Hechos Sobre El Hidrógeno

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La historia, propiedades, fuentes, usos e isótopos del elemento hidrógeno.

El elemento más abundante en el universo, el hidrógeno es también una fuente prometedora de combustible "limpio" en la Tierra.

Nombrado después de las palabras griegas hidro para "agua" y genes para "formar", el hidrógeno constituye más del 90 por ciento de todos los átomos, lo que equivale a tres cuartos de la masa del universo, según el Laboratorio Nacional de Los Álamos. El hidrógeno es esencial para la vida, y está presente en casi todas las moléculas de los seres vivos, según la Royal Society of Chemistry. El elemento también se produce en las estrellas y alimenta el universo a través de la reacción protón-protón y el ciclo de carbono-nitrógeno. Los procesos de fusión de hidrógeno estelar liberan enormes cantidades de energía ya que combinan átomos de hidrógeno para formar helio, según Los Alamos.

Según la Royal Society, la cantidad de hidrógeno puro es escasa en la atmósfera de la Tierra y cualquier hidrógeno que ingrese a la atmósfera escapa rápidamente de la gravedad de la Tierra. En el planeta, el hidrógeno se produce principalmente en combinación con oxígeno y agua, así como en materia orgánica como plantas vivas, petróleo y carbón, según informa Los Alamos.

Solo los hechos

  • Número atómico (número de protones en el núcleo): 1
  • Símbolo atómico (en la tabla periódica de elementos): H
  • Peso atómico (masa media del átomo): 1.00794
  • Densidad: 0.00008988 gramos por centímetro cúbico
  • Fase a temperatura ambiente: Gas.
  • Punto de fusión: menos 434.7 grados Fahrenheit (menos 259.34 grados Celsius)
  • Punto de ebullición: menos 423.2 F (menos 252.87 C)
  • Número de isótopos (átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones): 3 isótopos comunes, incluidos 2 estables
  • Isótopo más común: 1H, abundancia natural 99.9885 por ciento.

Descubrimiento de hidrógeno

Robert Boyle produjo gas de hidrógeno en 1671 mientras experimentaba con hierro y ácidos, pero no fue hasta 1766 que Henry Cavendish lo reconoció como un elemento distinto, según Jefferson Lab. El elemento fue nombrado hidrógeno por el químico francés Antoine Lavoisier.

El hidrógeno tiene tres isótopos comunes: el protio, que es solo hidrógeno ordinario; Deuterio, un isótopo estable descubierto en 1932 por Harold C. Urey; y tritio, un isótopo inestable descubierto en 1934, según Jefferson Lab. La diferencia entre los tres isótopos radica en el número de neutrones que tiene cada uno de ellos. El hidrógeno no tiene neutrones en absoluto; el deuterio tiene uno, mientras que el tritio tiene dos neutrones, según el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Deuterio y tritio se utilizan como combustible en reactores de fusión nuclear, según Los Alamos.

El hidrógeno se combina con otros elementos, formando varios compuestos, incluidos los comunes como el agua (H2O), amoniaco (NH3), metano (CH4), azúcar de mesa (C12H22O11), peróxido de hidrógeno (H2O2) y ácido clorhídrico (HCl), según Jefferson Lab.

El hidrógeno se produce típicamente calentando gas natural con vapor para formar una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono llamado gas de síntesis, que luego se separa para producir hidrógeno, según la Royal Society.

El hidrógeno se utiliza para producir amoníaco como fertilizante, en un proceso denominado proceso de Haber, en el que se hace reaccionar con nitrógeno. El elemento también se agrega a las grasas y aceites, como el aceite de cacahuete, a través de un proceso llamado hidrogenación, según Jefferson Lab. Otros ejemplos de uso de hidrógeno incluyen combustible para cohetes, soldadura, producción de ácido clorhídrico, reducción de minerales metálicos y globos de llenado, según Los Alamos. Los investigadores han estado trabajando en el desarrollo de la tecnología de celda de combustible de hidrógeno que permite obtener cantidades significativas de energía eléctrica utilizando gas hidrógeno como una fuente de energía libre de contaminación que se puede usar como combustible para automóviles y otros vehículos.

El hidrógeno también se usa en la industria del vidrio como una atmósfera protectora para la fabricación de láminas de vidrio plano, mientras que la industria electrónica se usa como gas de lavado en el proceso de fabricación de chips de silicona, según la Royal Society.

Esta vista simulada en color real de Júpiter está compuesta por 4 imágenes tomadas por la nave Cassini de la NASA el 7 de diciembre de 2000. La resolución es de aproximadamente 89 millas (144 kilómetros) por píxel.

Esta vista simulada en color real de Júpiter está compuesta por 4 imágenes tomadas por la nave Cassini de la NASA el 7 de diciembre de 2000. La resolución es de aproximadamente 89 millas (144 kilómetros) por píxel.

Crédito: NASA / JPL / Universidad de Arizona

Esta vista simulada en color real de Júpiter está compuesta por 4 imágenes tomadas por la nave Cassini de la NASA el 7 de diciembre de 2000. La resolución es de aproximadamente 89 millas (144 kilómetros) por píxel.
Crédito: NASA / JPL / Universidad de Arizona

¿Quien sabe?

  • El hidrógeno es el componente principal de Júpiter y los otros planetas gigantes de gas, según Los Álamos.
  • El primer vuelo en globo de gas se lanzó en París en 1783 y el gas utilizado en el globo era hidrógeno, según el Museo Nacional de Globos. Su uso para llenar aeronaves terminó cuando el Hindenburg se incendió, según la Royal Society.
  • La NASA usa el hidrógeno como combustible de cohetes para entregar tripulación al espacio.
  • El hidrógeno licuado es extremadamente frío y puede causar congelación severa cuando entra en contacto con la piel.
  • El hidrógeno es aproximadamente 14 veces más liviano que el aire, según "Los Principios de la Química".
  • Lavoisier, el químico francés que dio su nombre al hidrógeno, se desempeñó como financiero y administrador público antes de la Revolución Francesa y fue ejecutado durante la revolución, según la Enciclopedia Británica.
  • Según Los Álamos, se producen unos 3 mil millones de pies cúbicos de hidrógeno en los Estados Unidos por año.
  • El hidrógeno tiene la densidad más baja de todos los gases, según la Royal Society.
  • El hidrógeno es el único elemento cuyos tres isótopos comunes - protio, deuterio y tritio - han recibido nombres diferentes, informa Los Alamos.

La investigación actual

Los investigadores han estado estudiando el hidrógeno con gran interés durante años debido a su potencial como combustible libre de contaminación. "El hidrógeno es un portador de energía que no contiene carbono, por lo que cuando lo quema, solo produce agua", lo que lo convierte en un combustible limpio, sin emisiones en absoluto, dijo Richard Chahine, director del Instituto de Investigación del Hidrógeno de la Universidad. de Québec en Trois-Rivières en Canadá. Sin embargo, hay un problema importante con el combustible de hidrógeno: es más caro que el gas. De hecho, el año pasado, el vicepresidente senior de Toyota, Bob Carter, anunció que, según las estimaciones del Departamento de Energía, un tanque lleno de hidrógeno comprimido costaría inicialmente alrededor de $ 50, informó Ecomento.com. En general, los costos asociados con la tecnología de combustible de hidrógeno son "una barrera muy desafiante porque, a partir de ahora, la gente preferiría tener mejores tecnologías al precio actual", dijo Chahine a WordsSideKick.com.

Otro problema con el combustible de hidrógeno es que el proceso de producción de hidrógeno en sí no es tan "limpio" o libre de contaminación. "A partir de hoy, la mayor parte del hidrógeno producido proviene del gas natural", un proceso que genera dióxido de carbono (CO).2), Dijo Chahine.

Por lo tanto, los investigadores han estado buscando formas alternativas y más respetuosas con el medio ambiente de producir hidrógeno que idealmente eliminarían el CO2 Emisiones del proceso. El año pasado, por ejemplo, los científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos desarrollaron un "generador de hidrógeno de tamaño nanométrico" a pequeña escala, un dispositivo que produce hidrógeno puro utilizando luz y grafeno y sin quemar combustibles fósiles. La versión actual del generador es muy pequeña, pero si resulta que se puede expandir, podría permitir a los científicos producir suficiente hidrógeno para suministrar combustible a los autos y generadores.

Otra forma de producir hidrógeno, llamada "división biológica del agua", implicaría el uso de ciertos microbios fotosintéticos que usan energía de la luz para producir hidrógeno a partir del agua como parte de sus procesos metabólicos, según el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, donde los investigadores están investigando actualmente este proceso. Otro método potencial para producir hidrógeno implica la fermentación de materiales de biomasa renovables, informa el NREL. Los investigadores del NREL también han estado trabajando en la conversión de residuos agrícolas (como las cáscaras de maní) y residuos del consumidor (como plásticos y grasas de desecho) en un producto líquido llamado bio-aceite cuyos componentes pueden separarse en combustibles, incluido el hidrógeno. Sin embargo, la forma más limpia de producir hidrógeno es dividir el agua en hidrógeno y oxígeno mediante el uso de la luz solar, informa el NREL.

Recursos adicionales

  • Aquí hay más información sobre el hidrógeno del Laboratorio Nacional de Los Álamos.
  • Esto es lo que dice el laboratorio de Jefferson sobre el hidrógeno.
  • La Royal Society of Chemistry también pesa sobre el hidrógeno.

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