Estudio del Hidrógeno: Propiedades, Obtención y Aplicaciones

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QI i TEMA 1 - hidrógeno . 1. Descubrimiento El médico Paracelso observó en el siglo XVI "un aire que se desprendía al hacer reaccionar un ácido con hierro y que era in fl amable". El hidrógeno fue identi fi cado como elemento por primera vez en 1776 por el químico y físico Henry Cabendish. Unos diez años después, en el año 1783, Antoine Lavoisier lo denominó "hidrógeno", derivado del griego "hidro" (agua) y "genes" (formador), pues demostró que el gas producía agua al arder. 2. Abundancia El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, pues constituye el 92% su masa.

No se encuentra hidrógeno molecular en la atmósfera debido a que la gravedad terrestre no es la su fi ciente como para retenerlo (al igual que ocurre con el Helio), sin embargo, es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre y se encuentra principalmente en forma de agua (80%), en compuestos orgánicos (materia viva (plantas, animales)… indispensable en los seres vivos) y en combustibles fósiles (hidrocarburos y gas natural). El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e inocuo (no es tóxico). Tiene un bajo punto de ebullición, pues hierve a 30,3K y su entalpía de obtención es de -436,4kJ/mol . La con fi guración de este elemento es 1s1: tiene diferentes formas de estabilizarse: 1.

Perdiendo un electrón, formando así catión H+ (protón). Esto es estable solamente en disolución acuosa. 2. Ganando un electrón, formando así el anión H-. 3. Formando un enlace covalente con otro átomo. Si se consideran como prioritarias las formas de estabilizarse 2 y 3, el hidrógeno debería situarse en los halógenos (grupo 17 de la tabla periódica), pues es el comportamiento que tienen los elementos de ese grupo. Sin embargo, si se considera como prioritaria la primera forma, se ha de situar en los alcalinotérreos (grupo 1 de la tabla periódica) por el mismo motivo.

Existen tablas antiguas en las que se sitúa en los carbonoideos (grupo 14 de la tabla periódica), pues se considera que tiene la capa semillena, al igual que los elementos de ese grupo. Además, el radical hidrógeno (-H) es similar al radical metilo (-CH3). 2.1. Isótopos Los isótopos son los átomos de un mismo elemento que poseen igual número de protones pero distinto número de neutrones. Entonces, por ejemplo, el 235U se diferencia del 238U en tan solo tres neutrones, pero esta diferencia no es muy signi fi cativa. Sin embargo, en el caso del hidrógeno, el isótopo 2H posee el doble de masa nuclear que el 1H, y el 3H el triple. Esta diferencia es muy signi fi cativa.

Por tanto, el hidrógeno es el elemento cuyos isótopos poseen más diferencias físicas evidentes. Son tres ya mencionados: 1H: hidrógeno / protio (H). Abundancia: 99,985% 2H: deuterio (D). Abundancia: 0,015%. Gran importancio a pesar de su poca abundancia. 3H : tritio (T). Abundancia: 10-16%. Es un isótopo radiactivo (12,5 años) que tiende a descomponerse por emisión beta: 13T 23He + β de 1 10 Abel Gómez Sánchez. 2º QUÍMICA QI i TEMA 1 - hidrógeno . Las diferencias entre los isótopos del hidrógeno son tan grandes que cada uno de ellos tiene su propio nombre y su propio símbolo. Propiedades físicas: Se observa que todas las propiedades físicas son diferentes excepto la longitud de enlace.

Esto se debe a que todas las propiedades físicas dependen de la masa de la molécula y, por tanto, de las fuerzas intermoleculares; sin embargo, la longitud de enlace es una propiedad química, por lo que no se ve afectada por el cambio de protones en el núcleo. Los puntos de fusión y de ebullición, la entalpía de disociación y los calores latente de fusión y de vaporización van aumentando debido a que el tamaño del núcleo es mayor. La volatilidad (presión de vapor) va disminuyendo. 2.2. Agua normal y agua deuterada En la electrólisis del agua se descompone el agua en oxígeno (ánodo) e hidrógeno gaseoso (cátodo) aplicando una corriente eléctrica.

Debido a que el deuterio gaseoso (D2) es el doble de pesado que el hidrógeno gaseoso (H2), el segundo se forma aproximadamente ocho veces más rápido que el primero. Entonces, el agua se va enriqueciendo en agua deuterada. El agua deuterada, agua pesada u óxido de deuterio (D2O) posee más masa que el agua formada por hidrógeno (H2O), y para separarla de la misma hay que llevar a cabo un proceso de destilación fraccionada, es decir, hay que "jugar" con los diferentes puntos de ebullición. Esto es algo complejo debido a que dichos puntos de ebullición di fi eren en unos 2-3 ºC. Este compuesto es utilizado como refrigerante de reactores nucleares y como moderador de reacciones nucleares.

En el Mar Muerto, al no mezclarse con agua de otro origen, la evaporación natural desde hace miles de años ha enriquecido el agua en agua deuterada, presentando así la relación H2O/D2O más alta del mundo.

Constantes físicas del hidrógeno gaseoso, deuterio gaseoso y tritio gaseoso H2 D2 T2 Masa atómica (uma) 1p+ = 1,0078 1p+ +1n = 2,0141 2p+ +1n = 3,0160 Punto de fusión (ºC) -259,0 -254,3 -252,4 Punto de ebullición (ªC) -252,6 -249,3 -248,0 Longitud de enlace (Å) 0,7414 0,7414 0,7414 Entalpía de disociación (kJ/mol) 435,9 443,4 446,9 Calor latente de fusión (kJ/mol) 0,117 0,197 0,250 Calor latente de vaporización (kJ/mol) 0,904 1,226 1,393 Presión de vapor (mm de Hg) 54 5,8 ———— de 2 10 Abel Gómez Sánchez. 2º QUÍMICA QI i TEMA 1 - hidrógeno .

Al igual que en el caso de la tabla anterior (propiedades físicas del H2 (g), D2 (g) y T2 (g)), las propiedades físicas di fi eren bastante debido a las fuerzas intermoleculares, pues el tamaño de las moléculas de agua normal y de agua deuterada es distinto. Los puntos de fusión y el de ebullición di fi eren signi fi cativamente, así como la temperatura a la que se presenta la máxima densidad de estos compuestos, pues di fi eren en 7ºC. El agua deuterada es un 10% más densa que el agua normal. La temperatura a la que se presenta la máxima densidad de estos compuestos di fi ere en 7ºC, lo cual es bastante signi fi cativo.

El producto iónico viene dado por la disociación de la molécula: el del agua deuterada es casi diez veces menor que el del agua normal. Si se tiene la reacción H2O + D2O H2DO+ + OD- , esta no sería una reacción de disociación, sino que sería una reacción ácido-base en la que el agua normal es el ácido y el "H2DO+" su base conjugada; y el agua deuterada la base y el "OD-" su ácido conjugado debido a que el producto iónico del agua normal es mayor que el del agua deuterada (kw H2O > kw D2O). Entonces, al ser una reacción ácido-base, como esta es una reacción química, estos isótopos no solo di fi eren en propiedades físicas, sino también en químicas.

La constante dieléctrica se comporta a la inversa: es mayor para el agua normal que para el agua deuterada. Entonces, los compuestos iónicos son más solubles en agua normal que en agua deuterada. Otra diferencia química es que los compuestos que contengan deuterio en lugar de hidrógeno tienen menos reactividad química, pues sus velocidades de reacción son menores: CH3 COOH (ac) CH3 COO- (ac) + H- (ac) ; ka = 1,8·10-5 CH3 COOD (ac) CH3 COO- (ac) + D- (ac) ; ka = 6,0·10-6 El ácido acético "normal" es más ácido que el ácido acético "deuterado".

Constantes físicas del agua normal y del agua deuterada H2O D2O Punto de fusión (ºC) 0 3,82 Punto de ebullición (ªC) 100 101,42 Densidad (g/cm3) 0,917 1,017 Temperatura máxima de densidad (ªC) 4 11,6 Producto iónico: kw 1,0·10-14 H2O + H2O H3O+ + OH- 3,0·10-15 D2O + D2O D3O+ + OD- Constante dieléctrica 82 80,5 Solubilidad gNaCl/100g 35,9 30,5 Solubilidad gBaCl2/100g 35,7 28,9 de 3 10 Abel Gómez Sánchez. 2º QUÍMICA QI i TEMA 1 - hidrógeno . 2.3.

Isómeros del hidrógeno (H2) La molécula de hidrógeno tiene dos isómeros: al unir dos átomos de hidrógeno, al tener cada uno de ellos un solo electrón, sus spin nucleares pueden alineados de dos maneras: Ortohidrógeno: los spines nucleares de los átomos de hidrógeno están apareados ( ), por lo que es menos estable y tiene mayor energía. Se trata de un estado triplete. Parahidrógeno: los spines nucleares de los átomos de hidrógeno están desapareados ( ), por lo que es más estable y tiene menor energía. Se trata de un estado singlete.

Si se enfría hasta la energía térmica nula (0 K), representaría el 100% del isómero "para", sin embargo, a temperatura ambiente es predominante el isómero "orto" (75%, 25% para). Para obtener el isómero "para" a alta temperatura, pues llevarlo a 0K no es sencillo, se puede realizar fácilmente pasándolo por un tubo relleno de carbón a la temperatura del aire líquido (77K). A la salida de este tubo, todo es parahidrógeno, no 75% "orto" y 25% "para". Esto sucede debido a la capacidad del material para inducir el cambio de spin en los átomos de hidrógeno, favoreciendo el estado más estable y menos energético (el estado singlete del parahidrógeno). 3.

Obtención El hidrógeno se prepara en grandes cantidades. El hidrógeno es tan peligroso y volátil que no se puede transportar ni comercializar (hidrógeno cautivo), sino que cuando se requiera su uso se ha de preparar en ese momento en el lugar en el que se va a utilizar (esto sucede en el más del 95% de los casos). Los principales métodos de obtención del mismo son los siguientes: Producción de gas de agua / gas de síntesis: El resultado no es hidrógeno puro, sino una mezcla del mismo y de monóxico de carbono. Este gas de agua se utiliza como combustible y en gran cantidad de síntesis químicas (por eso adquiere también el nombre de "gas de síntesis").

El proceso consiste en pasar vapor de agua sobre carbón al rojo vivo (a alta temperatura, 1000ºC): C + H2O CO + H2 . Esta es una reacción redox en la que el C se oxida hasta CO y el H2O se reduce a H2. Generalmente, el producto obtenido se utiliza como combustible, pues el hidrógeno arde para dar agua y el monóxido de carbono sigue oxidándose hasta dióxido de carbono, liberando así una gran cantidad de energía: CO + H2 + O2 CO2 + H2O + energía. Sin embargo, el gas de síntesis se puede enriquecer en hidrógeno.

Si se pasa sobre otra molécula de agua, se pueden obtener dos moléculas de hidrógeno y una de monóxido de hidrógeno (reacción conocida como gasi fi cación del agua: CO + H2 + H2O CO2 + 2H2), de tal manera que ya no sería gas de síntesis, sino hidrógeno y dióxido de carbono. Este último puede retirarse tratando la mezcla con una solución de hidróxido sódico. En ella, el dióxido de carbono puede reaccionar y dar lugar a carbonato sódico, y como el hidrógeno reaccionaría en esa reacción, permanecería en fase gaseosa y ya se habría conseguido separar. La reacción de gasi fi cación del agua ( CO + H2 + H2O CO2 + H2 ) está catalizada: se calienta hasta 450ºC y se añade óxido férrico (Fe2O3).

de 4 10 Abel Gómez Sánchez. 2º QUÍMICA QI i TEMA 1 - hidrógeno . Reacción de reformado de vapor: Un hidrocarburo ligero reacciona con vapor de agua a una alta temperatura (800-900ºC) y con un catalizador (Ni). Esta reacción es similar a la anterior, solo que en lugar de utilizar carbón, se utiliza un hidrocarburo, y esto es ventajoso porque así se produce mas hidrógeno. Por tanto, resulta más efectivo este método que el anterior: Si se hace reaccionar metano con agua, se obtiene monóxido de carbono y tres moléculas de hidrógeno: CH4 + H2O CO + 3H2 . Si se hace reaccionar propano con agua, se obtiene monóxido de carbono y tres moléculas de hidrógeno: C3H8 + H2O 3CO + 7H2 .

Igual que en el caso anterior, la reacción puede continuar mediante la adición de una molécula de agua, la cual reacciona con el monóxido de carbono: CO + H2 + H2O CO2 + 2H2 . Si se produce en grandes cantidades, puede resultar negativo por la alta concentración de dióxido de carbono que se produciría, por lo tanto se ha de incorporar un sistema de eliminación del mismo. El mejor método consiste en burbujearlo sobre disoluciones básicas, ya que el CO2 es un gas ácido: La disolución más sencilla sobre la que se puede pasar el dióxido de carbono es sobre carbonato potásico: CO2 + H2O + K2CO3 2KHCO3 .

El gas ácido (CO2) junto a la sal ácida (soluble) (K2CO3) da lugar a bicarbotano potásico (KHCO3), el cual es insoluble. Otra disolución básica que no resulta tan evidente es la etanolamina, que da lugar a carbonato de etanolamonio: CO2 + 2H2N-CH2-CH2OH (H2N-CH2-CH2OH)2CO3 . Craqueo de petróleo: El término "craqueo" se re fi ere a la rotura de moléculas de gran tamaño de hidrocarburos pesados para producir hidrocarburos más ligeros. En este método, el hidrógeno se obtiene como subproducto del craqueo. Electrólisis del agua: Empleado a escala de laboratorio, este método permite obtener hidrógeno muy puro.

La electrólisis del agua es un proceso en el que, al aplicar una corriente eléctrica, el agua se descompone en oxígeno e hidrógeno: H2O H2 + 1/2O2 En el cátodo tiene lugar la semirreacción de reducción del hidrógeno: 2H+ + 2e- H2 , sin embargo, esta reacción se suele hacer en medio básico disolviendo una pequeña cantidad de hidróxido sódico (sosa) o potásico para hacer el agua conductora. Entonces, la reacción es la siguiente: 2H2O + 2e- 2OH- + H2 . Así, se produce hidrógeno. Reacción cloro-alcali (apartado 4 tema 3): Al igual que en el caso del craqueo del petróleo, el hidrógeno en este método se obtiene como un subproducto.

Como esta reacción se hace en grandes cantidades, permite obtener grandes cantidades de hidrógeno. La reacción cloro-alcali consiste en la electrólisis de disoluciones de cloruro sódico y los productos de la misma son sosa (NaOH), cloro (Cl2) e hidrógeno (H2). de 5 10 Abel Gómez Sánchez. 2º QUÍMICA QI i TEMA 1 - hidrógeno . Hidrólisis de hidruros metálicos: La hidrólisis de hidruros metálicos es un método e fi caz de producir hidrógeno, pues al hacerlo reaccionar con agua lo libera en forma gaseosa (y forma el correspondiente hidróxido metálico). Tiene lugar una reacción redox de condensación de valencia. Un ejemplo de ello es la mezcla de hidruro de litio y agua: LiH + H2O LiOH + H2 .

En estas reacciones, el hidruro, es decir, el hidruro de litio en este caso, es una base fuerte, por lo que el hidróxido que se forma es su ácido conjugado. Entonces, una posible manera de transportar el hidrógeno es en forma de hidruro (al principio de este apartado vimos que es difícil de transportar). A pesar de que no es un proceso sencillo, pues los hidruros son muy reactivos y habría que mantener ciertas condiciones, es efectivo. Reacción de metales reductores con ácidos diluidos: Este es el método "histórico" y el que se emplea normalmente en los laboratorios. Consiste en hacer reaccionar un ácido (aporta protones) con un metal que tenga un potencial de reducción negativo.

De esta manera, el metal reductor se oxida hasta la forma catiónica y los protones se reducen formando hidrógeno: Zn + 2H+ Zn2+ + H2 . Esto tiene lugar siempre que nos encontremos en medios ácidos, pues en medios básicos los metales tienen a formar sus correspondientes hidróxidos y óxidos, impidiendo formar hidrógeno. En el caso de los metales anfóteros (Al): En medios ácidos, reacciona con los protones del ácido y, como ocurría antes, genera hidrógeno y cationes metálicos: 2Al + 6H+ 2Al3+ + 3H2 . En medios básicos, reacciona con los hidroxilos del medio y, en presencia de agua, forma iones complejos solubles y libera hidrógeno: 2Al + 2OH- + 6H2O 2[Al(OH)4]- + 3H2 . 4.

Aplicaciones Las principales reacciones para la aplicación del hidrógeno son las siguientes: Fertilizantes: proceso Haber-Bosch para la síntesis del amoniaco (apartado 6.1 tema 5). El amoniaco es la base de toda la industria de los fertilizantes: 1/2N2 + 3/2H2 NH3 . Este proceso es complicado porque hay que oxidar mucho el nitrógeno, pues hay que oxidarlo desde el estado de oxidación 0 a uno 5+. Hidrogenación / Hidrocraqueo: se trata de romper enlaces C-C de moléculas grandes (hidrocarburos, por ejemplo) en presencia de hidrógeno y un catalizador. De esta manera se obtienen hidrocarburos más ligeros y útiles.

Los ácidos grasos insaturados (aceite de oliva, por ejemplo) son hidrogenados para producir grasas sólidas con mayor punto de fusión (margarina). Estas protegen de la oxidación, pero son menos saludables. Producción de metales: M+ + H2 M. Se trata de reducir los cationes con hidrógeno, para todos los metales con potencial positivo para que, por la regla de la diagonal (visto en el tema de redox, pág 2), el metal catiónico reaccione con el hidrógeno dando lugar al metal elemental. En metalurgia, los potenciales positivos y negativos cambian con respecto al criterio académico, por lo que la oración sería "para todos los metales con potencial negativo".

Producción de metanol: se forman compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos (CO2 y CO). de 6 10 Abel Gómez Sánchez. 2º QUÍMICA QI i TEMA 1 - hidrógeno . Antes, al inicio del apartado 3 de este tema, se ha hablado del término hidrógeno cautivo. Dos de los (puntuales) casos en los que se puede transportar son los siguientes: Combustible: economía verde / economía del hidrógeno. Esto se basa en tener como combustible hidrógeno. La reacción de combustión sería hacer reaccionar hidrógeno junto a oxígeno para dar únicamente agua, liberando así mucha energía sin producir ningún tipo de contaminante.

El Sol es una fuente de energía inagotable que puede aprovecharse para separar el hidrógeno y el oxígeno del agua mediante diversos procesos, por ejemplo, la electrólisis. Luego, estos gases se podrían almacenar para hacerlos reaccionar en el lugar que interese aprovechar esa energía, por ejemplo, en el motor de un vehículo. Uso en dirigibles, globos meteorológicos, etc. 5. Compuestos: hidruros binarios Los hidruros binarios son compuestos que contienen hidrógeno y otro elemento que puede ser un metal o un no metal. Generalmente, se clasi fi can en tres: Hidruros iónicos/salinos: se unen con los elementos más electropositivos.

El metal está en forma de catión, tienen el anión hidruro (H-), son sólidos y tienen aspecto de sal. Hidruros covalentes: generalmente se unen con con no metales. Hidruros metálicos/intersticiales: el elemento metálico no está en forma catiónica, sino que se tiene el metal y el hidruro es intersticial. No forman hidruros los gases nobles ni los metales de transición centrales: con ninguno de los grupos 7, 8 y 9 y, de los grupos adyacentes, con algunos. 5.1. Hidruros iónicos/salinos Están formados por el anión hidruro (H-) y un catión metálico muy electropositivo.

Este catión puede ser un alcalino, un alcalinotérreo y los dos únicos lantánidos que forman cationes divalentes: el europio (Eu2+) y el iterbio (Yb2+). El principal, casi único, estado de oxidación de los lantánidos es el +3 , pues se tienen una capa 4fn ("n" porque es la que se va llenando) y otra 5p1 por debajo de la más externa, la 6s2 , y son los tres electrones correspondientes a los orbitales "5s" y "6s" los que se pierden. El europio y el iterbio tienen estado de oxidación +2 por el mismo motivo por el que es así en el caso del cromo y el cobre, pues en ambos casos promociona un electrón del s al d para tener con fi guración semillena y llena, respectivamente.

En el caso del europio y el iterbio, los electrones del orbital 6s se pierden y el del orbital 5s promociona al 4f para tener con fi guración 4f7 (semillena) y 4f14 (llena). Entonces, las únicas formas de hidruros iónicos que aparecen con "MH" para los alcalinos y "MH2" para los alcalinotérreos y esos dos lantánidos. Los hidruros iónicos tienen las propiedades típicas de los compuestos iónicos: son solubles en agua, tienen una alta energía reticular, tienen redes iónicas típicas, altos puntos de fusión, etc. de 7 10 Abel Gómez Sánchez. 2º QUÍMICA QI i TEMA 1 - hidrógeno . Se preparan mediante reacciones directas del metal con el hidrógeno.

Se trata de reacciones redox en las que el metal se oxida y el hidrógeno se reduce, por tanto, los hidruros iónicos solo los forman los metales más electropositivos (los más reductores). Dos ejemplos: 2Li(s) + H2 (g) 2LiH(s) : tiene estructural de NaCl. Ca(s) + H2 (g) CaH2 (s) : tiene estructural de butilo. Los hidruros iónicos se hidrolizan en agua, dando lugar a los correspondientes hidróxidos y a hidrógeno: LiH + H2O LiOH + H2 . 5.2. Hidruros covalentes Dentro de los hidruros covalentes, a su vez, se pueden distinguir dos grupos: Hidruros covalentes típicos: se forman con los elementos no metálicos, es decir, los que se sitúan a la derecha de la tabla periódica.

Son moléculas discretas (individuales). ej: SiH4 , H2O Otros hidruros covalentes: se forman con metales muy poco electropositivos. Son estructuras poliméricas complejas. ej: (BeH2)z , (AlH3)z Ambos responden a la fórmula "XHn" y "XH8-n", siendo "n" el grupo en la tabla periódica. Los hidruros de boro y de aluminio (también se podrían añadir los de berilio) son de fi cientes en electrones. Estos hidruros pueden polimerizarse dando lugar a que se formen unidades con dos moléculas del átomo central (B, Al y Be) que pueden continuar. El BH3 es el borano, y el B2H6 el diborano.

En el segundo, hay un hidrógeno unido por enlaces sencillos a los dos átomos de boro (enlaces con hidrógeno puente / enlaces banana (por la forma) / enlaces tricéntricos (3 átomos que comparten 2 electrones)). Lo mismo ocurre con el tricloururo de aluminio (AlCl3), que realmente es Al2Cl6 . Existe otro subtipo de hidruros covalentes, se trata de los hidruros polinucleares. En estos compuestos, los hidrógenos están unidos a más de un núcleo, es decir, un átomo de hidrógeno se encuentra compartido entre varios átomos de un mismo elemento. Esto ocurre en todos los elementos que presentan tendencia a la concatenación, es decir, los elementos no metálicos.

El más característico es el carbono, pues todos los hidrocarburos son hidruros polinucleares, al que le sigue el silano (Si10H22 ). También, aunque son menos frecuentes, el azufre (S6H2) y el oxígeno (H2O2, H2O3), entre otros. de 8 10 Abel Gómez Sánchez. 2º QUÍMICA QI i TEMA 1 - hidrógeno . Generalmente, los hidruros covalentes típicos tienen bajos puntos de fusión y de ebullición debido a que, mayoritariamente, son moléculas apolares. Se observa que dependen (prácticamente linealmente) de las fuerzas de Van Der Walls, que aumentan con la masa molecular.

Por ejemplo, el punto de ebullición de los hidruros de los carbonoideos (metano, silano, germano y estannano) va aumentando a medida que se desciende en el grupo. Esto es debido a que las cuatro moléculas son idénticas, solo varía el átomo central, el cual va aumentando su tamaño a medida que se baja en el grupo y, por tanto, también sus fuerzas intermoleculares. Con lo cual, aumentan sus puntos de fusión y de ebullición. Esto último se observa en el resto de los hidruros de los grupos de los elementos no metálicos. Sin embargo, los hidruros de los cabeza de grupo de ellos (NH3, H2O y HF) poseen puntos mayores debido a que estos presentan otra fuerza más: el enlace de hidrógeno.

Esta es una atracción electrostática débil que se da entre un átomo no metálico que tenga al menos un par de electrones libre y un átomo de hidrógeno que tenga densidad de carga positiva. Además, los cambios en estos puntos de fusión y de ebullición no solo se puede explicar por las fuerzas intermoleculares, sino también por la diferencia de electronegatividad entre los átomos. A medida que aumenta esta diferencia entre el átomo central (X) y el hidrógeno, aumentan estos puntos de fusión y ebullición. 5.3.

Hidruros metálicos/intersticiales En estos hidruros no se tiene una forma catiónica del metal, sino que se tiene el metal en sí (empaquetamiento de los átomos, red cristalina), por lo que los átomos de hidrógeno se sitúan en los intersticios (huecos) que hay entre el mismo. de 9 10 Abel Gómez Sánchez. 2º QUÍMICA QI i TEMA 1 - hidrógeno . Los hidruros metálicos responden a la fórmula "MHn", siendo "n" un número comprendido entre el 2 y el 3, luego estas serán las fórmulas límite (MH2 y MH3). ej: LaH2,87 , TiH1,8 , VH1,6 Para general este tipo de hidruros, normalmente hay que hacerlo en caliente y a una alta presión (si se calienta sin presión, el hidrógeno se libera (almacenamiento de H2)).

En esas condiciones, la molécula del hidrógeno se disocia en dos átomos, y son estas las que se colocan en los intersticios del metal. Si en lugar de átomos de hidrógeno se colocaran átomos de otro metal en esos huecos, se estaría formando una aleación. Aún así, se consideran que los hidruros metálicos son aleaciones del hidrógeno con un metal. Como se considera que los hidruros metálicos son aleaciones del hidrógeno con un metal, en principio este conserva sus propiedades físicas. Un sistema particularmente importante es el sistema paladio - hidrógeno (sistema Pd / H2).

Si se tiene paladio al rojo y se enfría en presencia de hidrógeno, el metal adsorbe 935 veces su volumen de hidrógeno, dando lugar a la fórmula "PdH0,7". Este sistema es uno de los más e fi caces para el almacenamiento de hidrógeno y, además, sirve para obtener deuterio (D2 ) de una muestra en la que el hidrógeno de que no esté perfectamente puri fi cado (es decir, que haya una mezcla de H2 y D2). Como el deuterio no se adsorbe sobre el paladio y el hidrógeno sí, de manera cuidadosa se podría extraer deuterio. de 10 10 Abel Gómez Sánchez.

2º QUÍMICA Una aleación se de fi ne como la mezcla homogénea de dos o más elementos químicos con la condición de que al menos uno de ellos debe ser un metal. Generalmente, esta mezcla es de dos elementos metálicos, pero no siempre es necesario, por ejemplo, el acero es una aleación de Hierro y Carbono. Depende de como se distribuyan los átomos en la molécula, se pueden diferenciar dos tipos de aleaciones: Aleación sustitucional: se tiene una estructura metálica (red cristalina) en la que se sustituye unos átomos por otros.

ej: bronce (cobre + estaño) Aleación intersticial: los átomos e uno de los elementos no se sustituyen a los del otro, sino que el elemento más pequeño se coloca en los huecos del átomo más grande. ej: acero (hierro + carbono)