5ta Semana

CAPTULO IV. Qumica de los elementos representativos

Elementos representativos son aquellos que se hallan en los grupos que poseen en comn las siguientes configuraciones electrnicas externas: ns1, ns2, ns2np1, , ns2np6(grupos: 1, 2 y de 13 a 18); elementos de transicin y elementos de transicin interna.A temperatura ambiente cinco de los elementos se hallan en el estado gaseoso como H2, N2, O2, F2 y Cl2; lquidos el Hg y el Ga (Tf = 29,77C); el resto en el estado slido.

Un no metal suele ser aislante o semiconductor de la electricidad. Por su fragilidad no pueden ser estirados en hilos ni aplanados en lminas, no tienen brillo metlico y no reflejan la luz. Los no metales suelen formar enlaces inicos con los metales, ganando electrones, o enlaces covalentes, con otros no metales, compartiendo electrones. Sus xidos son cidos.

Lo no metales se encuentran en los tres estados de la materia a temperatura ambiente, sus temperaturas de fusin son ms bajos que los metales (aunque el diamante, una forma de carbono se funde a 3570 C). Los slidos pueden ser duros como el diamante o blandos como el azufre. Muchos no metales se encuentran en todos los seres vivos: carbono, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno, fsforo y azufre en cantidades importantes. Otros son oligoelementos: F, Si, As, I, Cl. Los oligoelementos, son bioelementos presentes en pequeas cantidades (menos de un 0,05%) en los seres vivos y tanto su ausencia, como su exceso, puede ser perjudicial para el organismo, llegando a ser hepatotxicos ( Cobalto, Cobre

HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Oligoelemento" \l "Cromo" , Cromo Flor, Hierro, Manganeso, Molibdeno, Nquel, Selenio, Silicio, Yodo, Zinc).

Hidrgeno H

Hidrgeno: Antecedentes, abundancia natural, obtencin, propiedades, compuestos, usos.

El hidrgeno es el nico elemento en la tabla peridica que no pertenece a ningn grupo en particular. Este elemento tiene una qumica singular, adems sus tres istopos difieren tanto en sus masas atmicas, que las propiedades fsicas y qumicas son sensiblemente diferentes.

ANTECEDENTESDescrito por primera vez por T. Von Hohenheim (ms conocido como Paracelso, 1493-1541), lo obtuvo artificialmente mezclando metales con cidos fuertes; no fue consciente de que el gas inflamable generado en estas reacciones qumicas, estaba compuesto por un nuevo elemento qumico. En 1671, Robert Boyle lo redescubri al hacer reaccionar limaduras de hierro con cidos diluidos.

En 1766, Henry Cavendish fue el primero en reconocerlo como una sustancia discreta, identificando el gas producido en la reaccin metal - cido como "aire inflamable" y descubriendo que su combustin generaba agua. Cavendish tropez con el hidrgeno cuando experimentaba con cidos y mercurio. Aunque asumi errneamente que el hidrgeno era un componente liberado por el mercurio y no por el cido, fue capaz de describir con precisin varias propiedades fundamentales del hidrgeno.

En 1783, Antoine Lavoisier dio al elemento el nombre de hidrgeno (griego , , "agua" y -, "generador").

Papel del hidrgeno en la Teora CunticaGracias a su estructura atmica simple, el tomo de hidrgeno posee un espectro de emisin y absorcin explicado cuantitativamente con el modelo atmico de Bohr que sirvi para el desarrollo la Teora de la Estructura Atmica. Adems, la consiguiente simplicidad de la molcula de hidrgeno diatmico y el correspondiente catin dihidrgeno, H2+, permiti una comprensin ms completa de la naturaleza del enlace qumico, que continu poco despus con el tratamiento mecano - cuntico del tomo de hidrgeno, que haba sido desarrollado a mediados de la dcada de 1920 por Erwin Schrdinger y Werner Heisenberg.

Niveles energticos electrnicos Nmeros cunticos l (momento angular orbital)

El nivel energtico del estado basal de un tomo de hidrgeno es 2,18x1018 J (13,6 eV). Los niveles energticos del hidrgeno se calculan el modelo atmico de Bohr, En = 2,18x1018/n2 J. Una descripcin ms precisa del tomo de hidrgeno viene dada mediante un tratamiento puramente mecano-cuntico que emplea la ecuacin de onda de Schrdinger para calcular la densidad de probabilidad del electrn. El tratamiento del electrn a travs de la hiptesis de De Broglie (dualidad onda - partcula) reproduce resultados qumicos (tales como la configuracin del tomo de hidrgeno) de manera ms natural que el modelo de partculas de Bohr, aunque la energa y los resultados espectrales son los mismos. Si en la construccin del modelo se emplea la masa reducida del ncleo y del electrn (como se hara en el problema de dos cuerpos en Mecnica Clsica), se obtiene una mejor formulacin para los espectros del hidrgeno, y los desplazamientos espectrales correctos para el deuterio y el tritio.La masa reducida es un concepto que permite resolver el problema de los dos cuerpos de la mecnica como si fuese un problema de un cuerpo. Dados dos cuerpos, uno con masa m1 y el otro con masa m2, orbitarn el baricentro. El equivalente al problema de un cuerpo, teniendo la posicin de un cuerpo respecto al otro como incgnita es la de un cuerpo nico con masa inercial con la fuerza el uno.

Pequeos ajustes en los niveles energticos del tomo de hidrgeno, que corresponden a efectos espectrales reales, pueden determinarse usando la Teora Mecano-Cuntica completa, que corrige los efectos de la Relatividad Especial (ver ecuacin de Dirac), y computando los efectos cunticos originados por la produccin de partculas virtuales en el vaco y como resultado de los campos elctricos (ver Electrodinmica Cuntica).

Abundancia naturalEl hidrgeno. Con una masa atmica de 1,00794(7) u.El hidrgeno es el elemento ms abundante del universo, supone ms del 75% en masa y ms del 90% en nmero de tomos. Este elemento se encuentra en abundancia en las estrellas y los planetas gaseosos gigantes, se encuentra principalmente en su forma atmica y en estado de plasma, cuyas propiedades son bastante diferentes a las del hidrgeno molecular. Como plasma, el electrn y el protn del hidrgeno no se encuentran enlazados, presenta una alta conductividad elctrica y una gran emisividad (radiacin trmica emitida por una superficie u objeto por la diferencia de temperatura con el entorno)(origen de la luz emitida por el Sol y otras estrellas). Las partculas cargadas estn fuertemente influenciadas por los campos elctricos y magnticos. Por ejemplo, en los vientos solares, las partculas interaccionan con la magnetosfera terrestre generando corrientes de Birkeland y el fenmeno de las auroras. Las nubes moleculares de H2 estn asociadas a la formacin de las estrellas. Normalmente las estrellas inician su combustin nuclear con alrededor de un 75% de hidrgeno y un 25% de helio junto con pequeas trazas de otros elementos. En el ncleo del Sol con unos 107 K, el hidrgeno se fusiona para formar helio: 4H 2H + 2e+ + 2e (4,0 MeV + 1,0 MeV)

2H + 2H 2He + 2 (5,5 MeV)

2He 4He + 2H (12,9 MeV)

Estas reacciones quedan reducidas en la reaccin global:

4H 4He + 2e+ + 2 + 2e (26,7 MeV) rayos gamma; e neutrino(sin carga y espin nuclear )

Nota.-En el hidrgeno gaseoso, el nivel energtico del estado electrnico fundamental est dividido a su vez en otros niveles de estructura hiperfina, originados por el efecto de las interacciones magnticas producidas entre los espines del electrn y del protn.

La energa del tomo cuando los espines del protn y del electrn estn alineados es superior que cuando los espines no lo estn. La transicin entre esos dos estados puede tener lugar mediante la emisin de un fotn a travs de una transicin de dipolo magntico. Los radiotelescopios pueden detectar la radiacin producida en este proceso, lo que sirve para crear mapas de distribucin del hidrgeno en la galaxia.

Un radiotelescopio capta ondas de radio (3 kHz y unos 300 GHz) emitidas por fuentes de radio, generalmente a travs de una gran antena parablica (plato), o un conjunto de ellas, a diferencia de un telescopio ordinario, que produce imgenes en luz visible.

En condiciones ambiente, es un gas diatmico (H2) incoloro, inodoro, inspido, no metlico y altamente inflamable. En la Tierra bajo condiciones ambiente, el hidrgeno existe como gas diatmico, H2. El hidrgeno gaseoso es en extremo poco abundante en la atmsfera de la Tierra (1 ppm en volumen), debido a que su pequea masa le permite escapar al influjo de la gravedad terrestre ms fcilmente que otros gases ms pesados. Aunque los tomos de hidrgeno y las molculas diatmicas de hidrgeno abundan en el espacio interestelar, son difciles de generar, concentrar y purificar en la Tierra. El hidrgeno es el decimoquinto elemento ms abundante en la superficie terrestre (0,5 ppm), la mayor parte del hidrgeno terrestre se encuentra formando parte de compuestos qumicos tales como los hidrocarburos o el agua. El hidrgeno gaseoso es producido por algunas bacterias y algas, y es un componente natural de las flatulencias. Ciclo natural del H2La fermentacin bacteriolgica de la materia orgnica produce H2. La reaccin H2 + CO2 genera CH4.

En ambientes anaerbicos, la clostridia y otros organismos fermentativos, toman como agente oxidante al H+ por lo que se produce H2.

La enzima responsable de la formacin de H2 es la Fe-Fe Hidrogenasa, que contiene un cluster de seis tomos de Fe unido a ligandos de campos fuertes como CO y CN.

La cantidad de H2 en la corteza terrestre es alrededor de 0,5 ppm. La presencia de bacterias en el intestino de animales (0,04 mmol/dm3), puede tener la funcin en la ruptura de los carbohidratos y en la produccin de CH4. Tambin se puede usar la cantidad de H2 en los intestinos como sntoma de la intolerancia a los carbohidratos e intolerancia a la lactosa, llegando a 70 ppm despus de la ingesta de lactosa.El hidrgeno posee tres istoposLos naturales que se denotan como 1H, 2H y 3H. Otros istopos altamente inestables (del 4H al 7H) que han sido sintetizados en laboratorio, pero nunca observados en la naturaleza. Istopos ms estables

Istopos del hidrgeno

isoAbund. NaturalPeriodoMet.Decaim.EdIs.Hij. MeV1H

99,985%Establecon 0neutrones2H

0,015%

Establecon 1neutrn3H

trazas12,33 aos

0,019

3He

Tubo de descarga lleno de hidrgeno puro. Tubo de descarga lleno de deuterio puro.El hidrgeno es el nico elemento que posee diferentes nombres comunes para cada uno de sus istopos (naturales).

1H, conocido como protio, es el istopo ms comn del hidrgeno con una abundancia de ms del 99,98%. Debido a que el ncleo de este istopo est formado por un solo protn se le ha bautizado como protio, nombre que a pesar de ser muy descriptivo, es poco usado.

2H, el otro istopo estable del hidrgeno, es conocido como deuterio y su ncleo contiene un protn y un neutrn. En la Tierra, el deuterio representa el 0,016% del hidrgeno, encontrndose concentraciones de 0,015% 150 ppm en aguas ocenicas. El deuterio no es radiactivo, y no representa un riesgo significativo de toxicidad. El agua enriquecida en molculas de deuterio en lugar de protio, se denomina agua pesada. El deuterio y sus compuestos se emplean en marcado no radiactivo en experimentos y tambin en disolventes usados en espectroscopia 1H RMN y como fuente de UV(160 a 380 nm). El agua pesada se utiliza como moderador de neutrones y refrigerante en reactores nucleares. La disminucin de la velocidad de los neutrones se obtiene por el choque entre estos neutrones contra los ncleos de los tomos del material moderador. Tras el impacto, una parte de la energa cintica del neutrn se transmite al ncleo, lo cual provoca la disminucin de la velocidad del neutrn. El deuterio es tambin un potencial combustible para la fusin nuclear con fines comerciales. Por electrlisis del agua, lo que va quedando es ms rico en D2O. El sobrepotencial del D2 es mayor que el del 1H2, lo que permite que por electrlisis del agua se vaya concentrando en D2O. Su constante dielctrica es menor que el agua, por lo que disuelve menos los compuestos inicos. PropiedadH2D2

Temperatura de fusin 259,2C (14 K) 254,5C (18,7 K)

Temperatura de ebullicin 252,6C (20,6 K) 249,4C (23,8 K)

Entalpa de fusin 117 kJ/mol 219 kJ/mol

Entalpa de vaporizacin+ 907 kJ/mol+ 1230 kJ/mol

Entalpa de enlace+ 436 kJ/mol+ 444 kJ/mol

PropiedadH2OD2O

Temperatura de congelacin0C (273,15 K)3,8C (276,95 K)

Temperatura de ebullicin100C (373,15 K)101,4C (374,59 K)

pH77,41

Densidad a 20C0,998 g/cm31,106 g/cm3

3H, se conoce como tritio y contiene un protn y dos neutrones en su ncleo. Es radiactivo, desintegrndose en 32He+ a travs de una emisin beta [electrones (beta negativas) o positrones (beta positivas)].

Posee un periodo de semidesintegracin de 12,33 aos. Pequeas cantidades de tritio se encuentran en la naturaleza por efecto de la interaccin de los rayos csmicos con los gases atmosfricos. Tambin ha sido liberado tritio por la realizacin de pruebas de armamento nuclear. El tritio se usa en reacciones de fusin nuclear, como trazador en Geoqumica Isotpica, y en dispositivos luminosos auto - alimentados.Formas elementales moleculares H2Las primeras trazas fueron observadas en una cmara de burbujas de hidrgeno lquido en el Bevatron (acelerador de partculas).

Existen dos tipos distintos de molculas diatmicas de hidrgeno que difieren en la relacin entre los espines de sus ncleos:

Orto - hidrgeno: los espines de los dos protones se encuentran paralelos. Espn total es 1.

Para - hidrgeno: los espines de los dos protones se encuentran antiparalelos. Espn total es 0.En condiciones ordinarias de presin y temperatura el hidrgeno gaseoso contiene aproximadamente un 25% de la forma para y un 75% de la forma orto, tambin conocida como "forma normal". La relacin del equilibrio entre orto-hidrgeno y para-hidrgeno depende de la temperatura, pero puesto que la forma orto es un estado excitado, y por tanto posee una energa superior, es inestable y no puede ser purificada. A temperaturas muy bajas, el estado de equilibrio est compuesto casi exclusivamente por la forma para (100% a 0 K). Las propiedades fsicas del para-hidrgeno puro difieren ligeramente de las de la forma normal (orto). Las temperaturas de fusin y ebullicin del para son 0,1C ms bajos y su conductividad es 50% mayor que el orto. H2(para) + H H2(orto) ; H2(para) H2(orto) H = + La distincin entre formas orto/para tambin se presenta en otras molculas o grupos funcionales que contienen hidrgeno, tales como el agua o el metileno. Por eso el H2 condensado rpidamente contiene grandes cantidades de la forma orto que pasa a la forma para lentamente. La relacin orto/para en el H2 condensado es algo importante a tener en cuenta en la preparacin y el almacenamiento del hidrgeno lquido: la conversin de la forma orto a la forma para es exotrmica y produce el calor suficiente para evaporar el hidrgeno lquido, provocando la prdida del material licuado. Porcentajes de abundancia por temperatura

T KParaOrto

2099,820,18

4089,6111,39

8048,3951,61

12032,8767,13

27325,1374,87

2982575

Propiedades Fsicas del orto y para

OrtoParaOrdinario

Temperatura de fusin259,22C(13,93 K)259,27C(13,88K)259,23C(13,92K)

Temperat.de ebullicin252,74C(20,41 K)252,86C(20,29K)252,77C(20,38K)

Una forma molecular llamada "hidrgeno molecular protonado", H3+, se encuentra en el medio interestelar, donde se genera por la ionizacin del hidrgeno molecular provocada por los rayos csmicos. Tambin se ha observado en las capas superiores de la atmsfera de Jpiter. Esta molcula es relativamente estable en el medio del espacio exterior debido a las bajas temperaturas y a la bajsima densidad. El H3+ es uno de los iones ms abundantes del universo, y juega un papel notable en la qumica del medio interestelar.

En los compuestos inicos, el hidrgeno puede adquirir carga positiva, convirtindose en un catin llamado hidrn, H+, o carga negativa, convirtindose en un anin conocido como hidruro, H.

Hidrgeno metlicoSi bien se suele catalogar al hidrgeno como no metal, a altas temperaturas y presiones puede comportarse como metal. En marzo de 1996, un grupo de cientficos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore inform de que haban producido casualmente, durante un microsegundo y a temperaturas de miles de kelvins y presiones de ms de 100 GPa (un milln de atmsferas), el primer hidrgeno metlico identificable. 1G = 109Obtencin del H2:

1)

Zn(s) + 2HCl(ac) ( ZnCl2(ac) + H2(g)2) Electrlisis

2H2O(l) ( 2H2(g) + O2(g)

3) 900C a 1100C

C(s, coque) + H2O(g) ( CO(g) + H2(g)4) a 800C con cat. Ni CH4(g) + H2O(g) ( CO(g) + 3H2(g) (El CO condensa 205C) a 400C con cat. Fe CO(g) + H2O(g) ( CO2(g) + H2(g) (H2 condensa 253C) CO2 condensa 78C CO2(g)+K2CO3(ac)+H2O(l)(2KHCO3(ac)5)Fotlisis del agua con un fotocatalizador.- A pH 7Oxidacin del agua: H2O(l) + 2A(ox) ( O2(g) + 2H+ + 2A(red) E= 0,81 + 1,26=0,45VAbsorcin de luz: A(red) + h ( A(red)*Reduccin del agua: 2H2O(l) + 2A(red)* ( H2(g) + 2OH + 2A(ox) E=0,41 +0,86= 0,45VCon complejo [Ru(bipy)3]3+ in tribipirydinruthenio(III)

Reactividad del hidrgeno.-Comparacin de las electronegatividades del H con los elementos del

Grupo 1 Grupo 17

ElementoRadio at.(nm)ENElementoRadio at. (nm)EN

H0,0372,1H0,0372,1

Li0,1231,0F0,0724,0

Na0,1570,9Cl0,0993,0

K0,2030,8Br0,1142,8

Rb0,2440,8I0,1332,5

Cs0,2620,7

ElementoH atomizacin1ra EI kJ/molH at. + EI kJ/mol

H+ 218+ 1315+ 1533

Li+ 161+ 535+ 686

Na+ 109+ 500+ 609

K+ 90+ 424+ 514

Rb+ 86+408+ 494

Cs+ 79+ 382+ 461

ElementoHsub(kJ/mol)Hvap(kJ/mol)Hdis(kJ/mol)EA(kJ/mol)H(kJ/mol)

H2------+21878+140

F2------+79354275

Cl2------+121370249

Br2---+15+96,5348236,5

I2+31--- +75,5320213,5

ENERGAS LIBRES DE FORMACIN (binarios de hidrgeno)

EN CONDICIONES NORMALES (kJ/mol)

Grupo 1Grupo 2Grupo 13Grupo 14Grupo 15Grupo 16Grupo 17

LiH(s)BeH2(s)B2H6(g)CH4(g)NH3(g)H2O(l)HF(g)

-68,4(+20)+86,7-50,7-16,5-237,1-237,2

NaH(s)MgH2(s)AlH3(g)SiH4(g)PH3(g)H2S(g)HCl(g)

-33,5-35,9(-1)+56,9+13,4-33,6-95,3

KH(s)CaH2(s)Ga2H6(g)GeH4(g)AsH3(g)H2Se(g)HBr(g)

(-36)-147,2>0+113,4+68,9+15,8-53,5

RbH(s)SrH2(s) SnH4(g)SbH3(g)H2Te(g)HI(g)

(-30)(-141)+188,3+147,8>0+11,7

CsH(s)BaH2(s)

(-32)(-140)

El G nos da la idea de la estabilidad del compuesto frente a su descomposicin, as como la reactividad.

Caso del LiH es el ms estable del grupo y ello explica que sea el menos activo.

Los binarios salinos son termodinmicamente estables (G0), en general se observa que los elementos pesados dan binarios an ms inestables (G>>0); esta tendencia es un reflejo principalmente de la disminucin de la fortaleza del enlace EH al bajar en un grupo.

Mecanismos de las reacciones del hidrgenoLas reacciones del hidrgeno son generalmente lentas, debido a la fortaleza y naturaleza apolar del enlace HH, pero se pueden acelerar en ciertas condiciones:

a)Reacciones de ruptura hemoltica del enlace HH. Ej. Reacciones con Cl2, Br2 y I2.Iniciacin: por calor o fotoltica (luz) Br2 ( 2Br

Propagacin:Br + H2 ( HBr + H H + Br2 ( HBr + Br

Terminacin:2Br ( Br2

2H ( H2b)Activacin del H2 por disociacin en una superficie metlica o complejo metlico. Ej. Pt [Ir(Cl) (CO) (PR3)2].Formacin de hidruros binariosa) Hidruros salinos.- De H con los elementos ms electropositivos. Alcalinos y alcalinotrreos. Son bsicamente inicos (M+H). So slidos no voltiles, cristalinos y no conducen la electricidad. Son todos ellos termodinmicamente estables frente a la descomposicin en sus elementos. b) Hidruros moleculares.- Enlace fundamentalmente covalente. Con elementos del bloque p cuya diferencia de EN con el H es menor que en los del bloque s, en la mayora son a temperatura ambiente gases (NH3, CH4, HCl) o lquidos (H2O). La mayora son inestables frente a la descomposicin en sus elementos. En general en elementos ms pesados dan hidruros menos estables. La reactividad viene marcada por la naturaleza de cido o base de Lewis de la molcula y por la carga parcial (+ o ) soportada por el H.

BH3 CH4 NH3 H2O HF

cido Lewis bases de Lewis

(deficiente de es) (exacta en es) (ricas en es)

Caracter hidrrico carcter prtico

H H+

Mejores cidos de Brnsted

Peores bases de Lewis

c) Hidruros metlicos.- Poseen brillo metlico y en varios son conductores elctricos. Presentan a menudo composicin variable de los hidrgenos, que ocupan los intersticios de la red formada por los tomos metlicos del slido. Se pueden considerar como soluciones slidas intersticiales del H en el metal. En muchas de ellas el H tiene elevada movilidad a temperaturas ligeramente elevadas.CompuestosA pesar de que el H2 no es muy reactivo en condiciones ordinarias, forma multitud de compuestos con la mayora de los elementos qumicos. Se conocen millones de hidrocarburos, pero no se generan por la reaccin directa del hidrgeno elemental con el carbono (aunque la produccin del gas de sntesis seguida del proceso Fischer-Tropsch para sintetizar hidrocarburos parece ser una excepcin pues comienza con carbn e hidrgeno elemental generado in situ). El hidrgeno puede formar compuestos con elementos ms electronegativos, tales como los halgenos (flor, cloro, bromo, yodo) o los calcgenos (oxgeno, azufre, selenio); en estos compuestos, el hidrgeno adquiere carga parcial positiva debido a la polaridad del enlace covalente. Cuando se encuentra unido al flor, al oxgeno o al nitrgeno, el hidrgeno puede participar en una modalidad de enlace no covalente llamado "enlace de hidrgeno" o "puente de hidrgeno", que es fundamental para la estabilidad de muchas molculas biolgicas. El hidrgeno puede tambin formar compuestos con elementos menos electronegativos, tales como metales o metaloide, en los cuales adquiere carga parcial negativa. Estos compuestos se conocen como hidruros.

El hidrgeno forma una enorme variedad de compuestos con el carbono. Debido a su presencia en los seres vivos, estos compuestos se denominan compuestos orgnicos; el estudio de sus propiedades es la finalidad de la Qumica Orgnica, y el estudio en el contexto de los organismos vivos se conoce como Bioqumica.

En la Qumica Inorgnica, algunos ejemplos de compuestos covalentes importantes que contienen hidrgeno son: amoniaco (NH3), hidracina (N2H4), agua (H2O), perxido de hidrgeno (H2O2), sulfuro de hidrgeno (H2S), etc.

HidrurosA menudo los compuestos del hidrgeno se denominan hidruros, un trmino usado con bastante inexactitud. Para los qumicos, el trmino "hidruro" generalmente implica que el tomo de hidrgeno ha adquirido carga parcial negativa o carcter aninico (denotado como H). La existencia del anin hidruro, propuesta por G. N. Lewis en 1916 para los hidruros inicos del grupo 1 (I) y 2 (II), fue demostrada por Moers en 1920 con la electrolisis del hidruro de litio (LiH) fundido, que produca una cantidad estequiom-trica de hidrgeno en el nodo. Para los hidruros de metales de otros grupos, el trmino es bastante errneo, considerando la baja electronegatividad del hidrgeno. Una excepcin en los hidruros del grupo II es el BeH2, que es polimrico. En el tetrahidruroaluminato (III) de litio, el anin AlH4 posee sus centros hidrricos firmemente unidos al aluminio (III).

Aunque los hidruros pueden formarse con casi todos los elementos del grupo principal, el nmero y combinacin de posibles compuestos vara mucho; por ejemplo, existen ms de 100 hidruros binarios de boro conocidos, pero solamente uno de aluminio. El hidruro binario de indio no ha sido identificado an, aunque existen complejos mayores. Los hidruros pueden servir tambin como ligandos puente que unen dos centros metlicos en un complejo de coordinacin. Esta funcin es particularmente comn en los elementos del grupo 13, especialmente en los boranos ( BH3, B2H4, B4H10, B9H15, B10H14, B20H16) y en los complejos de aluminio, as como en los clsters de carborano (C2B10H12 de carga neutra denominado o-carborano ). El carborano supercido H(CHB11Cl11) es aproximadamente un milln de veces ms fuerte que el cido sulfrico. La razn de esta elevada acidez es que el anin CHB11Cl11 es muy estable y posee sustituyentes electronegativos. H(CHB11Cl11) es el nico cido conocido capaz de protonar el fullereno C60 sin descomponerlo.3 4

CHB11Cl11 Esquema de color:hidrgeno blanco, cloro verde, boro rosa, carbono negro."Protones" y cidosLa oxidacin del H2 formalmente origina el protn, H+. Esta especie es fundamental para explicar las propiedades de los cidos, aunque el trmino "protn" se usa imprecisamente para referirse al hidrgeno catinico o in hidrgeno, denotado H+. Un protn aislado H+ no puede existir en disolucin debido a su fuerte tendencia a unirse a tomos o molculas con electrones mediante un enlace coordinado o enlace dativo.

Representacin del ion hidronio (H3O+), en la que se puede apreciar la condensacin de carga negativa en el tomo de oxgeno, y el carcter positivo de los tomos de hidrgeno.

Para evitar la cmoda, aunque incierta, idea del protn aislado solvatado en disolucin, en las disoluciones cidas acuosas se considera la presencia del ion hidronio (H3O+) organizado en clsters para formar la especie H9O4+. Otros iones oxonio estn presentes cuando el agua forma disoluciones con otros disolventes. Aunque extico en la Tierra, uno de los iones ms comunes en el universo es el H3+, conocido como hidrgeno molecular protonado o catin hidrgeno triatmico. Usos industriales:

1) Proceso Haber-Bosch (Sntesis de NH3):

N2(g) + 3H2(g) ( 2NH3(g) H = 92kJ a 25C y 1 atm

a 500C, 700 atm, cat. Fe ya que el N2 es cinticamente inerte

2) Hidrogenacin de compuestos orgnicosinsaturados, como alquenos,alquinos,cetonas HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Cetona_%28qu%C3%ADmica%29" \t "_blank"

,

HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Nitrilo" \t "_blank" nitrilos, yaminas. Obt. de margarinas. importantes aplicaciones en la industria farmacutica, petroqumicay alimentaria(CH2=CH2) + H2 ( CH3CH3

cidomaleico cido succnico,3) Obtencin de metanol: a 250C, 30 atm y cat. Cu u ZnO:

CO(g) + 2H2(g) ( CH3OH(g)4) Como combustible.- El hidrgeno como combustible puede usarse mediante el uso directo en un motor de combustin interna, una estufa, etc. o utilizarse en forma eficiente en una celda de combustible. Esta ltima opcin es la que ms llama la atencin para una aplicacin masiva del hidrgeno, debido a que las celdas de combustible ofrecen limpieza, versatilidad, capacidad modular y altas eficiencias en la transformacin de la energa qumica del hidrgeno en energa elctrica. La NASA inici el desarrollo de las celdas de combustibles con aplicaciones para producir electricidad durante vuelos espaciales. A partir de los aos ochenta, varios pases como Estados Unidos, Canad, Japn y otros de la Unin Europea impulsaron la investigacin y el desarrollo de esta tecnologa y como resultado, actualmente cientos de compaas por todo el mundo estn comercializando las celdas de combustible, tanto en estaciones fijas como porttiles.

Ventajas y desventajas de la utilizacin del H2 como energa Ventajas: No produce contaminacin, ni consume recursos naturales, se toma del agua y luego se oxida y se devuelve en el agua. No hay productos secundarios ni txicos de ningn tipo que puedan producirse en este proceso.

Seguridad.- Es ms seguro que el combustible que est siendo reemplazado. Adems de disiparse rpidamente en la atmsfera si se fuga, no es txico.

Alta eficiencia: las celdas de combustible convierten la energa qumica directamente a electricidad con mayor eficiencia que ningn otro sistema de energa.

Funcionamiento silencioso: en funcionamiento normal, la celda de combustible es casi absolutamente silenciosa.

Modularidad: se puede elaborar las celdas de combustible en cualquier tamao, tan pequeas como para impulsar una carretilla de Golf o tan grandes como para generar energa para una comunidad. Esta modularidad permite aumentar la energa de los sistemas segn los crecimientos de la demanda energtica, reduciendo drsticamente los costos iniciales.

Desventajas: Como no es un combustible primario entonces se incurre en un gasto para la obtencin.

Requiere de sistemas de almacenamiento costoso y aun poco desarrollados.

Elevado gasto de energa en la licuefaccin.

Elevado precio del hidrgeno puro.