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El hidrógeno fue reconocido como una sustancia distinta por Henry Cavendish en 1776. Diagrama de un átomo de hidrógeno simple.

Hidrógeno

Número atómico:	1	Radio atómico:	120 pm (Van der Waals)
Símbolo atómico:	H	Punto de fusión:	-259.16 °C
Peso atómico:	1.008	Punto de ebullición:	-252.879 °C
Configuración electrónica:	1s1	Estados de oxidación:	-1, +1 (un óxido anfótero)

Historia

Del término griego hydro (agua), y genes (formando). El hidrógeno fue reconocido como una sustancia distinta por Henry Cavendish en 1776. Diagrama de un átomo de hidrógeno simple.

El hidrógeno es el más abundante de todos los elementos del universo. Los elementos más pesados se formaron originalmente a partir de átomos de hidrógeno o de otros elementos que se formaron originalmente a partir de átomos de hidrógeno.

Fuentes

Se calcula que el hidrógeno constituye más del 90% de todos los átomos, ¡tres cuartas partes de la masa del universo! Este elemento se encuentra en las estrellas y desempeña un papel importante en la alimentación del universo mediante la reacción protón-protón y el ciclo carbono-nitrógeno. Los procesos de fusión estelar del hidrógeno liberan enormes cantidades de energía al combinar los hidrógenos para formar helio.

La producción de hidrógeno sólo en Estados Unidos asciende a unos 3.000 millones de pies cúbicos al año. El hidrógeno se prepara por

• vapor sobre carbón calentado,
• descomposición de ciertos hidrocarburos con calor,
• reacción de hidróxido de sodio o potasio sobre aluminio
• electrolisis de agua, o
• desplazamiento de ácidos por ciertos metales.

El hidrógeno líquido es importante en la criogenia y en el estudio de la superconductividad, ya que su punto de fusión está sólo 20 grados por encima del cero absoluto.

El tritio se produce fácilmente en los reactores nucleares y se utiliza en la producción de la bomba de hidrógeno.

El hidrógeno es el componente principal de Júpiter y de los demás planetas gigantes gaseosos. A cierta profundidad en el interior del planeta, la presión es tan grande que el hidrógeno molecular sólido se convierte en hidrógeno metálico sólido.

En 1973, un grupo de experimentadores rusos podría haber producido hidrógeno metálico a una presión de 2,8 Mbar. En la transición, la densidad cambió de 1,08 a 1,3 g/cm3. Anteriormente, en 1972, en Livermore, California, un grupo también informó de un experimento similar en el que observaron un punto de presión-volumen centrado en 2 Mbar. Las predicciones dicen que el hidrógeno metálico puede ser metaestable; otros han predicho que sería un superconductor a temperatura ambiente.

Compuestos

Aunque el hidrógeno puro es un gas, encontramos muy poco de él en nuestra atmósfera. El hidrógeno gaseoso es tan ligero que, sin combinar, el hidrógeno ganará suficiente velocidad por las colisiones con otros gases que serán rápidamente expulsados de la atmósfera. En la Tierra, el hidrógeno se encuentra principalmente en combinación con el oxígeno en el agua, pero también está presente en la materia orgánica como las plantas vivas, el petróleo, el carbón, etc. Está presente como elemento libre en la atmósfera, pero sólo menos de 1 ppm por volumen. El hidrógeno, el más ligero de todos los gases, se combina con otros elementos, a veces de forma explosiva, para formar compuestos.

Usos

Se requieren grandes cantidades de hidrógeno comercialmente para la fijación de nitrógeno mediante el proceso Haber de amoníaco, y para la hidrogenación de grasas y aceites. También se utiliza en grandes cantidades en la producción de metanol, en la hidrodealquilación, el hidrocraqueo y la hidrodesulfuración. Otros usos incluyen el combustible para cohetes, la soldadura, la producción de ácido clorhídrico, la reducción de minerales metálicos y el llenado de globos.

El poder de elevación de 1 pie cúbico de gas hidrógeno es de aproximadamente 0,07 lb a °C, 760 mm de presión.

La pila de combustible de hidrógeno es una tecnología en desarrollo que permitirá obtener grandes cantidades de energía eléctrica utilizando una fuente de gas hidrógeno.

Se está estudiando la posibilidad de crear toda una economía basada en el hidrógeno generado por la energía solar y nuclear. La aceptación pública, la elevada inversión de capital y el alto coste del hidrógeno con respecto a los combustibles actuales son sólo algunos de los problemas a los que se enfrenta dicha economía. Situadas en regiones remotas, las centrales eléctricas electrolizarían el agua de mar; el hidrógeno producido viajaría a ciudades lejanas por tuberías. El hidrógeno libre de contaminación podría sustituir al gas natural, la gasolina, etc., y podría servir como agente reductor en la metalurgia, el procesamiento químico, el refinado, etc. También podría utilizarse para convertir la basura en metano y etileno.

Formas

Aparte de los isótopos, se ha demostrado que en condiciones ordinarias el hidrógenogas es una mezcla de dos tipos de moléculas, conocidas como orto y parahidrógeno, que se diferencian entre sí por los espines de sus electrones y núcleos.

El hidrógeno normal a temperatura ambiente contiene un 25% de la forma para y un 75% de la forma orto. La forma orto no se puede preparar en estado puro. Como las dos formas difieren en energía, las propiedades físicas también difieren. Los puntos de fusión y ebullición del parahidrógeno son aproximadamente 0,1°C más bajos que los del hidrógeno normal.

Isótopos

El isótopo ordinario del hidrógeno, H, se conoce como protio, los otros dos isótopos son el deuterio (un protón y un neutrón) y el tritio (un protón y dos neutrones). El hidrógeno es el único elemento cuyos isótopos han recibido diferentes nombres. El deuterio y el tritio se utilizan como combustible en los reactores de fusión nuclear. Un átomo de deuterio se encuentra en unos 6000 átomos ordinarios de hidrógeno.

El deuterio se utiliza como moderador para frenar los neutrones. Los átomos de tritio también están presentes, pero en proporciones mucho más pequeñas. El tritio se produce fácilmente en los reactores nucleares y se utiliza en la producción de la bomba de hidrógeno (fusión). También se utiliza como agente radiactivo en la fabricación de pinturas luminosas y como trazador.