La energía del hidrógeno
Empecemos nuestro recorrido por la tabla periódica con el hidrógeno (H). ¿Por qué empezar con el hidrógeno? El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica y el más básico y común de todos los elementos del Universo. Los científicos utilizan la letra “H” para representar al hidrógeno en las ecuaciones y descripciones químicas.
Más del noventa por ciento de todos los átomos del Universo son átomos de hidrógeno. En masa, el hidrógeno constituye aproximadamente el 75% de toda la materia del Universo. Los átomos de hidrógeno son también los más pequeños y ligeros de todos los átomos, con sólo un electrón y un protón en un átomo de hidrógeno común (llamado protio).
Aunque existe desde siempre (posiblemente fue el primer elemento que se formó), tuvo que ser un químico llamado Antoine-Laurent de Lavoisier quien le diera nombre en 1783. El nombre de hidrógeno procede de la palabra griega “hydro”, que significa agua (H2O), y de la palabra “genes”, que significa creador. Lavoisier demostró que el hidrógeno estaba en todas las moléculas de agua tras descubrir que el agua se creaba cuando el hidrógeno ardía en el aire.
Además del agua, se puede encontrar hidrógeno más cerca de casa en todos los organismos, en los sopletes y en los procesos de congelación a baja temperatura. Más lejos de casa, lo encontrarás en todas las estrellas, incluidas las reacciones nucleares que alimentan el Sol.
Molécula de hidrógeno
Los elementos se organizan en bloques según el tipo de orbital en el que se encuentran los electrones exteriores. Estos bloques reciben el nombre de los espectros característicos que producen: agudo (s), principal (p), difuso (d) y fundamental (f).
La masa de un átomo en relación con la del carbono-12. Es aproximadamente la suma del número de protones y neutrones en el núcleo. Cuando existe más de un isótopo, el valor dado es la media ponderada de la abundancia.
Algunos consideran que el gas hidrógeno es el combustible limpio del futuro: se genera a partir del agua y vuelve a ser agua cuando se oxida. Las pilas de combustible alimentadas con hidrógeno se consideran cada vez más una fuente de energía “libre de contaminación” y ya se utilizan en algunos autobuses y coches. En la industria química se utiliza para fabricar amoníaco para fertilizantes agrícolas (proceso Haber) y ciclohexano y metanol, que son productos intermedios en la producción de plásticos y productos farmacéuticos. También se utiliza para eliminar el azufre de los combustibles durante el proceso de refinado del petróleo. Se utilizan grandes cantidades de hidrógeno para hidrogenar aceites y formar grasas, por ejemplo para fabricar margarina. En la industria del vidrio, el hidrógeno se utiliza como atmósfera protectora para fabricar láminas de vidrio plano. En la industria electrónica se utiliza como gas de limpieza durante la fabricación de chips de silicio. La baja densidad del hidrógeno lo convirtió en una opción natural para uno de sus primeros usos prácticos: llenar globos y dirigibles. Sin embargo, reacciona enérgicamente con el oxígeno (para formar agua) y su futuro en el llenado de aeronaves terminó cuando el dirigible Hindenburg se incendió.
Átomo de hidrógeno
Hay aproximadamente 170 millones de toneladas de hidrógeno en las reservas de agua de la Tierra. El hidrógeno es, por tanto, el más abundante de todos los elementos de la Tierra. (Recuerda que hay el doble de átomos de hidrógeno en el agua que de oxígeno). Dado que las estrellas están compuestas en su mayor parte por hidrógeno, también es el elemento más abundante del universo, ya que constituye aproximadamente el 93% de todos los átomos y unas tres cuartas partes de la masa de todo el universo. Más cerca de nosotros, el 61% de todos los átomos del cuerpo humano son átomos de hidrógeno.
Cada uno de los 13 millones de compuestos orgánicos conocidos contiene hidrógeno. Los hidrocarburos -compuestos que no contienen más que átomos de hidrógeno y carbono- son la base sobre la que se construye el vasto mundo de la química orgánica. Las proteínas, los hidratos de carbono, las grasas y los aceites, los ácidos y las bases que componen todas las plantas y los animales son compuestos orgánicos que contienen hidrógeno. El petróleo y el carbón, que proceden de plantas y animales antiguos, son vastos depósitos de hidrocarburos.
El hidrógeno es la fuente de la mayor parte de la energía del sol y las estrellas. A las temperaturas de 10 millones de grados del interior de las estrellas, las moléculas de hidrógeno no sólo se separan en átomos, sino que cada átomo se ioniza, es decir, se separa en un electrón y un núcleo. Los núcleos, que son simplemente protones, se fusionan, formando núcleos de átomos de helio y emitiendo una gran cantidad de energía en el proceso. Mediante una serie de reacciones de este tipo, todos los elementos más pesados se han formado a partir del hidrógeno en las estrellas.
Hidrógeno h2
El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido que es el elemento más abundante del universo conocido. También es el más ligero (en términos de masa atómica) y el más simple, ya que sólo tiene un protón y un electrón (y ningún neutrón en su isótopo más común). Está a nuestro alrededor. Es un componente del agua (H2O), las grasas, el petróleo, el azúcar de mesa (C6H12O6), el amoníaco (NH3) y el peróxido de hidrógeno (H2O2), cosas esenciales para la vida, tal y como la conocemos.
El hidrógeno procede del griego y significa “productor de agua” (“hydro” = agua y “gennao” = hacer). Aislado e identificado por primera vez como elemento por Cavendish en 1766, se creía que el hidrógeno era muchas cosas diferentes. El propio Cavendish pensaba que era “aire inflamable de los metales”, debido a su producción por la acción de los ácidos sobre los metales. Antes, Robert Boyle y Paracelso utilizaron reacciones del hierro y los ácidos para producir gas hidrógeno, y Antoine Lavoisier dio al hidrógeno su nombre porque producía agua al encenderse en el aire. Otros pensaron que era flogisto puro por su inflamabilidad. El hidrógeno se encuentra entre los diez elementos más abundantes del planeta, pero se encuentra muy poco en forma elemental debido a su baja densidad y reactividad. Gran parte del hidrógeno terrestre está encerrado en moléculas de agua y compuestos orgánicos como los hidrocarburos.