En este artículo os voy a hablar del hidrógeno, el elemento más común del universo; cómo es, cómo se descubrió, qué utilidades tiene y más datos de interés sobre el elemento más simple que existe.
¿Qué es el hidrógeno?
Lo que diferencia a un elemento de otro cualquiera es el número de protones que contiene en su núcleo atómico. El hidrógeno es el elemento que menos protones tiene en su núcleo, puesto que tiene un único protón.
Por norma general los átomos son neutros, esto significa que tienen el mismo número de protones que de electrones, ya que si no fuera así estaríamos hablando de iones.
¿Y qué hay de los neutrones? Los átomos del mismo elemento, es decir, con el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones en su núcleo, se denominan isótopos.
Actualmente, se conocen tres isótopos distintos del hidrógeno.
| Nombre del isótopo | Num. de protones | Num. de neutrones | Num. de electrones |
|---|---|---|---|
| Protio | 1 | 0 | 1 |
| Deuterio | 1 | 1 | 1 |
| Tritio | 1 | 2 | 1 |
Como se puede ver en la tabla y en la imagen superior, la única diferencia existente entre los distintos isótopos del hidrógeno es el número de neutrones que habitan en su núcleo. Cabe destacar que cuando no se hace referencia explícita, nos referimos al más común de los isótopos del hidrógeno, el Protio.
¿Cómo se descubrió?
En ciencia, muchos descubrimientos se han producido de manera fortuita mientras se realizaban estudios de todo tipo, y como es de esperar, así ocurrió con el hidrógeno.
Para ello debemos remontarnos al siglo XVI cuando el alquimista, médico y astrólogo Paracelso se encontraba trabajando con metales y ácidos fuertes. Paracelso, que era un hombre muy observador, se dio cuenta de que al hacer reaccionar un metal con un ácido se producían pequeñas burbujas de un gas inflamable. Lo anotó en su cuaderno de experimentos pero su curiosidad no le llevó a investigar más sobre ese extraño gas que acababa de observar. Acababa de obtener Hidrogeno.
Unos pocos años después, en el siglo XVII, el genial físico y químico irlandés Robert Boyle desempolvó las anotaciones de Paracelso y replicó los pasos que él había descrito dando lugar nuevamente al misterioso gas inflamable.
Se tuvo que esperar otro siglo, hasta el año 1766, para que el famoso científico Henry Cavendish se tomará en serio el estudio de tan inflamable gas. Cavendish hizo reaccionar mercurio con un ácido y dedujo incorrectamente que el gas que se producía era extraído del mercurio por la acción del ácido. A día de hoy sabemos que eso no es así, es del ácido de donde sale el hidrógeno, y no del metal.
Como buen científico, el señor Cavendish no pudo contener su curiosidad y se le ocurrió la genial idea de acercar fuego al gas obtenido, dando lugar a una llama muy brillante, fruto de la cual surgía agua. Sin embargo, le debió parecer más importante el hecho de que el gas fuera muy inflamable que como resultado de la combustión de ese gas se produjera agua. Así que bautizó al gas como “Aire inflamable”.
Unos pocos años después, el químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier replicó el experimento de Cavendish, pero le asombró más la formación de agua en la combustión del gas que la combustión en sí, por lo que decidió llamar a ese gas “Creador de agua”, es decir, hidrógeno.
¿Qué utilidades tiene el hidrógeno?
Al tratarse del elemento más ligero que existe, durante mucho tiempo sus usos fueron meramente recreativos. El hidrógeno se utilizaba para hinchar los globos de feria y también los dirigibles, hasta que el dirigible más famoso de todos los tiempo, el Hindenburg LZ 129, explotó debido a una chispa originada por una tormenta eléctrica cercana a su ruta de vuelo.
Actualmente, el hidrógeno ha sido sustituido por Helio para estas aplicaciones, ya que a pesar de ser menos ligero, es un elemento que no reacciona con nada, y por tanto, es mucho más seguro.
Accidente del Hindenburg LZ 129
Uno de los tres isótopos del hidrogeno, el Deuterio, sí que tiene aplicaciones muy útiles en la vida real. Se calcula que aproximadamente, 1 de cada 10.000 átomos de hidrogeno es de Deuterio. El agua formada por Deuterio en lugar de Protio se denomina "Agua pesada".
La utilidad del agua pesada radica en que es utilizada como moderador en las reacciones nucleares. Igualmente, el Deuterio tiene un papel fundamental en todas las teorías elaboradas acerca de la fusión nuclear como método de producción casi ilimitada de energía.
Cabe destacar también el uso del hidrógeno en el proceso de refinado del petróleo, en la producción de amoniaco, que entre otras cosas se utiliza para crear abonos nitrogenados para el campo y también como refrigerante, ya que se trata de un gas que conduce muy bien el calor.
¿Cómo se obtiene el hidrógeno?
A pesar de ser el elemento más común del universo, es difícil encontrarlo en su forma pura en La Tierra debido a que la atracción gravitatoria que ejerce nuestro planeta sobre él no es suficiente para evitar que salga de nuestra atmósfera.
Para solventar este pequeño contratiempo existen varias maneras de sintetizar hidrógeno puro artificialmente.
La primera de ellas consiste en hacer reaccionar un ácido con un metal (como hicieron Paracelso, Boyle y Cavendish) de modo que el metal reemplaza al hidrógeno en el ácido, dando lugar a una sal y a la liberación de hidrógeno gaseoso. Esta manera de generar hidrógeno era demasiado cara así que hubo que descubrir nuevas maneras.
La segunda manera consiste en hacer reaccionar metano con vapor de agua, obteniendo una molécula de monóxido de carbono y tres moléculas de hidrógeno gaseoso.
CH4 + H2O -> CO + 3H2
Del hidrógeno se podría estar hablando horas, pero lo más importante es que se trata del elemento más común del universo y es uno de los elementos implicados en la formación del agua que necesitamos para vivir.
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