Propiedades del hidrógeno

El hidrógeno es un elemento peculiar, el único que no pertenece a ninguno de los grupos de la tabla periódica, siendo representado unas veces con los metales alcalinos, otras veces con los halógenos, o simplemente aislado de todos ellos, aunque quizás, debido a su electronegatividad característica, la cual es mayor que las de los metales alcalinos, y menor que la de los halógenos, lo mejor sería colocarlo a mitad de camino entre ambos grupos.

Las propiedades químicas del hidrógeno son:

• En condiciones normales, el hidrógeno es un gas incoloro, inodoro y sin sabor.
• Es la molécula más pequeña conocida.
• La densidad del hidrógeno es de 76 Kg./m^3, y cuando se encuentra en estado de gas, la densidad es de 273 kg./ L.
• Posee una gran rapidez de transición, cuando las moléculas se encuentran en fase gaseosa. Debido a esta propiedad, hay ausencia casi total, de hidrógeno en la atmósfera terrestre.
• Facilidad de efusión, así como también de difusión.
• Optima conductividad calorífica
• Punto de fusión de 14025 K.
• Punto de ebullición de 20268 K

Propiedades físicas del hidrógeno:

• Tiene un peso atómico de 100974 uma.
• Posee un estado de oxidación de +1, -1.
• Completa su nivel de valencia con un electrón capturada, para así poder producir el anión H^-.
• Se combina con los metales alcalinos y alcalinotérreos (menos con el berilio y magnesio), a través de enlaces iónicos.
• Forma enlaces tipo covalentes, con los no metales.
• Forma enlaces metálicos con los elementos de transición.
• El hidrógeno, H^+, siempre se encuentra asociado a otro elemento, menos en el estado gaseoso.
• Posee una estructura cristalina hexagonal.
• Reacciona con la gran mayoría de los elementos de la tabla periódica.

El dihidrógeno,  consigue licuarse a unos -253ºC, solidificando entorno a los -259ºC. El hidrógeno en estado gaseoso, no es demasiado reactivo, quizás esto sea debido a la elevada energía de enlace covalente que posee, H-H = 436 kJ.mol^-1. Este tipo de enlace es más fuerte que los enlaces que se forma el hidrógeno con la gran parte de los demás elementos no metálicos, como por ejemplo, la energía de enlace H-S, con un valor de solamente 347 kJ.mol^-1. Cabe recordar que solamente cuando las energías de enlace de los productos son símiles a la de los reactivos, o incluso mayores, es únicamente cuando es posible que se produzcan reacciones espontáneas.

Una de estas reacciones, por ejemplo, es la combustión del dihidrógeno con el dioxígeno, con el fin de producir agua. Cuando el oxígeno y el hidrógeno en estado gaseoso se consiguen mezclar, produciéndose una chispa, la reacción es de carácter explosivo:

2 H2 (g)  +  O2 (g) → 2 H2O (g)

Esta reacción tiene que ser impulsada por la entalpía, pues hay una reducción de la entropía. Al sumar las energías de enlace, el fuerte enlace entre el O-H ( 464 kJ.mol^-1), lo que hace la reacción termodinámicamente factible.

El dihidrógeno puede reaccionar con los halógenos, diminuyendo la rapidez de dichas reacciones, conforme se desciende en el grupo. En este grupo, la reacción del hidrógeno con el fluor es bastante violenta; dando como producto el fluoruro de hidrógeno:

H2 (g)  +  F2 (g)  → 2  HF (g)

La reacción del dihidrógeno, con el nitrógeno, se produce de manera muy lenta sin catalizador:

3 H2 (g)  +  N2 (g) ↔ 2NH3 (g)

Cuando se produce a altas temperaturas, el dihidrógeno reduce a algunos óxidos metálicos al elemental metal. Así, por ejemplo, el óxido de cobre (II) se ve reducido a cobre metálico:

Δ

CuO (s)  +  H2 (g) → Cu (s)  + H2O (g)

Cuando se encuentra en presencia de un catalizador (que suelen ser paladio, o platino), el dihidrógeno reduce a triples y dobles enlaces de carbono-carbono, para sí, dejar los enlaces sencillos, como por ejemplo, el C2H4 (eteno), reduciéndose a C2H6:

H2C = CH2 (g)  +  H2 (g) → H3C – CH3 (g)

La reducción con dihidrógeno, se usa en la conversión de las grasas líquidas no saturadas (aceites de consumo), que poseen mucha cantidad de dobles enlaces carbono-carbono, en grasas sólidas saturadas, o parcialmente saturadas (como las margarinas), las cuales contienen menor cantidad de dobles enlaces carbono-carbono.