QUMICA INORGNICA 2Prof. Nora Alvino D.2015 - I

Elemento ms abundante en el universo y ocupa el dcimo quinto lugar en la tierra.Istopos:HIDRGENO El elementoprotiodeuteriotritio

Usos:

T en armas termonucleares (artificial) D y T en marcado isotpico

Obtencin de T:

HIDRGENO El elemento(alta atmsfera)(reactor nuclear)

HIDRGENOEfectos isotpicos

Son diferencias en comportamiento fsico o qumico entre dos molculas con diferente sustitucin isotpica de un elemento que pueden ser atribuidas a la diferencia de masa entre los dos istopos.El grfico muestra la Curva de Epot para las molculas de H2 y D2 mostrando las diferencias en E del punto cero (consecuencia de las diferencias en masa entre ambos istopos) y las consiguientes diferencias en Hdis HH y D-D

Punto de ebullicin normalEntalpa de enlace promedioH2- 252,8436,0D2- 249,7444,3H2O100,0463,5D2O101,42470,9

HIDRGENOEfectos isotpicos

Ejemplo: Agua Pesada vs Agua destilada en el estado slido

HIDRGENOEfecto isotpico cintico

En reacciones que involucran ruptura, formacin o arreglos de enlaces a un istopo de un elemento, la sustitucin de este por otro causa un cambio mesurable en la velocidad de reaccin.

Primario: cuando ocurre transferencia del istopo en el complejo activado en algn paso del mecanismo de la reaccin global

Secundario: cuando no la hay.

Propiedades fsicas

Gas (p. eb. 20K) Incoloro e inodoro Insoluble en agua

SntesisProceso de reformacin por vapor de hidrocarburos

Reaccin del gas de aguaHIDRGENO Hidrgeno molecularEn ambos casos:reaccin de desplazamiento del gas de H2OGas de sntesis

Otros mtodos industriales:

Producto secundario en la manufactura del Cl2 y NaOH

Producto secundario en la deshidrogenacin de alcanos

HIDRGENO Hidrgeno molecular

Usos principalesHIDRGENO Hidrgeno molecular

Economa de hidrgenoHIDRGENO Hidrgeno molecularEnerga solar + celdas foto voltaicaselectricidadCombustibleMateria primaen industria qumicaH2(g)electrlisis del H2O Ventaja ecolgica !

HIDRGENO Hidrgeno molecular

HIDRGENO Hidrgeno molecular

HIDRGENOHidrgeno molecularMecanismos de activacin en las reacciones del H2

Disociacin homoltica sobre una superficie metlica o un complejo metlico.Disociacin heteroltica por una superficie o ion metlico.Iniciacin de una reaccin radical en cadena.

1. Disociacin homoltica:

Quimisorcin sobre platino

Aplicaciones:

Hidrogenacin de alquenos Interconversin electroqumica de H2 y H+HIDRGENOHidrgeno molecularHH

Coordinacin al tomo metlico en un complejo con ruptura del enlace H HHIDRGENOHidrgeno molecular

Forma clsica:

M = metal del bloque d medio a tardo (rico en e-s d fuerte retrodonacin)

Nota.- no se conocen para grupos 3, 4, 5; bloque f o p no existe retrodonacin.

Coordinacin al metal sin ruptura del enlace H H

Forma no clsica:

Favorecida por centros metlicos pobres en e-s . (M en alto E. Ox., ligandos aceptores ) Ejm: W(CO)3(H2)(PiPr3)2

HIDRGENOHidrgeno molecularRetrodonacinM H2*DonacinH2 M

Coordinacin al metal sin ruptura del enlace H H Ejm: W(CO)3(H2)(PiPr3)2

Modelo de enlace:

HIDRGENOM= metal del bloque d, f p tardoHidrgeno molecular

2. Disociacin heteroltica

EjemplosHIDRGENOAplicacin: hidrogenacin cataltica del CO a metanolAplicacin: reduccin hidrometalrgica del Cu2+Hidrgeno molecular

HIDRGENO3. Mecanismo radicalHidrgeno molecular

Por calentamiento a elevada temperatura:

700C 3,7.10-4 % DISOCIACIN5500C 98,8 % DISOCIACIN

Descargas elctricas

RadiacionesHIDRGENOHidrgeno atmico y sus ionesHdis = 436 kJ/mol

HIDRGENOHidrgeno atmico y sus ionesUniverso:Estrellas: H2 y H

Espacio Interestelar: H

Los procesos de formacin de los iones H+ e H- son energticamente desfavorables.HIDRGENOHidrgeno atmico y sus ionesI = 1310 kJ/molAE = - 73 kJ/molHdis = 436 kJ/molHf = 1528 kJ/molHdis = 436 kJ/molHf = 145 kJ/mol

Consecuencias:No existen compuestos inicos del tipo H+X-Hidruros inicos conteniendo el ion H- slo son formados por los metales ms electropositivos (MH, M = alcalino; MH2, M = alcalino trreo) y son mucho menos estables que los correspondientes haluros (Hf MH = 5090 kJ/mol)Requisito: Ereticular > Hf catin + Hf anin

Qumica del hidrgeno dominada por la formacin de enlaces covalentes a otros elementos y por consiguiente el grupo ms numeroso de compuestos esta constitudo por los hidruros covalentes moleculares.HIDRGENOHidrgeno atmico y sus iones

Ion H+ (protn):Slo existe como tal en estado de plasma.HIDRGENOHidrgeno atmico y sus ionesplasmaa baja presin

Ion H+ (protn):HIDRGENOHidrgeno atmico y sus ionesEn fases condensadas se presenta siempre combinado a alguna base de Lewis.En solucin acuosa y ter como H3O+ y (C2H5)2OH+ respectivamente.En cidos hidratados en fase cristalina como ion oxonio. Ejemplos: H3O+ en HF.H2O y H5O2+ en HBr.2H2OPropiedades:Enorme poder polarizante (altsima q/r)Acidez de Lewis muy altaEnergas de solvatacin sumamente altasEjemplo: H+ + x H2O H3O+ + H5O2+ + .