¿Cuáles son las propiedades del hidrógeno?

Las propiedades del hidrógeno incluyen que, en su estado natural en la Tierra, es un gas incoloro e inodoro que es extremadamente inflamable. Es el elemento más ligero que se sabe que existe en la naturaleza, ocupando un promedio del 75% de toda la masa del universo en estrellas, planetas y otros objetos estelares. El hidrógeno también es esencial para toda la vida en la Tierra, donde constituye el 14% del peso de la materia viva, ya que se forma fácilmente enlaces con el oxígeno para crear agua y carbono para crear las moléculas que son la base sobre la cual las estructuras vivas y la mayoría de las moléculas orgánicas Están construidos.

Si bien la forma más abundante de hidrógeno es el protio, donde solo tiene un protón en su núcleo atómico y un electrón en órbita alrededor del núcleo, también existen otros dos isótopos de hidrógeno. El protio representa el 99.985% de todo el hidrógeno natural, y el deuterio representa otro casi 0.015% que tiene un protón y un neutrón en el núcleo atómico, lo que le da una masa que es el doble de la del protio. El tritio es la tercera forma de hidrógeno, que es extremadamente rara en la naturaleza, pero puede producirse artificialmente. Es inestable y exhibe desintegración radiactiva con una vida media de 12.32 años. Tiene dos neutrones en el núcleo atómico para un protón, y es un compuesto clave producido y utilizado en armas de bomba de hidrógeno para mejorar su rendimiento, así como en la producción de energía de fisión nuclear y en la investigación de fusión nuclear.

Las propiedades químicas del hidrógeno, con solo un electrón en órbita, lo convierten en un elemento altamente reactivo que forma enlaces con muchos otros elementos. En su estado natural en la atmósfera, se une a otro átomo de hidrógeno como lo hace el oxígeno, para formar H2. Las moléculas de H ₂ también pueden ser únicas dependiendo del giro de sus núcleos, con moléculas de H ₂ donde ambos núcleos giran en la misma dirección que se llama ortohidrógeno, y aquellos con giros opuestos conocidos como parahidrógeno. El ortohidrógeno es la forma más común de H2 a presión atmosférica y temperatura normales en forma de gas, pero, cuando se enfría en forma líquida, como el combustible de cohete, el ortohidrógeno se convierte en parahidrógeno.

Las propiedades físicas del hidrógeno y su abundancia generalizada en la tierra y en los océanos de la Tierra lo convierten en un área importante de investigación como un suministro de combustible prácticamente ilimitado. Todas las formas de combustibles y alcoholes basados ​​en fósiles como la gasolina, el gas natural y el etanol están compuestos de cadenas de hidrocarburos donde el hidrógeno, el carbono y, a veces, el oxígeno están unidos. Separar el hidrógeno puro como una fuente de combustible abundante y de combustión limpia se realiza fácilmente, pero la fuerza necesaria para liberar el hidrógeno de los enlaces químicos y luego enfriarlo para el almacenamiento a menudo requiere más energía de la que el hidrógeno puro puede generar. Por esta razón, las propiedades del hidrógeno significan que sus usos más comunes son donde se encuentra en enlaces químicos con otros elementos.

La investigación sobre la producción de energía de fusión también se basa en las propiedades químicas de los compuestos de hidrógeno deuterio y tritio. Las propiedades del hidrógeno utilizado por todas las estrellas fusionan átomos de hidrógeno bajo una presión intensa para liberar helio y energía en forma de luz y calor. Se están generando presiones similares en las instalaciones de investigación que utilizan potentes campos magnéticos, láseres de confinamiento inercial o pulsos eléctricos en los EE. UU., Europa y Japón.

A medida que se produce la fusión de los átomos de hidrógeno, se crea un átomo de helio que transporta el 20% del exceso de energía del proceso, y el 80% de la energía es transportada por un neutrón libre. Esta energía de neutrones o calor es absorbida por un fluido para crear vapor y alimentar una turbina para producir electricidad. Sin embargo, el proceso sigue siendo experimental a partir de 2011. Esto se debe a las tremendas presiones que deben mantenerse para fusionar los átomos de hidrógeno de forma continua y para hacer máquinas que puedan soportar temperaturas producidas en fusión que alcanzan los 212,000,000 ° Fahrenheit (100,000,000 ° Celsius )