28 de Julio de 2006 00:00

 

El hidrógeno y los hidruros.

Objetivos: 1-Reconocer las propiedades, formas de obtención del hidrógeno. 2-Diferenciar los hidruros metálicos de los hidruros no metálicos. 3 -Formular y nombrar los hidruros metálicos y no metálicos.

CONTENIDO

El nombre “hidrógeno” significa “formador de agua”.

El hidrógeno elemental es un gas biatómico incoloro, inodoro e insípido con la masa atómica y la densidad más bajas que cualquier otra sustancia.

El descubrimiento de este elemento se le atribuye al inglés Henry Cavendish, que lo preparó en 1766 al pasar vapor a través de un cañón de escopeta (formado por hierro, principalmente) calentado al rojo y por la reacción de ácidos con metales activos. Este es el método común empleado para la preparación de pequeñas cantidades de hidrógeno en el laboratorio. En cada caso se libera como gas hidrógeno. El hidrógeno también puede obtenerse por la electrólisis del agua.

En el futuro, si se vuelve económico convertir energía solar en energía eléctrica, esta puede usarse para electrolizar el agua, y por lo tanto el hidrógeno se convertiría en un importante combustible (claro también habría que controlar el almacenaje y transporte)

La combustión de hidrógeno libera una gran cantidad de calor; como ya sabemos, la combustión es una reacción fuertemente exotérmica de una sustancia con oxígeno.

El hidrógeno es muy inflamable; fue responsable del desastre de la nave aérea Hindenburg en 1937. Una chispa es todo lo que necesita para iniciar una reacción de combustión, que es muy exotérmica para suministrar el calor necesario para mantener la reacción.

El hidrógeno se prepara por la “reacción del gas de agua”, que resulta al pasar vapor sobre coque (carbono impuro, un no metal) calentado al blanco, a 1500º C. La mezcla de los productos, comúnmente llamada “gas de agua”, se usa industrialmente como combustible. Ambos componentes CO y H2, sufren combustión.

Coque + Agua ------ > Gas de agua
C (s) + H2O (g) ------ > CO (g) + H2 (g)

Cada año se producen comercialmente grandes cantidades de hidrógeno por proceso denominado “craqueo de vapor”. El metano reacciona con vapor a 830º C en presencia de níquel como catalizador.

Metano + Agua --------- > Gas de agua
CH4 (g) + H2O --------- > CO (g) + 3 H2 (g)

Observación: El hidrógeno ya no se usa en pequeños aeroplanos de observación y dirigibles. Ha sido sustituido por Helio (He), que es ligeramente más denso, es no inflamable y mucho más seguro.

Hidruros

El uso del término “hidruro” no implica necesariamente la presencia del ión hidruro (H-).

El hidrógeno reacciona con metales y otros no metales para formar compuestos binarios denominados “hidruros”.

El hidrógeno atómico puede formar: 1) Hidruros iónicos o metálicos, conteniendo iones hidruro (H-), al ganar un electrón por átomo de un metal activo, o 2) Hidruros moleculares o covalentes, al compartir electrones con un átomo de no metal.

El carácter iónico o molecular de los compuestos binarios de hidrógeno depende de la posición del otro elemento en la tabla periódica.

-Las reacciones de H2 con los metales alcalinos (IA) y los alcalinos térreos (IIA) más pesados (más activos) resulta en hidruros iónicos sólidos, a menudo denominados hidruros salinos.

Estos hidruros iónicos son todos básicos porque los iones hidruros reaccionan con agua para formar iones hidróxido. Por ejemplo, al gotear agua sobre el hidruro de litio, se producen hidróxido de litio e hidrógeno.

Hidruro de litio + Agua ------ > Hidróxido de litio + Hidrógeno
LiH (s) + H2O (l) ------ > LiOH (s) + H2 (g)

- El hidrógeno reacciona con los no metales para formar hidruros moleculares binarios. Por ejemplo, H2 se combina con los halógenos para formar haluros de hidrógeno gaseoso e incoloro.

El hidrógeno reacciona con el flúor para formar fluoruro de hidrógeno, y con cloro para formar cloruro de hidrógeno.

H2(g) + F2(g) -------- > 2 HF(g) (fluoruro de hidrógeno)
Grupo (VIIA).

H2(g) + Cl2(g) -------- > 2 HCl(g) (cloruro de hidrógeno)

El hidrógeno se combina con los elementos del Grupo VIA para formar compuestos moleculares. Los más pesados (S, Se, Te) forman compuestos que son gases a temperatura ambiente, siendo sus fórmulas muy parecidas a las del agua.

Estos compuestos son y se nombran de la siguiente manera:

H2O: óxido de hidrógeno (agua). H2Se: seleniuro de hidrógeno.
H2S: sulfuro de hidrógeno. H2Te: teluro de hidrógeno.

Observación: Todos, excepto el agua, son muy tóxicos.

El uso industrial primario del H2 es en la síntesis del amoniaco, un hidruro molecular. La mayoría del amoniaco (NH3) se emplea en forma líquida como fertilizante o para hacer otros fertilizantes, como nitrato de amonio (NH4 NO3), y sulfato de amonio | (NH4)2 SO4 |.

N2(g) + 3 H2(g) ---------- > 2 NH3(g).

Observación: Muchos de los hidruros moleculares (de los no metales) son ácidos; sus disoluciones acuosas originan iones hidrógeno. Estos incluyen: HF, HCl, HBr, HI, H2S, H2Se, H2Te. (Se utiliza la palabra ácido, seguido del nombre del no metal y este con la terminación hídrico).
Notación:

- Hidruros metálicos: MH.

- Hidruros no metálicos o ácidos hidrácidos: Hm.

- Compuestos especiales: mH.

Nomenclatura:

- Hidruros metálicos: _ Tradicional: Se escribe la palabra “hidruro” seguido del nombre del metal; este con la terminación oso: menor valencia, ico: mayor valencia.

_ Stock: Se escribe la palabra “hidruro” seguido del nombre del metal, y entre paréntesis y en números romanos la valencia del metal.

_ Sistemática: Se utilizan los prefijos, mono, di, tri, tetra, etc., tanto delante de la palabra hidruro como del nombre del metal.

- Hidruros no metálicos o ácidos hidrácidos (en disolución acuosa): _ La palabra ácido, seguido de la raíz del nombre del no metal, y la terminación “hídrico”.

_ La raíz del nombre del no metal con la terminación “uro”, seguido de la palabra hidrógeno.

EVALUACIÓN

1) Escribe la fórmula química de los siguientes hidruros metálicos:

a) hidruro de sodio

b) hidruro de calcio

c) hidruro de bario

d) hidruro de potasio

e) hidruro de litio

f) hidruro de magnesio

g) hidruro de estroncio

h) hidruro de cesio.

2) Nombra cada uno de los hidruros metálicos del ejercicio anterior, en las otras nomenclaturas.

3) Escribe la fórmula química de los siguientes hidruros no metálicos:

a) fluoruro de hidrógeno

b) cloruro de hidrógeno

c) bromuro de hidrógeno

d) ioduro de hidrógeno

e) sulfuro de hidrógeno

f) seleniuro de hidrógeno

g) teluro de hidrógeno.

4) Nombra los hidruros no metálicos del ejercicio anterior, cuando están en disolución acuosa.
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