fisica

Introducción a la Química

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Introducción a la química

Tema I. El hidrógeno y los gases
nobles.
1.1 El hidrógeno en la
naturaleza.
El H atómico es el más simple, formado
por un protón y un electrón. La
formación de H molecular es exotérmica
con Hº =-436 KJ/mol provocando altas
temperaturas (4000 ºC) utilizada para
soldadura y para fundir óxidosrefractarios.

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La disociación en sus átomos se
consigue aportando energía:
- en forma de calor: haciendo pasar una
corriente H2 a través de un arco
eléctrico con electrones de wolframio.
- Mediante descarga eléctrica: en un
tubo de descarga.
En el universo es el elemento más
abundante. En la tierra nunca se
encuentra en forma deátomos libres y
raramente en forma molecular (gas
natural). Ocupa el noveno puesto en %
en peso y el tercero en nº de átomos.
1.2 Isótopos del hidrógeno.
- Protio H : el más abundante con 1
protón y un electrón.
- Deuterio H ó D : componente del agua
pesada como residuo de la electrólisis
del agua natural.
- Tritio H ó T : elemento radiactivo ya que
emite partículas beta  e  .
1
1

1
21
3

1
2

1
3

0
1

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Al igual que el H sus isótopos también
pueden formar moléculas tanto puras
(D2, T2) como mixtas (HD, HT, DT).
1.3 Propiedades del hidrógeno.
Es incoloro, inodoro, ligero con
velocidad de difusión muy alta
(conductividad térmica elevada),
fácilmente absorbible por ciertos
metales. Difícil delicuar y solidificar.
1.4 Métodos de preparación de
hidrógeno.
a) Reacción del agua con metales de
potencial normal de reducción
fuertemente negativos (alcalinos y
alcalinotérreos).
2H 2O  2 Na  H 2  2 NaOH

Otros metales como el Al, Mg y Zn
no reaccionan con el agua a
temperatura ambiente pero si lo
hacen cuando se calienta.

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b) Reacción de los metales mas
reductores que el hidrógeno con
ácidos no oxidantes.
Zn  2HCl  ZnCl2  H 2

c) Reacción de metales (de
hidróxidos anfóteros) con
disoluciones acuosas concentrada de
bases fuertes. Al, Zn, Si.
Zn  2H 2O  2OH   Zn(OH )4  H

d)

Electrolisis del agua.

1.5 Síntesis industrial del
hidrógeno.
El H se encuentra en la naturaleza
formando parte(5%) del gas natural y
disuelto en el petróleo. Pero los métodos
de síntesis industrial parte de manera
directa o indirecta del agua, siendo la
energía de descomposición del agua
Gº  236 KJ mol .
1.5.1 Reformado del gas natural y
de las fracciones ligeras del

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petróleo (naftas) con vapor de
agua.
La mitad del H producidotiene este
origen.
Se produce en dos etapas:
1ª Se pasa la mezcla de gas natural y
vapor de agua sobre un catalizador de
niquel cobalto a 800 º C (endotérmica).
CH 4  H 2O  CO  3H 2

H º  0

La mezcla del 2º miembro recibe el
nombre de gas de agua o gas de síntesis.
2ª El CO reacciona con más vapor de
agua en presencia de otro catalizador
(mezclas de óxidos Fe) para dar CO2:
CO H 2O  CO2  H 2

H º  0

La energía necesaria se toma de la
combustión del gas cuando
alternativamente se sustituye el vapor
por aire. El CO2 se elimina mediante un
proceso de compresión y enfriamiento.

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1.5.2 Gasificación del carbón con
vapor de agua (método de
Lurgi)
El 25% se obtiene por este método.
Consiste enhacer pasar vapor de agua
sobre carbón a 1500 º C y 3-4 Mpa
siendo los productos y la reacción
parecida al método anterior, siendo
también necesario 2 etapas y la entrada
alternativa de aire.
1.5.3 Reacción de vapor de agua
con el hierro.
Empleado a escala laboratorio e
industrial:
3Fe  4H 2O  Fe3O4  4H 2

1.5.4 Electrólisis industrial del
agua.
Menos utilizado por su gran coste en...