compuestos con hidrogeno

EL HIDRÓGENO

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo y también de nuestro planeta, siendo el tercer elemento en abundancia en la corteza terrestre (por detrás del oxígeno y el silicio). El hidrógeno, formando compuestos, representa el 15.4% de los átomos de la corteza terrestre y los océanos, siendo el noveno elemento en cuanto abundancia en peso.

Propiedades Físicas delHidrógeno
La configuración electrónica del hidrógeno es la más simple de las que existen (1s1), pero a pesar de su simplicidad, el hidrógeno puede existir de más de 40 formas distintas, la mayoría de las cuales han sido bien caracterizadas. Esta diversidad de formas se debe, en primer lugar, a la existencia de especies atómicas, moleculares e iónicas en fase gaseosa: H, H2, H+, H¯, H2+ y H3+; ensegundo lugar, a la existencia de tres isótopos, 11H, 21H (D, deuterio), 31H (T, tritio) y sus especies correspondientes D, D2, HD, DT, etc.; y por último, a la existencia de isómeros de espín nuclear en las especies diatómicas homonucleares, como el orto y el para-hidrógeno, como se estudiará más adelante.

Isótopos del Hidrógeno
Los compuestos de la naturaleza que contienen al hidrógeno, poseenátomos en los que el núcleo predominantemente es el protón. Así, el hidrógeno terrestre contiene 0.0156% de deuterio, mientras que el tritio se presenta en la naturaleza sólo en cantidades mínimas, del orden de 1 en 1017.
El tritio (con un núcleo formado por dos neutrones y un protón) se forma en las capas altas de la atmósfera debido a reacciones nucleares. El tritio posee un espín nuclear de 1/2y una masa atómica de 3.016. Es radioactivo con una vida media de 12.4 años. Se puede producir artificialmente en los reactores nucleares.
El deuterio contiene un protón y un neutrón y posee un espín nuclear de 1. Su masa atómica es de 2.0141 umas y es estable. Se separa del agua como D2O, por destilación fraccionada o por electrólisis.
El hidrógeno contiene tan sólo un protón en su núcleo, ysu espín nuclear es de 1/2. Su masa atómica es de 1.0078 y es estable. El hidrógeno molecular, H2, es un gas incoloro e inodoro, insoluble en agua, que posee bajos puntos de fusión y ebullición. Las diferencias de las masas atómicas entre los tres isótopos ocasionan diferencias en las propiedades físicas de los isótopos en su forma molecular como se observa en la Tabla 1:
Tabla 1. Algunaspropiedades físicas de los isótopos del hidrógeno.
Propiedades
H2
D2
T2
Punto de fusión (K)
13.957
18.73
20.62
Punto de ebullición (K)
20.39
23.67
25.04
ΔHºdis (kJ/mol)
435.9
443.4
469.9
dA-A (Å)
0.7414
0.7414
0.7414
Energía en el punto cero (kJ/mol)
25.9
18.5
15.1

Como puede observarse, los puntos de fusión y de ebullición del D2 y del T2 son más altos que los del H2. Por otrolado, los altos valores de las entalpías de disociación ponen de manifiesto la existencia de un fuerte enlace H-H, siendo éste el enlace simple más fuerte que se conoce. Este hecho es el responsable de la inercia química del H2 a la temperatura ambiente. Se produce una descomposición térmica apreciable de H2 a H atómico a 2000 K, con un porcentaje de hidrógeno atómico del 0.081%. Esta cantidadaumenta al 7.85% a 3000 K y al 95.5% a temperaturas del orden de 5000 K.

Formas ionizadas del hidrógeno
Este apartado trata de manera resumida las siguientes formas ionizadas: el protón, H+, el ion hidruro, H-, la molécula de hidrógeno ionizada, H2+, y la especie triatómica de 2-electrones H3+.
La energía de ionización del átomo de hidrógeno (1311 kJ/mol) es muy elevada y más próxima a las delos halógenos que a las de los metales alcalinos. Si se ioniza un átomo de hidrógeno, es decir, si se le arranca el electrón 1s1 se genera un protón desnudo, de radio 1.5x10-3 pm. Esta especie no es estable en fase líquida, pero sí se conocen especies químicas que contienen asociadas un protón como el H3O+, el NH4+, etc. La afinidad protónica del agua y la entalpía de disolución del H+ en agua se...