Alejandro Aguilar Ruiz Pedro Kuhlmann...
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Hidrogeno Alejandro Aguilar Ruiz
Pedro Kuhlmann Latapi
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Hidrógeno
• 1. Breve historia
• 2. Estructura e isótopos
• 3. Compuestos de hidrógeno
• 4. Reacciones químicas del hidrógeno
• 5. Experimento: síntesis deH2
• 6. Aplicaciones y usos convencionales del hidrógeno
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1. Breve historia Inicio
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Tierra
• El hidrógeno es el decimoquinto elemento más abundante en la superficie terrestre8 La mayor parte del hidrógeno terrestre se encuentra formando parte de compuestos químicos tales como los hidrocarburos o el agua.9 El hidrógeno gaseoso es producido por algunas bacterias y algas, y es un componente natural de las flatulencias. El metano es una fuente de enorme importancia para la obtención del hidrógeno.
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Paracelso 10 de Noviembre de 1493 Zurich
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Robert Boyle
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Henry Cavendish
Descubridor del Hidrogeno
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Antoine Lavoisier
Nombro al Hidrogeno
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Estructura e isótopos
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Propiedades
• Electronegatividad : 2.1
• Radio covalente (Å) : 0,37
• Radio iónico (Å) : 2,08
• Configuración electrónica : 1s1
• Primer potencial de ionización (eV): 13,65
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Propiedades
• Densidad (g/ml): 0,071
• Punto de ebullición (ºC): -252,7
• Punto de fusión (ºC): -259,2
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Isotopos
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Compuestos Principales
• Constituyente de un numero muy grande de compuestos.
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Radioactividad del Tritio
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Compuestos de hidrógeno
HCl BH3
B2H6 LiH
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Hidruros moleculares (H+)
• En lace covalente con no metales: B2H6, CH4, NH3, H2O, HF, HCl
• Clasificación:
• Precisos en electrones: CH4, SiH4, CH3CH3
• Deficientes en electrones: B2H6
• Ricos en electrones: NH3, H2O, HF, HCl
HCl BH3
B2H6
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Hidruros salinos (H-)
• Enlace iónico con metales electropositivos
• NaH, CaH2, LiH
• Características de los compuestos iónicos
NaH LiH
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Hidruros metálicos
• Conducen la electricidad eléctrica y son menos densos que el metal de origen.
• Ejemplos: Hidruro de circonio: ZrH1.3, ZrH1.75
• Grupos: 3,4,5 d y f
ZrH2
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Tabla de hidruros
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Puente de hidrógeno
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Reacciones químicas
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Producción
•
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Síntesis
•
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Combinación directa de los elementos •
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Reacciones
•
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Ruptura heterolítica por transferencia de hidruro •
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Reducción de óxidos metálicos
𝑀𝑂 +𝐻2 → 𝑀 +𝐻2𝑂
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Reducción de monóxido de carbono
𝐶𝑂 +𝐻2 → 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑎𝑙,𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 …
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Experimento
•
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Experimento
• 1. ¿Cuál es la reacción completa (y balanceada) que se llevó a cabo?
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Experimento
• 1. 6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2
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Experimento
• 2. ¿Qué tipo de reacción es y qué cambios sufrió el hidrógeno?
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Experimento
• 2. Es una reacción de óxido reducción el la que el hidrógeno se reduce.
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Experimento
• 3. ¿Por qué se explica el que esta reacción sea espontánea?
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Experimento
3.
• 2H+(aq) + 2e− → H2(g) E= 0
• Al3+(aq) + 3e− → Al(s) E= -1.68
Al3+ Al
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Aplicaciones y usos convencionales:
• 1.Industria química
• 2.Industria metalúrgica
• 3.Otros usos
• 4.Usos energéticos
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Industria química:
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Proceso Haber – Börsch
N2(g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3(g)
http://www.fisicanet.com.ar/quimica/procesos/ap06_amoniaco.php (recuperado el 13/10/13)
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Proceso de refinería: • Reducción de halogenuros
• Craqueo catalítico
R- XZn
H+
¾ ®¾ R- H
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Síntesis inorgánicas
• Peróxido de hidrógeno
O2(g)+ H2(g) Pd/C¾ ®¾¾ H2O2(l )
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Otros usos
• Tratamiento de agua
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Aplicaciones energéticas
• 1. Combustible aeronáutico (combustión directa)
• 2. Pilas de hidrógeno
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Combustible aeronáutico
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Pilas de hidrógeno
• Pilas: ∆G = n ⋅ F ⋅ ∆V
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Breve historia de las pilas de hidrógeno
• Primer intento: sir William Groove (1939)
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Esquema
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Muchas gracias
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Preguntas:
• 1. ¿Qué tipo de enlace se manifiesta en los hidruros salinos?
• a) Covalente
• b) Covalente polar
• c) Iónico
• d) Complejo
• E) puente de hidrógeno
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Respuesta
• 1.
• c) iónico.
• Porque manifiesta enlaces entre un no metal (hidrógeno) y un metal electropositivo.
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Preguntas:
• El proceso Haber-Bösch es un proceso muy utilizado en la industria química cuya principal función es la producción de:
• A) amonio
• B) hidrógeno molecular
• C)amoniaco gaseoso
• D) amoniaco líquido
• E)Tritio
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Respuesta
• 2.
• D) amoniaco líquido
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Preguntas
• 3. ¿Cuál es el isótopo de hidrógeno con mayor masa?
• A) hidrógeno común
• B)Deuterio
• C)Tritio
• D) hidrógeno molecular
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Respuesta
• 3.
• C) tritio
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Preguntas
• 4. ¿Qué reacción describe correctamente la combustión del hidrógeno molecular?
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Respuesta
• A)
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Referencias
• Schriver & Atkins. Química Inorgánica. Mc Graw Hill. (pg239-257)
• http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.200801517/full
• http://www.aecientificos.es/empresas/aecientificos/documentos/LA_ECONOMIA_HIDROGENO_2.pdf
• http://www.energiasostenible.net/fundamentos_hidrogeno.htm
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Referencias
• http://www.lenntech.es/periodica/elementos/h.htm