Con esta entrada (y a sugerencia vuestra) vamos a empezar una serie bastante ambiciosa, Conoce tus elementos, en la que pretendemos recorrer la tabla periódica completa hablando brevemente de cada elemento: qué lo hace especial, dónde podemos encontrarlo, cómo se descubrió, etc. Como siempre, prefiero ser breve y simplificar cosas que ser muy completo y aburrir, de modo que si a alguien le sabe a poco alguna entrada, siempre le quedará el resto de internet para buscar.
Aunque probablemente estés familiarizado con el concepto, hoy sabemos que cada elemento está constituido por átomos que tienen el mismo número de protones. De hecho, lo que define a los átomos de un elemento es exactamente eso: cuántos protones tienen. Por ejemplo, el que va a abrir la serie, el hidrógeno, tiene un protón. Como los átomos son neutros (si no, se trata de iones), los átomos de un elemento tienen los mismos electrones que protones.
¿Y los neutrones? Eso no importa tanto – los átomos con el mismo número de protones (es decir, del mismo elemento) pero distinto número de neutrones se denominan isótopos. Seguro que has oído hablar de varios de diversos elementos: el deuterio, el carbono-14, etc.
De manera que en esta serie vamos a explorar la tabla elemento a elemento: desde el hidrógeno (que tiene un número atómico, es decir, un número de protones, Z = 1) hasta….pero no, prefiero no decirte hasta dónde. Es parte del interés.
De manera que en esta entrada vamos a hablar del elemento más ligero de todos, el átomo más sencillo y más pequeño que puede existir: el hidrógeno, con un solo protón y un solo electrón.
En la Edad Media, Paracelso (personaje querido de El Tamiz) estaba realizando experimentos con metales y ácidos fuertes cuando observó que, al hacerlos reaccionar, se producían burbujas de un gas altamente inflamable. Aunque Theophrastus Bombastus describió este hecho, no le dio mayor importancia ni fue consciente de que acababa de obtener hidrógeno.
Un par de siglos más tarde, Robert Boyle redescubriría esta reacción, pero sería Henry Cavendish en 1766 (experimentando con mercurio y ácidos) el que se daría cuenta de que había descubierto algo nuevo, y de hecho se le considera a él el descubridor del hidrógeno. Cavendish pensaba que el ácido extraía algo del mercurio, y que ese algo era el gas desprendido. Hoy sabemos que el hidrógeno no estaba en el mercurio sino en el ácido.
Cavendish, siendo un científico y, por lo tanto, curioso hasta la médula, prendió fuego al gas que había obtenido y observó que quemaba muy bien, combinándose con oxígeno y produciendo una llama brillante. De hecho, le pareció tan inflamable que así lo llamó: “aire inflamable”. También se dio cuenta de que el resultado de esa combustión de hidrógeno con oxígeno daba agua.
Pero fue Lavoisier quien le dio el nombre: junto con Laplace, repitió el experimento de Cavendish y observó la formación de agua al quemar el gas obtenido. A Lavoisier le impresionó más el hecho de que se generase agua que el hecho de que fuera inflamable. Como ese gas era capaz de generar agua, Lavoisier lo llamó hidrógeno (“generador de agua”), y el nombre es el que se ha mantenido hasta nuestros días.
El hidrógeno es incoloro, insípido, inodoro y muy, muy ligero (al ser átomos tan pequeños). De hecho, el hidrógeno diatómico (H2) es el gas más ligero que existe. Por eso, durante mucho tiempo su uso principal fue meterlo en globos y dirigibles para que el empuje de la atmósfera los elevara. Sin embargo, llegó un momento en el que el peligro debido a lo inflamable del gas hiciera que no mereciese la pena su poca densidad (¿te acuerdas del Hindenburg?). Hoy en día, los dirigibles no utilizan hidrógeno sino helio, que es menos ligero pero que (como veremos) no reacciona con ningún otro elemento, de modo que no es peligroso.
Como es tan ligero en forma de gas, el H2 se escapa de la atmósfera terrestre en muy poco tiempo. Por lo tanto, probablemente nunca has visto hidrógeno que no esté combinado con otros elementos (de ese modo lo has visto muchas veces: en el agua, en casi todos los compuestos orgánicos…). Sin embargo, el hidrógeno es el elemento más común del Universo: el 90% de todos los átomos que existen son de hidrógeno. Como sabes, es el principal responsable ahora mismo de la energía que recibimos del Sol debida a la fusión que forma helio.
El protio, el deuterio y el tritio son los únicos isótopos que tienen “nombres propios” en vez de etiquetas con la masa atómica (como el Uranio-235). Son los tres isótopos naturales del hidrógeno, con cero, uno y dos neutrones. El tritio es radiactivo (inestable) pero los otros dos son estables. De hecho, alrededor de uno de cada 10.000 átomos de hidrógeno en la Tierra es deuterio. El agua que tiene deuterio en vez de protio se denomina “agua pesada” (que se utiliza como moderador en las centrales nucleares), y el deuterio puede ser esencial en el futuro para nuestra generación de energía, si la fusión finalmente despega. Afortunadamente, uno de cada 10.000 átomos de hidrógeno son muchos átomos (piensa en el agua del mar, por ejemplo).
El hidrógeno que utilizamos en la Tierra, al casi no existir puro, lo sintetizamos: en el laboratorio sigue haciéndose mediante la reacción de metales con ácidos fuertes (el metal reemplaza al hidrógeno en el ácido, que se convierte en una sal, y libera el hidrógeno). Industrialmente no se hace así (sería demasiado caro), sino que se obtiene haciendo reaccionar metano con vapor de agua, con lo que se obtiene monóxido de carbono e hidrógeno gaseoso:
CH4 + H2O → CO + 3H2
¿Para qué se utiliza el hidrógeno? La mayor parte se utilizar para refinar petróleo y para producir amoníaco (que se emplea para muchas cosas, como por ejemplo abonos nitrogenados). Pero también se utilizar para aumentar el nivel de saturación de algunas grasas vegetales (por ejemplo, en la margarina) y la producción de metanol.
Además, al ser un excelente conductor del calor (para ser un gas) se emplea como refrigerante en los rotores de centrales eléctricas. También actúa como refrigerante a muy bajas temperaturas, en forma líquida.
En el futuro, es posible que se utilice como un “almacenador de energía” en células de combustible. Para que actúe de este modo se separa de, por ejemplo, el agua mediante la electrólisis, y luego se recombina con oxígeno para liberar la energía de nuevo y volver a dar agua:
2H2 + O2 → 2H2O
Ya existen, por ejemplo, “autobuses de hidrógeno” que lo queman para producir vapor de agua, pero este proceso no es demasiado eficiente energéticamente – las células de combustible pueden cambiar eso. Además, siempre hay que recordar que hace falta energía para obtener el hidrógeno en primer lugar. Si lo obtenemos del metano para esto, seguiríamos dependiendo de los combustibles fósiles, igual que si realizamos la hidrólisis utilizando energías convencionales.
Pero, independientemente del uso que hagamos de él, lo que hace especial al hidrógeno es que es el elemento más ligero y el más sencillo, y que es el más común (de lejos) en nuestro Universo.
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{ 26 } Comentarios
Esta serie promete.
Muy buena la entrada para empezar la serie
pero una puntualización, parece ser que lo del Hindenburg no fue cosa del hidrógeno, sino de la pintura con la que se recobrió el dirigible. En el enlace de microsiervos hay algo mas al respecto
http://www.microsiervos.com/archivo/mundoreal/desastre-hindenburg.html
cruzki,
Me alegro de que os parezca un buen comienzo
Respecto a la puntualización, no estoy de acuerdo – lo de la pintura es una teoría de varias posibles, y aún sigue habiendo controversia respecto al combustible principal. Mi humilde opinión es que, sin hidrógeno, el desastre no hubiera sido de la misma magnitud. Más info en las teorías del desastre:
http://en.wikipedia.org/wiki/LZ_129_Hindenburg
Un detallín, ¿”insaboro” esta bien dicho? de siempre se dice insipido ¿no?, y he tenido discursiones sobre la palabra que si esto esta mal dicho que si no…
Bueno, ya he terminado de leerlo, decir que me ha parecido excepcional, y que, sí, esta serie promete, espero leermelos todos.
otanion,
¡Gracias por el cumplido, me alegro de que te haya gustado! Respecto a la palabra, acabo de aprender algo nuevo – efectivamente, no está en el diccionario y la llevo usando años. La corrijo ahora mismo, gracias
A mi también me ha gustado este primer artículo, pero haría una sugerencia:
¿No podrías poner una imagen de cada uno de los elementos o de algo representativo de cada uno? Es que hay muchos que, al menos yo, ni se que aspecto tienen (no es el caso del hidrógeno, claro)
klee,
Lo pensé en este primer artículo, pero la imagen que podría mostrar era….un recipiente de cristal con un gas transparente dentro. Cuando el elemento pueda verse, lo incluiré, no problem.
Excelente y prometedor comienzo.
Respecto a las ilustraciones representativas, tal vez esta tabla periódica pueda aportar sugerencias interesantes: http://www.theodoregray.com/PeriodicTable/Posters/Poster2.2000.JPG 
ME PARECE MUY BIEN PERO NO SE PUEDE AMPLIAR MAS , QUISIERA QUE SI PUDIERAN HACERLO LE DARIA LAS GRACIAS . SABES SOY TURULETA MAS BIEN ME FALTAN 5 PARA EL DOLAR
Excelente el artículo pero si tuviera más información de como obtener hidrogeno, es decir, información detallada, quedaría excepcional
hola Pedro Me quedo duda del H2 en el LHC; tenia entendido que se utilizaba Nitrógeno y helio para los super conductores en el LHC; ahora que sé utilice Hidrogeno me extraña por ser tan inflamable… me gustaria si puedes aclararme.. Gracias y muy buena la serie!
perroverde,
El hidrógeno se utiliza como refrigerante a pesar de su carácter inflamable ya que, con las medidas de seguridad adecuadas, está tan frío que no hay peligro de que arda. Un par de ejemplos; General Electric: http://www.gepower.com/prod_serv/products/generators/en/hydrogen_cool.htm
Air Liquide (los responsables de la refrigeración de helio superfluido del LHC): http://www.dta.airliquide.com/en/our-offer/recherche-scientifique/references/refrigeration-helium-hydrogene-pour-isis-target-station-2.html
Sin embargo, en lo que tienes razón es en que no encuentro ninguna mención de refrigeración por hidrógeno en el LHC, aunque se use en otros lugares. Si lo puse en el artículo fue por algo (sabía que se empleaba fundamentalmente He, así que no fue una confusión), pero no encuentro la referencia, de modo que, por ahora al menos, voy a quitar la mención del LHC (pero no la de su uso como refrigerante).
Como imagen del hidrógeno quizá puedas poner la foto de alguna nube de hidrógeno en el espacio, como la de los “pilares de la creación” de la nebulosa del águila. Saludos.
¿Existe Hidrógeno sólido? ¿Es posible crearlo?
Primer capitulo leido y prometedora, me la voy a chupàr entera! Habla un ingeniero quimico
@Toranks: Por supuesto, la única sustancia que no existe en estado sólido a presiones normales es el Helio, ni aun en el cero absoluto se congela, pero el hidrógeno, si no recuerdo mal se congela a 14ºK (esto es, unos 14 grados por encima del cero absoluto).
Y si aumentamos la presión, la cosa se pone más facil, de hecho he leido en algún sitio (a ver si Pedro nos ilumina cuando lleguemos a Jupiter en la serie del Sistema Solar) que se piensa que en el interior de los gigantes gaseosos puede existir hidrógeno sólido con propiedades metálicas.
Veo que clasificas el hidrógeno como no metal, sin embargo se ha conseguido crear “lingotes” de H que se comportan como metales al exponerlo a altas presiones y alta temperatura. Se especula que el núcleo de Júpiter se encuentra en ese estado, explicando de paso su gran campo magnético.
Me pasa por no leer los comentarios, esto ya lo había explicado keme xD
¿Un deuterio es lo mismo que un átomo de hidrógeno, entonces? Si tiene 1 protón.
Marcelo, el deuterio es hidrógeno, lo mismo que el tritio o el protio. La diferencia está en el número de neutrones, pero todos son hidrógeno.
Por supuesto, pero cuando uno habla de “un átomo de hidrógeno”, sin aclarar si es tal o cual isótopo ¿se habla de un átomo con numero másico igual 1 o 0?
Marcelo, cuando no se dice nada, estrictamente puede ser cualquiera, pero lo más usual es que sea el más común, es decir, el protio (número másico 1). Recuerda que ningún isótopo puede tener número másico 0, eso significaría no tener nucleones.
Estuve confundiendo conceptos. Gracias por la aclaración, me quedo perfectamente claro (valga la redundancia). A seguir leyendo, entonces.
desearia que hablaran quienes saben del hidrogeno en la atmosfera en los dias de lluvia y de los rayos relacionados con el hidrogeno y la “lluvia acida” y la relacion entre agua con hidrogeno y agua destilada (de lluvia) saludos alfredo
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