El elemento más abundante en el universo, el hidrógeno también es una fuente prometedora de combustible "limpio" en la Tierra.
el nombre de las palabras griegas hidro para "agua" y genes para "formar", el hidrógeno constituye más del 90 por ciento de todos los átomos, lo que equivale a tres cuartas partes de la masa del universo, según Laboratorio Nacional de Los Alamos . El hidrógeno es esencial para la vida, y está presente en casi todas las moléculas de los seres vivos, según Real Sociedad de Química . El elemento también se encuentra en las estrellas y alimenta el universo a través de la reacción protón-protón y el ciclo carbono-nitrógeno. Los procesos de fusión de hidrógeno estelar liberan enormes cantidades de energía cuando combinan átomos de hidrógeno para formar helio, según Los Alamos.
El gas de hidrógeno puro es escaso en la atmósfera de la Tierra y cualquier hidrógeno que realmente ingrese a la atmósfera escapa rápidamente de la gravedad de la Tierra, según la Royal Society. En nuestro planeta, el hidrógeno se produce principalmente en combinación con oxígeno y agua, así como en materia orgánica comocomo plantas vivas, petróleo y carbón, informa Los Alamos.
solo los hechos
- Número atómico número de protones en el núcleo: 1
- símbolo atómico en la tabla periódica de elementos: H
- Peso atómico masa media del átomo: 1,00794
- Densidad: 0,00008988 gramos por centímetro cúbico
- Fase a temperatura ambiente: Gas
- Punto de fusión: menos 434,7 grados Fahrenheit menos 259,34 grados Celsius
- Punto de ebullición: menos 423,2 F menos 252,87 C
- Número de isótopos átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones: 3 isótopos comunes, incluidos 2 estables
- Isótopo más común: 1H, abundancia natural 99,9885 por ciento
descubrimiento de hidrógeno
Robert Boyle produjo gas hidrógeno en 1671 mientras estaba experimentando con hierro y ácidos, pero no fue hasta 1766 que Henry Cavendish lo reconoció como un elemento distinto, según Laboratorio de Jefferson . El químico francés Antoine Lavoisier nombró al elemento hidrógeno.
El hidrógeno tiene tres isótopos comunes: protio, que es simplemente hidrógeno ordinario; deuterio, un isótopo estable descubierto en 1932 por Harold C. Urey; y tritio, un isótopo inestable descubierto en 1934, según Jefferson Lab. La diferencia entre los tresisótopos radica en la cantidad de neutrones que tiene cada uno de ellos. El hidrógeno no tiene neutrones en absoluto; el deuterio tiene uno, mientras que el tritio tiene dos neutrones, según Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . El deuterio y el tritio se utilizan como combustible en reactores de fusión nuclear, según Los Alamos.
El hidrógeno se combina con otros elementos, formando una serie de compuestos, incluidos los comunes como el agua H 2 O, amoniaco NH 3 , metano CH 4 , azúcar de mesa C 12 H 22 O 11 , peróxido de hidrógeno H 2 O 2 y ácido clorhídrico HCl, según Jefferson Lab.
El hidrógeno generalmente se produce calentando gas natural con vapor para formar una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono llamada gas de síntesis, que luego se separa para producir hidrógeno, según la Royal Society.
El hidrógeno se usa para producir amoníaco para fertilizantes, en un proceso llamado proceso Haber, en el cual se hace reaccionar con nitrógeno. El elemento también se agrega a grasas y aceites, como el aceite de maní, a través de un proceso llamado hidrogenación, segúnJefferson Lab. Otros ejemplos de uso de hidrógeno incluyen combustible para cohetes, soldadura, producción de ácido clorhídrico, reducción de minerales metálicos y llenado de globos, según Los Alamos. Los investigadores han estado trabajando en el desarrollo de la tecnología de celda de combustible de hidrógeno que permite que se generen cantidades significativas de energía eléctricaobtenido utilizando gas hidrógeno como fuente de energía libre de contaminación que se puede utilizar como combustible para automóviles y otros vehículos.
El hidrógeno también se usa en la industria del vidrio como atmósfera protectora para hacer láminas de vidrio planas, mientras que en la industria electrónica, se usa como gas de limpieza en el proceso de fabricación de chips de silicio, según la Royal Society.
Esta vista simulada en color verdadero de Júpiter se compone de 4 imágenes tomadas por la nave espacial Cassini de la NASA el 7 de diciembre de 2000. La resolución es de aproximadamente 144 kilómetros 89 millas por píxel. Crédito: NASA / JPL / Universidad de Arizona
¿Quién sabía?
- El hidrógeno es el componente principal de Júpiter y los otros planetas gigantes gaseosos, según Los Alamos.
- El primer vuelo en globo de gas se lanzó en París en 1783 y el gas utilizado en el globo fue hidrógeno, según Museo Nacional de Globos . Su uso para llenar aeronaves terminó cuando el Hindenburg se incendió, según la Royal Society.
- NASA utiliza hidrógeno como combustible para cohetes para llevar a la tripulación al espacio.
- El hidrógeno licuado es extremadamente frío y puede causar quemaduras por congelación severas cuando entra en contacto con la piel.
- El hidrógeno es aproximadamente 14 veces más ligero que el aire, según " Los principios de la química . "
- Lavoisier, el químico francés que dio el nombre al hidrógeno, se desempeñó como financiero y administrador público antes de la Revolución Francesa y fue ejecutado durante la revolución, según Enciclopedia Británica .
- Aproximadamente 3 mil millones de pies cúbicos de hidrógeno se producen en los Estados Unidos por año, según Los Alamos.
- El hidrógeno tiene la densidad más baja de todos los gases, según la Royal Society.
- El hidrógeno es el único elemento cuyos tres isótopos comunes, protio, deuterio y tritio, han recibido diferentes nombres, informa Los Alamos.
investigación actual
Los investigadores han estado estudiando el hidrógeno con gran interés durante años debido a su potencial como combustible libre de contaminación. "El hidrógeno es un portador de energía sin carbono, por lo que cuando lo quema, solo produce agua", lo que lo convierte enUn combustible limpio, sin emisiones, dijo Richard Chahine, director del Instituto de Investigación del Hidrógeno de la Universidad de Québec en Trois-Rivières en Canadá. Sin embargo, hay un problema importante con el combustible de hidrógeno: es más caro que el gas.De hecho, el año pasado, el vicepresidente senior de Toyota, Bob Carter, anunció que, según las estimaciones del Departamento de Energía, un tanque lleno de hidrógeno comprimido costaría inicialmente alrededor de 50 dólares. Ecomento.com informado. En general, los costos asociados con la tecnología de combustible de hidrógeno son "una barrera muy desafiante porque, a partir de ahora, la gente preferiría tener mejores tecnologías al precio actual", dijo Chahine a Rhythm89.
Otro problema con el combustible de hidrógeno es que el proceso de producción de hidrógeno en sí mismo no es tan "limpio" o libre de contaminación. "A día de hoy, la mayor parte del hidrógeno producido proviene del gas natural", un proceso que genera dióxido de carbono CO 2 , dijo Chahine.
Por lo tanto, los investigadores han estado buscando formas alternativas y más respetuosas con el medio ambiente de producir hidrógeno que idealmente eliminarían el CO 2 emisiones del proceso. El año pasado, por ejemplo, los científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. Desarrollaron una pequeña escala " generador de hidrógeno de tamaño nanométrico , "un dispositivo que produce hidrógeno puro usando luz y grafeno y sin quemar combustibles fósiles. La versión actual del generador es realmente pequeña, pero si resulta que se puede expandir, podría permitir a los científicos producir suficiente hidrógeno para proporcionarcombustible para automóviles y generadores.
Otra forma de producir hidrógeno, llamada "división biológica del agua", implicaría el uso de ciertos microbios fotosintéticos que utilizan energía luminosa para producir hidrógeno a partir del agua como parte de sus procesos metabólicos, según Laboratorio Nacional de Energías Renovables , donde los investigadores están investigando actualmente este proceso. Otro método potencial para producir hidrógeno implica la fermentación de materiales de biomasa renovable, informa el NREL. Los investigadores del NREL también han estado trabajando en la conversión de residuos agrícolas como cáscaras de maní y desechos de consumocomo plásticos y grasas de desecho en un producto líquido llamado bioaceite cuyos componentes pueden luego separarse en combustibles, incluido el hidrógeno. Sin embargo, la forma más limpia de producir hidrógeno es mediante la división del agua en hidrógeno y oxígeno mediante laInformes NREL.
Recursos adicionales
- Aquí hay más información sobre el hidrógeno del Laboratorio Nacional de Los Alamos .
- Esto es lo que Laboratorio de Jefferson dice sobre el hidrógeno.
- El Real Sociedad de Química también pesa aproximadamente hidrógeno.
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