Li

Na

K

BaCs

Rb Sr

Ca Sc

Y

RfAc

La

Ti

Hf

Zr

V

Nb

SgDb

Ta

Cr

W

Mo

Mn

Tc

HsBh

Re

Fe

Os

Ru

Co

Rh

UunMt

Ir

Ni

Pt

Pd

Be

Cu

Ag

UubUuu

Au

Zn

Hg

Cd

Ga

UuqUut

In

Pb

Sn

P

As

Sb

UuhUup

Bi Po

Te

Cl

Br

I

UuoUus

At Rn

Xe

PaTh

Ce Pr

NpU

Nd Pm

AmPu

Sm Eu

BkCm

Gd Tb

EsCf

Dy Ho

Fr Ra

Al C

ON LiF

Tl

He

MdFm

Er Tm

LrNo

Yb Lu

C

Ge

O

S

Se

He

Ne

Ar

Kr

HBe

Mg

B C

SiSi

Ge

J. ISASI

- Hidrógeno. Carácter singular. Propiedades atómicas: isótopos.

- Enlace en la molécula de hidrógeno.

- Propiedades físicas y químicas del hidrógeno molecular.

Orto y para-hidrógeno.

- Disociación del hidrogeno molecular. Tendencia a formar iones.

- Reacciones del hidrogeno: directas y en medio acuoso.

- El hidrogeno en la naturaleza. Abundancia.

- Métodos de obtención de hidrógeno.

- Principales usos del hidrógeno. El hidrógeno como combustible.

➢ Configuración electrónica: 1s1

➢ Sólo tiene un orbital para enlazar para formar una molécula.

➢ Su electronegatividad = 2.1 Intermedia entre la de los metales y la de los no metales

1 protón

1 electrón

Li (0.98 )// Be (1.57)

O (3.44)// F (3.98)

➢ Pequeño tamaño.

➢ Bajo número de electrones (1). No tiene ningún electrón interno.

➢ Los electrones de enlace están expuestos directamente a la acción del núcleo.

Singularidad del átomo de hidrógeno

H+

(con elementos de alta )

El hidrógeno puede actuar

como H―

(con elementos de baja )

Puede formar, por tanto, una gran variedad de compuestos

????

Config. 1s1 Símbolos Masa atómica Abundancia

(uma) relativa (%)

Hidrógeno, H 11H 1.0079 99.9844 *

Deuterio, D 21H 2.0141 0.156

Tritio, T 31H 3.0160 1 en 17

Isótopo radiactivo: vida media 12.5 años

1 protón

1 electrón

1 protón

1 neutrón

1 electrón1 electrón

1 protón

2 neutrones

11H

21H

31H

Por la gran variación relativa de masa * entre los isótopos, gran diferencia en las

propiedades físicas y químicas en relación a las de los isótopos de otros elementos

Masa atómica del hidrogeno natural mezcla de sus isótopos = 1 .0079 umas

Química esencialmente referida al 11H, aunque en algunas aplicaciones el D tiene también su importancia (agua pesada D2O)

Propiedades atómicas. Isótopos

En estado natural se encuentra en

forma molecular H2 1s2

E

H H

1s1s +

+ -

H2

1s 1s

+ - 1s

+ - *1s

Enlace covalente

H-H = 0.74 Å = Suma de radios covalentes

o.e. = 1

H2 = (1s)2

Aparte de H2 (+ abundante), también existen las formas D2, HD, T2, HT y DT aunque, por la baja proporción de T en la naturaleza, el hidrógeno puede considerarse como mezcla de las tres primeras

Presenta una química de elementos p, aunque también puede considerarse como elemento s

Enlace en la molécula

H2 D2 T2

p.f. (K) (P = 1 atm) 13.957 18.73 20.62 (+)

p.e. (K) 20.39 23.67 25.04

Hfusión (kJmol-1) 0.117 0.197 0.250

Hvaporiz (kJmol-1) 0.904 1.226 1.393

Tcrítica (K) 33.19 38.35 40.60

Pcrítica (atm) 12.98 16.43 18.10

Hofº (kJmol-1) -435.88 -443.35 -446.9

denlace ( Å) 0.7414 0.7414 0.7414

p.f. p.e. extremadamente bajos, aunque el He tiene el más bajo, p.e. = 4.22 K

La proporción de moléculas de H2 existentes es muy alta. Por este motivo,

las propiedades del hidrógeno natural van a ser las de H2

Propiedades físicas y químicas del hidrógeno molecular

H2 D2 T2

p.f. (K) (P = 1 atm) 13.957 18.73 20.62

p.e. (K) 20.39 23.67 25.04

Hfusión (kJmol-1) 0.117 0.197 0.250

Hvaporiz (kJmol-1) 0.904 1.226 1.393

Tcrítica (K) 33.19 38.35 40.60

Pcrítica (atm) 12.98 16.43 18.10

Hof (kJmol-1) -435.88 - 443.35 -446.9

denlace ( Å) 0.7414 0.7414 0.7414

Muy bajas

➢ Moléculas diatómicas apolares.

➢ Fuerzas intermoleculares muy débiles.

(Fuerzas de dispersión)

Se precisa suministrar una pequeña cantidad

de energía para su vaporización.

➢ Gas en condiciones normales

Tc : temperatura a la cual un gas no puede ser licuado por compresión.

Muy baja Gas poco denso

Junto con el He, gases menos pesados

PC: define el intervalo en el que se puede transformar en vapor en

presencia del líquido.

Es elevada Gas difícil de licuar

Propiedades físicas y químicas del hidrógeno molecular

H2 D2 T2

p.f. (K) (P = 1 atm) 13.957 18.73 20.62

p.e. (K) 20.39 23.67 25.04

Hfusión (kJmol-1) 0.117 0.197 0.250

Hvaporiz (kJmol-1) 0.904 1.226 1.393

Tcrítica (K) 33.19 38.35 40.60

Pcrítica (atm) 12.98 16.43 18.10

Hof (kJmol-1) - 435.88 - 443.35 - 446.9

denlace ( Å) 0.7414 0.7414 0.7414

Hof // Energía desprendida al formarse un mol de compuesto

a partir de sus elementos.

Valor negativo y muy alto Molécula muy estable.

En todas las formas se observa una misma distancia de enlace

H2/1s2 H-H

Átomos de la misma electronegatividad No hay separación de cargas

dipolar = 0 H2 Molécula apolar

magnético total= magnético del electrón + magnético del espín nuclear

magnético electrónico (H2) = 0 no hay electrones desapareados

Propiedades magnéticas de hidrógeno molecular. Orto- y para-hidrógeno

El núcleo es una carga puntual en movimiento cuando los espines de los núcleos giran:

Espín nuclear, I = 1/2

En ausencia de un campo magnético externo los espines nucleares se orientan al azar

Orto-hidrógeno

Para-hidrógeno

Los dos átomos de H en la molécula pueden tener espín nuclear paralelo o antiparalelo:

En la naturaleza se encuentran las dos formas de hidrógeno moleculary su proporción va a ser dependiente de la temperatura

Para―H2 Orto―H

T (K) % Para―H2 % Orto―H2

20 99.8 0.2

80 48.4 51.6

298 25.1 74.9

> 298 25.0 75.0

Más estable a

altas temperaturas

T bajas T altas

Forma pobre en E Forma rica en E

Por encima de 20 K

La mayoría de las propiedades apenas se afectan por el espín nuclear, aunque convienerecalcar que la conductividad del para-hidrógeno es 50 % del orto-.

A T < 20 K se puede conseguir 100% Para-

A T > 298 no varían las proporciones

Núcleos de hidrógeno que se encuentran bajo la acción de un campo magnético y que entran en RESONANCIA al absorber energía de radiofrecuencia

E

E

E

rf

E = h = h(/2)Bo

= radio giromagnético = 2.675 x 108/Ts

H2 (g) 2H (g) H = + 435 kJmol-1

Proceso fuertemente endotérmico

Valor que proporciona una medida de la energía de enlace

H2

Como molécula es termodinámicamente muy estable

Molécula no particularmente reactivadebido a la alta energía del enlace H-H.

Su energía de enlace es de las más elevadas que se conocen para un enlace sencillo

H Como átomo es termodinámicamente inestable

Tendencia a recombinarse para así desprender esa energía

APLICACIÓN: recombinación de los átomos FUNDAMENTO DE LA SOLDADURA

Disociación del hidrógeno molecular

1. Temperatura Disociación térmica (proceso no excesivamente rentable)

T (K) % H2 disociado

1000 8.71 x 10-7

2000 1.22 x 10-1

4000 63.3 6000 98.8 (muy difícil de alcanzar)

Se hace pasar una corriente de hidrógeno a través de un arco eléctrico con electrodos de W

2. Descargas eléctricas Se aplican descargas en un tubo por el que circula hidrógeno a baja presión

E = + 435 kJmol-1

Métodos para conseguir la disociación

3. Radiaciones electromagnéticas

Radiaciones de de valor superior al que resulta de esta expresión poseen

suficiente energía para disociar la molécula

Utilizando radiación UV-visible también se disociará ya que >

Para disociar un mol

= E/ NAV h = 435x 10-3 J /6.023 x 1023 J x 6.626x 10-34 J.s = 435/39.87 x 1012 s-1 = 10.92 x 1012 s-1

Energía del enlace por molécula de hidrógeno

h = 6.626 x 10-34 J.s

No obstante, siempre existirá un equilibrio entre disociación y recombinación.

Aunque la luz los disocia, los átomos tienden a recombinarse porque la molécula es mucho más estable.

E = 435/NA = h

Correspondiente al IR

Moléculas de H2

que inciden en una superficie

se activan al ser retenidas y el enlace se relaja

Base de la síntesis del NH3

Se genera H

y en presencia,por ejemplo, de N2

➢ Utilización de un complejo de coordinación con tendencia a incrementar la coordinación del metal al reaccionar con el hidrógeno:

Ir

CO

P Cl

PH

Ir

CO

PCl

HH2

P

Más reactivo

➢ Utilización de elementos que puedan ser fácilmente pulverizados y que, por tanto, presenten alta superficie de contacto:

En la actualidad: estrategias para favorecer la proporción de reacción ocurrida en la disociación del hidrógeno:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H = - 46kJ/mol

Ion positivo = protón

H (g) H+ (g) + e- EI = 1311 kJmol-1 Proceso inestable

termodinámicamente

No existe en disolución y sí en agrupaciones en las que existe enlace covalente

p.ej. en la especie NH4 +

De forma comparativa: EI (Li) = 515.20 kJmol-1 Valor que indica que en condiciones ordinarias se hace muy difícil la obtención del protón

Tendencia a formar iones

El protón no se encuentra como tal en compuestos iónicos, ni aún en las combinaciones de hidrógeno con los elementos más electronegativos, pero cuando se consigue, el H+ es:

Partícula cargada positivamente y de pequeño tamaño.

Presenta una extremadamente alta relación carga/radio.

Muy alta capacidad de polarizaciónGenera un enlace bastante covalente

Se puede unir por enlaces covalentes con moléculas neutras o átomos para satisfacer su carga H2O, NH3, HF y dar origen a especies tales como: H3O+ , NH4

+, sales amónicas /NH4Cl, (NH4)2SO4, etc.

Ion negativo = anión hidruro

H (g) H- (g) AE = - 67 kJmol-1 Proceso

termodinámicamente estable

Valor que no es demasiado alto, pero se produce y esta especie es bastante estable

Al formarse, por la repulsión electrón-electrón, se produce gran expansión de la nube electrónica

Y SE INCREMENTA EL RADIO

1/2H2 (g) H (g) ½(Hd) = 218 kJmol-1

H (g) H- (g) AE = - 67 kJmol-1

1/2H2 (g) H- (g) H = + 151 kJmol-1

Alto valor positivo debido a la alta energíadel enlace existente en la molécula de hidrógeno

HT = 1/2 d(H-H) + AE

A partir de la molécula, el problema es que hay que suministrar mucha energía

La estabilidad en hidruros

va a ser función de ΔHº

Como ΔSº es de valor próximo en hidruros

ΔGº = ΔHº - TΔSº<<

Cuando el hidrógeno reacciona con los elementos de la tabla periódica:

Su estado de oxidación +1 ó -1

Como = 2.1 (es intermedia entre un metal y un no metal)

Si se combina con un no metal H (+1)

Con un metal H (-1)

Reacciones directas

Li

Na

K

BaCs

Rb Sr

Ca

Be

Ga

In

Pb

P Cl

Br

I

At

ON LiF

Tl

HeC O

S

Se

H

Mg

CBe

Sc Ti V Cr

Y Zr Nb

La Hf Ta

Be Hidruros

iónicosMetálicos

He

Ne

Ar

Kr

Rn

Xe

Al

Cu Zn

Pd

Bi Po

B

Si

Ge

Sn Te

As

Sb

Mn Fe Co Ni

Mo Tc Ru Rh

W Re Os Ir Pt Au Hg

Ag Cd

DesconocidoMolecularesIntermedios

Combinaciones del hidrógeno con los elementos de la tabla periódica

Reacciones del hidrógeno con los elementos metálicos más electropositivos de los grupos 1 y 2 excepto Be y Mg.

HIDRUROS IONICOS

Se obtienen con facilidad calentando moderadamente el metal en corriente de hidrógeno.

Presentan enlace iónico.Son sólidos blancos o grises.

Muestran p.f. y p.e. altos

Hºf < 0 Más estable el compuesto formado

La formación del hidruro esfavorable cuanto más bajos sean los valores de Hs y EI

Y esto ocurre con los alcalinos y alcalinotérreos a excepción del Be (catión polarizante de pequeño tamaño y alta carga)

1/2H2(g) + M(s) → MH (s)

Hºf

H(g)

Hs

EI

H- M+(g)

Uo

+

1/2Hd

AE

M(g)

Hºf = Hs + ½Hd + AE + EI + Uo

(-) = (+) + (+) + (-) + (+) + (-)

Reacciones con elementos de los grupos 13 a 17 a excepción de Al, Bi y Po.

Son compuestos molecularescon enlace es predominantemente covalente.

Son gases, sólidos o líquidos a temperatura ambiente.Muestran p.f. y p.e. relativamente bajos.

HIDRUROS COVALENTES

1. Compuestos deficientes en electrones: aquellos que poseen un número de

electrones menor que el requerido en sus enlaces (considerando que hay

dos electrones por enlace).

B: 1s22s2p1.............3 x 2 = 6 e-

H: 1s1...................,,,,.1 x 6 = 6 e-

12 e-

Hay 12 electrones y 8 enlaces: Los enlaces en el puente son de 3 centros y dos electrones

VOLÁTILES O COVALENTES

BH

H H

HB

H

H

Diborano B2H6

2. Compuestos con el número necesario de electrones:

Número de pares de electrones = el de enlaces.

C: 1s22s2p2....................4e-

H: 1s1.............................4 x 1e-

8e-

4 pares de electrones y 4 enlaces

C

H

HH

H

Metano (CH4)

3. Compuestos ricos en electrones: aquellos donde hay más pares de electrones.

Elementos de los grupos 13 a 17.

N: 1s22s2p3....................5e-

H: 1s1..............................3 x 1e-

8e-

Hay 4 pares de electrones y sólo tres enlaces. El nitrógeno posee un par de electrones sin compartir

N

..

H H

H

Amoniaco (NH3)

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

MH

MH2 Desconocido

Conocido

Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd

MH

MH2

MH3

HIDRUROS METÁLICOS Reacciones con metales de transición grupos 3-12, lantánidos y actínidos

Antiguamente: compuestos intersticiales del hidrógeno en el metal puro

Sin embargo, se ha encontrado en algunos casos disposición diferente de los átomos metálicos

De Fe se conocen pero se necesitan temperaturas elevadasDe Ni, todos ellos son catalizadores en síntesis orgánica

Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

MH2

MH3

Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No

MH2

MH3

Th4H15Np4H15

La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg

MH

MH2

MH3

Reacciones con Be, Mg, Cu, Zn Al

Hidruros de estructura compleja (polímeros)

H H H

Be Be

H H H

hsp3

Enlaces de 3 centros Be-H-Be, semejantes a los enlaces del diborano

HIDRUROS INTERMEDIOS

Los potenciales normales van a ofrecer un criterio para prever, desde el punto de vista termodinámico,la tendencia a realizarse la reacción

El agua se autoioniza: H2O H+ + OH-

H+ (M = 1) + e- 1/2 H2 Eº (p = 1 atm, T = 25 ºC) = 0.00 V

Son en su mayoría reacciones de oxidación-reducción

Reacciones en medio acuoso

Metales cuyo potencial sea negativo son más reductores que H2

Metales cuyo potencial sea positivo son más oxidantes que H2

De acuerdo con el convenio de signosSERIE ELECTROQUÍMICA

Al3+ + 3e- Al -1.662

Mn2 + 2e- Mn -1.180

Zn2+ + 2e- Zn -0.762

Cr3+ + 3e- Cr -0.744

Cd2+ + 2e- Cd -0.403

H+ + e- 1/2 H2 0.000

Eº(V)

Cabe señalar que en medio acuoso ácido el H- no es estable porque se forma H2

1/2 H2 (g) + e- H- (ac) Eº = 2.25 V

H+ (ac) + e- 1/2 H2 (g) Eº = 0.00 V Experimentalmente se observa porque existe un burbujeo de H2

Elevado poder reductor

H- (ac) + H+ (ac) H2 (g) Eº = 2.25 V

Todos los metales con un potencial más negativo que el hidrógeno en medio ácido son más reductores

y se oxidan desprendiéndose hidrógeno molecular

Zn2+ (ac) + 2e- Zn (s) Eº = - 0.762 V

2H+ (ac) + 2e- H2 (g) Eº = 0.000 V

Gº = -nFEº

Zn (ac) Zn2+ (s) + 2e- Eº = 0.762 V

2H+ (ac) + 2e- H2 (g) Eº = 0.000 V

Zn(s) + 2H+ (ac) Zn2+ (ac) + H2 (g) Eº = 0.762 V > 0

NaH Na+ + H-

H2O OH- + H+

H2 ///// Experimentalmente se

observa un burbujeo de hidrógeno

Formación del hidróxido del metal

NaOH

Los hidruros de los metales alcalinos y alcalinotérreos reaccionan con el agua

con desprendimiento de hidrógeno y formación del hidróxido del metal

Eº(Na+/Na) = -2.71 V

Todos los metales con un potencial más positivo que el hidrógeno en medio ácido son más oxidantes

y se reducen oxidando el hidrógeno molecular a la especie H+

Pd2+ (ac) + 2e Pd (s) Eº = +0.987 V

H2 (g) 2H+ (ac) + 2e- Eº = 0.000 V

Pd2+ (ac) + H2 (g) Pd (s) + 2H+ (g) Eº = 0.987 V > 0 Gº = -nFEº

Pd2+ (ac) + 2e Pd (s) Eº = +0.987 V

2H+ (ac) + 2e- H2 (g) Eº = 0.000 V

E = Eº - RT Ln K nF

K = [H2]1/2 / [H+]

Medio ácido H+ ( M= 1) + e- 1/2 H2 Eº = 0.000 V

Medio neutro H+ (M = 10-7 ) + e- 1/2 H2 Eº = - 0.414 V

Medio básico H+ (M = 10-14) + e- 1/2 H2 Eº = - 0.830 V

El poder reductor aumenta al disminuir la concentración de [H+] o al incrementarse

el valor del pH:

El poder reductor del hidrógeno en medio acuoso varía con la

concentración de [H+] de acuerdo con la ecuación de Nernst:

H+ (M = 1) + e- 1/2 H2

En ocasiones, reacciones que son previsibles desde el punto de vista termodinámico

son tan lentas que prácticamente no se producen:

Burbujeo de H2 en una disolución de KMnO4 que se encuentra acidulada con H2SO4

Hidrógeno naciente H+ H, hidrógeno atómico producido in situ que reacciona rápidamente ya que no existe el obstáculo del enlace H-H

H+ + e- H Eº = -2.10 V

G = -nFEo

MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O Eº = 1.52 V

5 (1/2 H2 H+ + e-) Eº = 0.00 V

MnO4- + 5/2H2 + 3H+ Mn2+ + 4H2O Eº = 1.52 V

En cambio, la reacción transcurre con rapidez cuando se agrega Zn (M):

Zn + 2H+ Zn2+ + H2

Mayor parte: Hidrosfera.Océanos y aguas continentales

combinado con el oxígeno Atmósfera Vapor de agua libre en las capas altas

por su baja densidad = 0.089 g /cm3

Difunde fácilmente v = 11.2 103 m/s

LitosferaComponente de las rocas yacimientos de gas natural.

Libre entre gases procedentes de emanaciones volcánicas.

El hidrógeno en la naturaleza

Libre

Escaso: 0.003% de la masa terrestre

Elemento muy abundante en el cosmos

/Tercer elemento en abundancia después del O y SiCombinado

Con agua 80% superficie terrestre70 % cuerpo humano

Compuestos orgánicos como ligando

Combustibles fósiles , petróleo, gas natural

Estratosfera en forma atómica//radiación UV procedente de los rayos solares

Abundancia en la naturaleza

Por descomposición del H2O

Por destilación seca de la hulla o gas ciudad

Métodos de obtención

H2 CH4 CO CO2 N2

% volumen 55 25 6-4 2 10-12

CH4 (l)

CO (l) + H2(g)

CO2(s)

N2 (l)

Por enfriamiento pueden condensarse los gases al tener distintos puntos de fusión:

H2 Gas difícilmente licuable a T -200ºC

Por destilación seca de la hulla o gas ciudad

H2O(g) H2 (g) + 1/2O2 (g) (industria) Hfo= + 241. 92 kJ

La descomposición térmica del agua no es fácil (a 300 K solo 43.4%)

Por descomposición térmica del H2O

Proceso muy endotérmico

H2O estable

En presencia de un elemento cuyo óxido sea fuertemente exotérmico

3Fe(s) + 2O2(g) Fe3O4 (s) H = - 1115.87 kJ

Proceso no rentable. Excesivamente caro para producir hidrógeno

3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2 H = - 148.11 kJ < 0

Limaduras

o virutas de Fe

Gran cantidad de energíadesprendida

4H2O (g) 4H2 (g) + 2O2 (g) H = 241.92 kJ

Por descomposición del H2O en estado de vapor

Por descomposición del H2O En la industria se utiliza C ó CH4

C (grafito) + 1/2O2 (g) CO (g) H = -109.41 kJ

H2O (g) H2 (g) + 1/2 O2 (g) H =+241.92 kJ

3C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) H = +132.63 kJ > 0

Se disuelve conagua a presión

KHCO3

En reactor cerrado

CH4 + H2O700ºC

CO + 3H2

H2 OH2

CO2

400ºC, Fe catKCO3

CO2 + H2 H = -109.41 kJ

Eliminación CO tóxico

Mediante un proceso redox:

H2O H+ + OH- Kw = 10-14

Puede obtenerse H2 del agua por descarga de los H+ existentes

Usando un elemento muy reductor con:Eº(M+/M) <<< 0

(ensayo efectuado a nivel de laboratorio)

Por medio de un proceso electrolítico

H+ + e- 1/2 H2

Por descomposición del H2O

Por descomposición del H2O

M + nH+ Mn+ + n/2H2 Eº > 0

Sin embargo, no son métodos adecuados ya que se pueden producir reacciones explosivas

Se puede descargar hidrógeno de una disolución ácida

Metales alcalinos como por ejemplo Na (Eº (Na+/Na)= -2.71 V

Descompone el agua a temperatura ordinaria con desprendimiento de hidrógeno

Usando un elemento muy reductor Eº(M+/M) <<< 0

Mn+ + ne- M Eº ( inferior a - 0.414 V)

H+ + e- 1/2 H2 Eº = - 0.414 V (medio neutro)

Si se aumenta la concentración de H+, como los hidróxidos son insolubles en medio ácido:

No existiría riesgo de explosiones si se utilizara:

Al (Eº = - 1.67 V) más negativo que -0.414V

Zn (Eº = - 0.76V) más negativo que -0.414V

Laboratorio: Zn + 2H+ (dil) Zn2+ + 1/2 H2 G < 0

Sin embargo, utilizando Al y Zn en medio neutro:

Kw = [Al3+] [OH-] = 3.7 x 10-15

Kw = [Zn2+] [OH-] = 1.8 x 10-14

Al alcanzarse el producto se solubilidad, el hidróxido queda adherido a la

superficie del metal y paraliza la reacción

Eº = 0.762 V > 0

El agua puede hacerse conductora y descomponerse de forma electrolítica en sus elementos agregando un electrolito/

Cátodo (reducción)

Ánodo (oxidación)

2(H+ + e- 1/2 H2) Eº = 0.000 V

1/2O2 + 2H+ + 2e- H2O Eº = +1.229 V

Para realizar proceso inverso será necesario aplicar a los electrodos un potencial externo mayor y contrario /SOBRETENSIÓN/

Se usan electrodos de Ni Eº = 2.0 V de potencial adicional y % de H2 despreciable

Energía que tengo que vencer para que se recombinen losátomos gaseosos en la superficie de los electrodos

Por medio de un proceso electrolítico. Escala industrial

H2SO4 (medio ácido) ó NaOH (medio básico)

Por descomposición del H2O

H2 + 1/2O2 H2O Eº = +1.229 V

H2 + O2 2H2O + E H = - 245.15 kJmol-1

― Vehículos eléctricos: se trata de trasformar los motores de combustión interna MCI en una celda de combustible.

― Los motores de un transbordador espacial usan esta reacción.

En la actualidad se investiga como se almacena y como se

transporta el H2

H+

Electrolito

H2 2H+ + 2e-4H+ + 4e- + O2 2H2O

e-

O2(g)

Aire

H2(g)

Aire

+Agua

El hidrógeno como combustible

Evaporación problema grave

Hidrogeno: gas de muy baja densidad () a cualquier presión.

Se requerirá un volumen enorme de hidrógeno para lograr mover vehículos

Transportar H2(g) comprimido requiere recipientes de paredes muy gruesas

Se incrementa la masa del vehículo

H (l) sería más eficiente, pero el almacenaje requiere T<<< -253 ºC

Interés en las posibilidades del hidrógeno como combustible

La absorción reversible de hidrógeno por algunos hidruros intersticiales se ha llegado a usar experimentalmente en autobuses.

El H2 se introduce por bombeo en tanque lleno de una aleación metálica que absorbe hidrógeno. El paso de una corriente eléctrica por la aleación libera H2(g) que se hace pasar a un motor de combustión interna tradicional.