Hidrogeno Alejandro Aguilar Ruiz

Pedro Kuhlmann Latapi

Hidrógeno

• 1. Breve historia

• 2. Estructura e isótopos

• 3. Compuestos de hidrógeno

• 4. Reacciones químicas del hidrógeno

• 5. Experimento: síntesis deH2

• 6. Aplicaciones y usos convencionales del hidrógeno

1. Breve historia Inicio

Tierra

• El hidrógeno es el decimoquinto elemento más abundante en la superficie terrestre8 La mayor parte del hidrógeno terrestre se encuentra formando parte de compuestos químicos tales como los hidrocarburos o el agua.9 El hidrógeno gaseoso es producido por algunas bacterias y algas, y es un componente natural de las flatulencias. El metano es una fuente de enorme importancia para la obtención del hidrógeno.

Paracelso 10 de Noviembre de 1493 Zurich

Robert Boyle

Henry Cavendish

Descubridor del Hidrogeno

Antoine Lavoisier

Nombro al Hidrogeno

Estructura e isótopos

Propiedades

• Electronegatividad : 2.1

• Radio covalente (Å) : 0,37

• Radio iónico (Å) : 2,08

• Configuración electrónica : 1s1

• Primer potencial de ionización (eV): 13,65

Propiedades

• Densidad (g/ml): 0,071

• Punto de ebullición (ºC): -252,7

• Punto de fusión (ºC): -259,2

Isotopos

Compuestos Principales

• Constituyente de un numero muy grande de compuestos.

Radioactividad del Tritio

Compuestos de hidrógeno

HCl BH3

B2H6 LiH

Hidruros moleculares (H+)

• En lace covalente con no metales: B2H6, CH4, NH3, H2O, HF, HCl

• Clasificación:

• Precisos en electrones: CH4, SiH4, CH3CH3

• Deficientes en electrones: B2H6

• Ricos en electrones: NH3, H2O, HF, HCl

HCl BH3

B2H6

Hidruros salinos (H-)

• Enlace iónico con metales electropositivos

• NaH, CaH2, LiH

• Características de los compuestos iónicos

NaH LiH

Hidruros metálicos

• Conducen la electricidad eléctrica y son menos densos que el metal de origen.

• Ejemplos: Hidruro de circonio: ZrH1.3, ZrH1.75

• Grupos: 3,4,5 d y f

ZrH2

Tabla de hidruros

Puente de hidrógeno

Reacciones químicas

Producción

•

Síntesis

•

Combinación directa de los elementos •

Reacciones

•

Ruptura heterolítica por transferencia de hidruro •

Reducción de óxidos metálicos

𝑀𝑂 +𝐻2 → 𝑀 +𝐻2𝑂

Reducción de monóxido de carbono

𝐶𝑂 +𝐻2 → 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑎𝑙,𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 …

Experimento

•

Experimento

• 1. ¿Cuál es la reacción completa (y balanceada) que se llevó a cabo?

Experimento

• 1. 6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2

Experimento

• 2. ¿Qué tipo de reacción es y qué cambios sufrió el hidrógeno?

Experimento

• 2. Es una reacción de óxido reducción el la que el hidrógeno se reduce.

Experimento

• 3. ¿Por qué se explica el que esta reacción sea espontánea?

Experimento

3.

• 2H+(aq) + 2e− → H2(g) E= 0

• Al3+(aq) + 3e− → Al(s) E= -1.68

Al3+ Al

Aplicaciones y usos convencionales:

• 1.Industria química

• 2.Industria metalúrgica

• 3.Otros usos

• 4.Usos energéticos

Industria química:

Proceso Haber – Börsch

N2(g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3(g)

http://www.fisicanet.com.ar/quimica/procesos/ap06_amoniaco.php (recuperado el 13/10/13)

Proceso de refinería: • Reducción de halogenuros

• Craqueo catalítico

R- XZn

H+

¾ ®¾ R- H

Síntesis inorgánicas

• Peróxido de hidrógeno

O2(g)+ H2(g) Pd/C¾ ®¾¾ H2O2(l )

Otros usos

• Tratamiento de agua

Aplicaciones energéticas

• 1. Combustible aeronáutico (combustión directa)

• 2. Pilas de hidrógeno

Combustible aeronáutico

Pilas de hidrógeno

• Pilas: ∆G = n ⋅ F ⋅ ∆V

Breve historia de las pilas de hidrógeno

• Primer intento: sir William Groove (1939)

Esquema

Muchas gracias

Preguntas:

• 1. ¿Qué tipo de enlace se manifiesta en los hidruros salinos?

• a) Covalente

• b) Covalente polar

• c) Iónico

• d) Complejo

• E) puente de hidrógeno

Respuesta

• 1.

• c) iónico.

• Porque manifiesta enlaces entre un no metal (hidrógeno) y un metal electropositivo.

Preguntas:

• El proceso Haber-Bösch es un proceso muy utilizado en la industria química cuya principal función es la producción de:

• A) amonio

• B) hidrógeno molecular

• C)amoniaco gaseoso

• D) amoniaco líquido

• E)Tritio

Respuesta

• 2.

• D) amoniaco líquido

Preguntas

• 3. ¿Cuál es el isótopo de hidrógeno con mayor masa?

• A) hidrógeno común

• B)Deuterio

• C)Tritio

• D) hidrógeno molecular

Respuesta

• 3.

• C) tritio

Preguntas

• 4. ¿Qué reacción describe correctamente la combustión del hidrógeno molecular?

Respuesta

• A)

Referencias

• Schriver & Atkins. Química Inorgánica. Mc Graw Hill. (pg239-257)

• http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.200801517/full

• http://www.aecientificos.es/empresas/aecientificos/documentos/LA_ECONOMIA_HIDROGENO_2.pdf

• http://www.energiasostenible.net/fundamentos_hidrogeno.htm

Referencias

• http://www.lenntech.es/periodica/elementos/h.htm