguas_an%C3%B3xicas
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Nivel_fre%C3%A1tico
Ocurrencia geológica: la reacción de
serpentinización
En ausencia de oxígeno atmosférico (O2), en condiciones
geológicas profundas que prevalezcan lejos de
atmósfera de la Tierra, el hidrógeno (H2) se produce
durante el proceso del serpentinización por la oxidación
anaeróbica de protones del agua (H+) del silicato ferroso
(Fe2+) presente en la red cristalina de la fayalita (Fe2SiO4,
el hierro olivino). La reacción correspondiente que
conduce a la formación de magnetita (Fe3O4), cuarzo
SiO2) e hidrógeno (H2) es la siguiente:
3 Fe2SiO4 + 2 H2O → 2 Fe3O4 + 3 SiO2 + 3 H2
fayalita + agua → magnetita + cuarzo + hidrógeno
Esta reacción se parece mucho a la reacción de Schikorr
obse�ada en la oxidación anaeróbica del hidróxido
ferroso en contacto con el agua.
Formación en transformadores
De todos los gases de fallo formados en
transformadores eléctricos, el hidrógeno es el más
común y se genera bajo la mayoría de condiciones de
fallo, por lo que, la formación de hidrógeno es un primer
indicio de problemas graves en el ciclo de vida del
transformador.[59]
Industria petroquímica
Se necesitan grandes cantidades de H2 en las industrias
del petróleo y química. Una aplicación adicional de H2 es
de tratamiento ("mejoramiento") de combustibles fósiles,
y en la producción de amoniaco. Los principales
consumidores de H2 en una planta petroquímica
incluyen hidrodesalquilación, hidrodesulfuración, y de
hidrocraqueo. El H2 se utiliza como un agente
hidrogenizante, pa�icularmente en el aumento del nivel
de saturación de las grasas y aceites insaturados (que
Aplicaciones
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Transformador
https://es.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Hidrodesalquilaci%C3%B3n&action=edit&redlink=1
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Hidrodesulfuraci%C3%B3n
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Craqueo
se encuentran en a�ículos como la margarina) y en la
producción de metanol. Del mismo modo es la fuente de
hidrógeno en la fabricación de ácido clorhídrico. El H2
también se utiliza como agente reductor de minerales
metálicos.[60]
Además de su uso como un reactivo, H2 tiene amplias
aplicaciones en la física y la ingeniería. Se utiliza como
gas de protección en los métodos de soldadura tales
como la soldadura de hidrógeno atómico.[61] [62] H2 se
utiliza como un enfriador de generadores en centrales
eléctricas, porque tiene la mayor conductividad térmica
de todos los gases. H2 líquido se utiliza en la
investigaciones criogénicas, incluyendo estudios de
superconductividad.[63] Dado que el H2 es más ligero
que el aire, teniendo un poco más de 1/15 de la
densidad del aire, fue ampliamente utilizado en el
pasado como gas de elevación en globos aerostáticos y
dirigibles.[64]
En aplicaciones más recientes, se utiliza hidrógeno puro
o mezclado con nitrógeno (a veces llamado forming gas)
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Metanol
https://es.m.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_clorh%C3%ADdrico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Agente_reductor
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Mineral
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Soldadura
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Soldadura_de_hidr%C3%B3geno_at%C3%B3mico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctrico
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Central_el%C3%A9ctrica
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Criogenia
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Superconductividad
https://es.m.wikipedia.org/wiki/Gas_de_elevaci%C3%B3n
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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Dirigible
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