Hidrógeno


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Fig. 1. Hidrógeno, con número atómico de 1 y un peso atómico de 1.008.[1]

El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica, y es el elemento más abundante en el universo. Constituye el 75% de la masa total de todos los elementos del universo.[2] Algunas de sus propiedades se enumeran a continuación:[3]

Peso atómico 1.00794
Densidad (a 0oC) 0.0899 g/L
Punto de ebullición 20.28 K
Punto de fusión 13.81 K

Es el combustible crudo que las estrellas como nuestro Sol "queman" en el proceso de fusión. Este proceso emite energía en forma de radiación electromagnética (luz) y, finalmente, algunas llegan a la Tierra proporcionando el calor y la energía necesarios para la vida. El mismo proceso está siendo estudiado por científicos con la esperanza de convertirlo en una fuente de energía para la humanidad.[3]

El hidrógeno juega un papel increíblemente importante en el funcionamiento de las estrellas, pero también es de gran importancia en la Tierra. Rara vez se encuentra en su estado natural en la Tierra, sino que se combina con muchos elementos para formar moléculas que son importantes para la vida. Algunos de estos incluyen agua, hidrocarburos como metano y propano, glucosa y amoníaco.

Hidrógeno en combustibles

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El hidrógeno es un componente clave de combustibles como el carbón, el gas natural y el petróleo, debido a su inclusión en el tipo de molécula primaria de la que están compuestos: hidrocarburos. En estos, el hidrógeno se une al carbono en muchas combinaciones diferentes, y estas moléculas pueden quemarse en presencia de oxígeno molecular para proporcionar energía útil. Este proceso se muestra en la Fig. 2, y el hidrógeno pasa de ser parte del hidrocarburo al combinarse con el oxígeno para formar vapor de agua. El proceso a continuación muestra la combustión de metano, pero hay muchos hidrocarburos diferentes que pueden hacer que ocurra la misma reacción; sin embargo, las cantidades de CO2 y H2O serán diferentes. Este proceso suministra al mundo la mayor parte de su energía primaria, alrededor del 95%.[4]

Fig. 1. El metano se combina con 2 oxígeno para formar dióxido de carbono, agua y calor.[5]

Hidrógeno como combustible

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El hidrógeno en su forma molecular (H2) se puede utilizar como combustible, proporcionando energía útil. Si bien el hidrógeno es una moneda energética, más que una fuente de energía, todavía se considera como un combustible. Requiere "quemarse" en presencia de oxígeno molecular, y este proceso crea calor que puede usarse para realizar trabajo. El único subproducto de esta reacción es agua y algunos óxidos de nitrógeno.[6]

Dado que el hidrógeno en esta forma no se produce de forma natural en la Tierra, debe producirse introduciendo energía. Hay muchas formas de producir combustible de hidrógeno, como el proceso de electrólisis que utiliza energía hidroeléctrica, energía solar, energía eólica y energía nuclear.[6] La industria mundial del hidrógeno produce más de 50 millones de toneladas cada año.

Además de la combustión en un motor, el combustible de hidrógeno también se puede almacenar para su uso en pilas de combustible, por lo que se puede utilizar de forma muy similar a una batería que puede convertir su energía en electricidad. Estos se utilizan en automóviles y autobuses, y el funcionamiento de estos vehículos es esencialmente libre de emisiones.[7] Una pila de combustible tiene una densidad energética mayor que las baterías de iones de litio en volumen y masa, y también es de 2 a 3 veces más eficiente que los motores de combustión interna tradicionales.[7]

El hidrógeno es un excelente combustible por muchas razones, como[6]

  • Libre de carbono
  • Limpio
  • No tóxico
  • Inoloro
  • Más liviano que el aire
  • Seguro de producir, almacenar y transportar

Isótopos

El hidrógeno tiene tres isótopos principales: protio, deuterio y tritio. Visite "isótopos de hidrógeno" para obtener más información sobre cada uno.

Nombre Símbolo
Protio 1H
Deuterio 2H
Tritio 3H

Video

Cómo traducir los subtítutlos de YouTube.[8]

El siguiente video es del proyecto de "Periodic Videos" de la Universidad de Nottingham.[9] Han creado un conjunto completo de videos cortos sobre cada elemento de la tabla periódica.

Consulte el GIF de al lado para ver cómo traducir los subtítulos de YouTube.

Ver lecturas adicionales

Referencias

  1. Made internally by a member of the Energy Education team, with information from periodictable.com, Available: http://periodictable.com/Elements/001/index.html
  2. Periodic Table, Hydrogen [Online], Available: http://periodictable.com/Elements/001/index.html
  3. 3,0 3,1 Jefferson Lab, The Elemental Hydrogen [Online], Available: http://education.jlab.org/itselemental/ele001.html
  4. Datos de la OCDE, visite energía primaria para más detalles.
  5. American Chemical Society. "Methane and oxygen react". Internet: http://www.middleschoolchemistry.com/multimedia/chapter6/lesson1, [October 25,2013]
  6. 6,0 6,1 6,2 CHFCA, What is Hydrogen? [Online], Available: http://www.chfca.ca/education-centre/what-is-hydrogen/
  7. 7,0 7,1 CHFCA. Cars and Buses [Online], Available: http://www.chfca.ca/say-h2i/cars-and-buses/
  8. Creado internamente por un miembro del equipo de Energy Education.
  9. See more videos from the University of Nottingham on different elements here: http://www.periodicvideos.com/

Autores y redactores

Ethan Boechler, Jonathan Elbaz, Fatima Garcia, Jordan Hanania, James Jenden, Kailyn Stenhouse, Luisa Vargas Suarez, Dayna Wiebe, Jason Donev
Última actualización: 9 noviembre, 2021
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