Energía del hidrógeno
Nicholas Leadbeater no trabaja, asesora, posee acciones ni recibe financiación de ninguna empresa u organización que pueda beneficiarse de este artículo, y no ha revelado ninguna afiliación relevante más allá de su nombramiento académico.
Aunque el hidrógeno es el más ligero de los elementos químicos, tiene un gran peso cuando se trata de su papel en la vida y su potencial como solución a algunos de los retos del mundo. Ahora que celebramos el 150º aniversario de la tabla periódica, parece razonable quitarse el sombrero ante éste, el primer elemento de la tabla.
El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, pero no en la Tierra debido a su peso ligero, que permite que el gas simplemente flote en el espacio. El hidrógeno es esencial para nuestra vida: es el combustible del sol, que convierte cientos de millones de toneladas de hidrógeno en helio cada segundo. Y dos átomos de hidrógeno se unen a un átomo de oxígeno para formar agua. Ambas cosas hacen que nuestro planeta sea habitable.
El hidrógeno no sólo permite que el sol caliente la Tierra y ayude a crear el agua que sustenta la vida, sino que este elemento, el más sencillo de todos, puede ser la clave para encontrar una fuente de combustible limpia que alimente el planeta.
Coche de hidrógeno
Las propiedades de los elementos y los compuestos están determinadas por sus estructuras. La unidad estructural más simple de un elemento es el átomo. Los átomos son muy pequeños. Cien millones (100.000.000) de átomos de hidrógeno colocados uno al lado del otro sólo miden un centímetro.
Algunos elementos son monatómicos, lo que significa que están formados por un solo átomo (mon-) en su forma molecular. El helio (He, ver Fig. 2.8) es un ejemplo de elemento monatómico. Otros elementos contienen dos o más átomos en su forma molecular (Fig. 2.8). Las moléculas de hidrógeno (H2), oxígeno (O2) y cloro (Cl2), por ejemplo, contienen dos átomos cada una. Otra forma de oxígeno, el ozono (O3), tiene tres átomos, y el azufre (S8) tiene ocho átomos. Todas las moléculas elementales están formadas por átomos de un solo elemento.
Las moléculas de los compuestos tienen átomos de dos o más elementos diferentes. Por ejemplo, el agua (H2O) tiene tres átomos, dos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). El metano (CH4), un gas de efecto invernadero común, tiene cinco átomos, uno de carbono (C) y cuatro de hidrógeno (H, véase la Fig. 2.9).
Molécula de 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.
Producción de hidrógeno
La composición química del Universo está dominada por el hidrógeno y el helio producidos en el Big Bang. Los aproximadamente 90 elementos químicos restantes se producen en las estrellas y constituyen sólo un pequeño porcentaje de la masa total. Los astrónomos denominan a estos elementos (todos excepto el hidrógeno y el helio) como metales, aunque esto incluye elementos como el carbono y el oxígeno que no se consideran metales en el sentido normal.
La abundancia de metales con respecto al hidrógeno se conoce como metalicidad. Mientras que el hidrógeno y el helio se encuentran en gran abundancia en todo el Universo, la metalicidad varía en función de la historia de la formación estelar en la región. La composición química del Sol nos da una idea de la composición química de la vecindad solar:
Las metalicidades más altas se encuentran en los centros de las galaxias. Por ejemplo, cerca del centro de la Vía Láctea se han observado estrellas con metalicidades de hasta tres veces el valor solar. Sin embargo, también hay estrellas con sólo una décima parte del valor solar. Estas estrellas se formaron al principio de la historia de la galaxia, antes de que el medio interestelar (y las siguientes generaciones de estrellas) se enriquecieran en metales por la acción de otras estrellas.