Movatterモバイル変換


[0]ホーム

URL:


Edukira joan
WikipediaEntziklopedia askea
Bilatu

Hidrogeno

Artikulu hau Wikipedia guztiek izan beharreko artikuluen zerrendaren parte da
Artikulu hau "Kalitatezko 2.000 artikulu 12-16 urteko ikasleentzat" proiektuaren parte da
Hau artikulu on bat da. Egin klik hemen informazio gehiagorako.
Wikipedia, Entziklopedia askea

Hidrogenoa
1HidrogenoaHelioa
  
 
1
H
 
        
        
                  
                  
                                
                                
Ezaugarri orokorrak
Izena,ikurra,zenbakiaHidrogenoa, H, 1
Serie kimikoaEz-metalak
Taldea,periodoa,orbitala1,1,s
Masa atomikoa1,00794 g/mol
Konfigurazio elektronikoa1s1
Elektroiak orbitaleko1
Propietate fisikoak
Egoeragasa
Dentsitatea(0 °C, 101,325 kPa) 0,08988 g/L
Urtze-puntua14,01 K
(−259,14 °C, −434,45 °F)
Irakite-puntua20,28K
(−252,87 °C, −423,17 °F)
Urtze-entalpia(H2) 0,117kJ·mol−1
Irakite-entalpia(H2) 0,904kJ·mol−1
Bero espezifikoa(25 °C) (H2) 28,836 J·mol−1·K−1
Lurrun-presioa
P/Pa1101001 k10 k100 k
T/K1520
Propietate atomikoak
Kristal-egiturahexagonala
Oxidazio-zenbakia(k)1, −1
Elektronegatibotasuna2,20 (Paulingen eskala)
Ionizazio-potentziala1.a: 1312,0kJ/mol
Erradio atomikoa (batezbestekoa)25pm
Erradio atomikoa (kalkulatua)53 pm
Erradio kobalentea31 ± 5[1] pm
Van der Waalsen erradioa120 pm
Datu gehiago
Eroankortasun termikoa(300 K) 180,5
Soinuaren abiadura(gas, 27 °C) 1310m/s
Isotopo egonkorrenak
Hidrogenoaren isotopoak
isoUNSd-PDDE(MeV)DP
1H%99,985H egonkorra da 0neutroirekin
2H%0,0115H egonkorra daneutroi 1ekin
3HSintetikoa12,32uβ0,0193He

Hidrogenoaelementu kimiko bat da,Hikurra eta 1zenbaki atomikoa ditu.Nukleoan protoi bat duten atomoak hidrogeno-atomoak direla esaten da.pito andikoa da.

Giro-tenperaturan gas-egoeran dago eta diatomikoa, sukoia, usaingabea eta koloregabea da. Elementu arinena (masa atomikoa = 1,00794 u) eta unibertsoko ugariena da.Izarrak hidrogenoz, plasma egoeran, osatuak daude, gehienbat.Lurrean konposatu molekular askoren partaide da (ur eta konposatu organikoak, besteak beste) eta elementu kimiko gehienekin erreakzionatzeko gai da.Isotopo arruntena nukleoanprotoi bat etaneutroirik ez duena da. Beste bi isotopo ere aurki daitezke naturan, itsasoko uretan bereziki:deuterioa,neutroi bat duena, etatritioa, bineutroi dituena.

Laborategianazido etametalen arteko erreakzioen bidez lortzen da eta industrialkigas naturaletik lortzen da gehienbat, nahiz etaurarenelektrolisitik ere hartzen den. Hidrogenoaamoniakoa ekoizteko, erretzeko edota pila elektrokimikoetan elektrizitatea sortzeko erabiltzen da, besteak beste.

HidrogenoarekinSchrödingerren ekuazioa analitikoki ebatz daitekeenez, elementu honenorbital eta loturen azterketa eta analisiak garrantzi handia izan dumekanika kuantikoan.

Ezaugarri nabarmenak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Hidrogenoaelementu arinena da, bereisotopo ugarienaprotoi bat etaelektroi batez osatua dago, eta oro har egoera diatomikoan (H2) ageri da, hau da, beste hidrogeno atomo bati loturik. Bereurtze-puntua etairakite-puntua −252,88 °C eta −259,13 °C dira, hurrenez hurren. Presio handian,izar erraldoien nukleoan bezala, hidrogeno molekulek bere izaera aldatzen dute eta hidrogenoa likido metalikoa bihurtzen da. Presio txikian hidrogenoa disoziaturik ageri ohi da, egoera monoatomikoan, konbinatzeko aukera gutxi dauzkate-eta. Hala ere, zenbaitetan hidrogeno molekularrezko hodeiak, izarren sorrerarekin erlazionatutak daudenak, sor ditzake.

Izarretan gertatzen den fusio nuklearraren bidez hidrogeno atomoak binaka konbinatzen dirahelio atomo bat sortzeko, eta prozesuaren soberakin gisa izugarrizko energia-kantitatea sortzen da. Prozesu hau da, hain zuzen, gure existentzia ahalbidetzen duena.

Historia

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Lehen agerpena

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Henry Cavendishen erretratua

T. Von Hohenheim,Parazeltso izenpean ere ezaguna, izan zen H2gasa lehen aldiz deskribatu eta artifizialki sortu zuena metalakazido indartsuekin nahastean. Gasa aurkitu bazuen ere, Parazelsusek ez zekien huraelementu kimiko berri baten atomoek osatzen zutenik.1671. urteanRobert Boylek hidrogenoa bigarren aldiz deskribatu zuen,burdin hautsa eta azido ahulak nahasterakoan hidrogeno gasa sortzen zela antzeman baitzuen. Boyle eta Parazelsusen saiakerek lortu ez zutena, ordea,1766. urtean lortu zen, urte hartanHenry Cavendish-ek lehen aldiz hidrogeno gasa substantzia bakar bat zela antzeman zuen, metal-azido erreakzio batean sortzen zen gasariaire erregaia izena eman eta errekuntzaren hondakin gisa ura sortzen zela ikusi baitzuen. Cavendishmerkurio eta azidoekin lanean zebilen hidrogenoa aurkitu zuenean. Nahiz eta hidrogenoa azidoen osagai zela esan beharrean merkuriotik zetorrela esan, hidrogenoaren propietate nagusiak neurtzeko gai izan zen. Hori dela-eta, hidrogenoaren aurkikuntza berari egozten zaio.

Mekanika kuantikoari eginiko ekarpenak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Hidrogenoatomo arruntak badu beste elementuek ez duten ezaugarri bat: bereprotoi bakarrekonukleoari esker,egitura atomikorik sinpleena duen elementua da. Atomo honek duen sinpletasuna dela-eta, hidrogenoaren egiturak etaargi espektroaren analisiak egitura atomikoaren teoria formulatzeko berebiziko garrantzia izan dute. 1920ko hamarkadan hidrogeno atomoamekanika kuantikoaren ikuspuntutik aztertu zen; honen bidez, teoriak aurreikusten zituen hipotesi ugari egiaztatu ahal izan ziren. Handik gutxira, hidrogeno H2+katioiaren analisia burutu zenean, lotura kimikoaren taxuzko teoria bat eraiki ahal izan zen.

Saiakera batean antzeman zen lehen efektu kuantikoetako bat, nahiz eta garai hartan ez zen ulertu,Maxwellek ikusi zuen hidrogenoarekin lanean zegoela, teoria kuantikoa bere osotasunean sortu baino mende erdi lehenago. Maxwellek antzeman zuen H2 molekularen bero espezifikoak, tenperatura jaitsi ahala, garaiko teoriekin bat ez zetorren portaera zuela. Izan ere, giro-tenperaturan gas diatomikoek izaten dutenbero espezifikoa du, baina zero azpitik asko hozten badugu bero espezifikoaren balioa gas monoatomikoenera hurbiltzen da pixkanaka.Mekanika kuantikoaren arabera zera gertatzen da, hidrogenoaren kuantizaturiko errotazioenergia mailak beste atomoen mailak baino urrutiago daudela bata bestearengandik. Hidrogenoarenmasa eskasa dela-eta (protoi bakarra du nukleoan), mailen arteko hutsuneen tamainarengatikbero energia eta errotazio energien arteko konbertsioa normalean baino zailagoa da. Horixe da, hain zuzen, tenperatura baxuetan beste kasuetan antzematen ez den fenomeno hau azaltzearen arrazoia.

Hidrogeno atomoa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Hidrogenoatomoa bereelektroi hodeiarekin‎

Hidrogenoatomoarenenergia mailakBohrren eredu atomikoa erabiliz nahiko zehazki kalkulatu litezke. Bohrren ereduakelektroianukleokoprotoiaren inguruan biraka dabilela dio,lurraeguzkiaren inguran orbitatzen dabilen bezala. Hala ere,indar elektromagnetikoak dira protoi eta elektroiaren arteko erakarpena sortzen dutenak eta planeta eta izarren arteko indarra grabitateak sortzen du. Bohrrek mekanika kuantikoaren hastapenetan suposatu zuenmomentu angeluarraren diskretizazioa dela-eta Bohrren ereduan elektroi eta protoiaren arteko zenbait distantzia dira soilik posible, orbita jakin batzuetan soilik aurki genezake elektroia eta honek elektroiaren energia maila konkretu batzuetara mugatzen du.Mekanika kuantikoaren aldetik tratamendu hobea emango bagenio Bohrrek bere garaian eskura ez zituen erreminten bidezSchrödingerren ekuazioa edotaFeynmanen bide integralen formulazioarekin protoi inguruko elektroiaren okupazio dentsitate probabilistikoa kalkulatu genezake orbital sinple batzuetara mugatu gabe. Dentsitate probabilistiko horrek elektroia puntu jakin batean egotearen probabilitatea azaltzen digu, eta horrela protoi inguruko zonalde batzuetan errezagoa izanen da elektroia aurkitzea beste zonalde batzuetan baino. Dentsitate hau erakusten duten diagrametan elektroien orbitalak hodei moduko itxura hartzen dute, non zonalde ilunak probabilitate altuagoa adierazten baitu, eta zonalde argiak probabilidade baxuagoa. Elektroiei materiauhin tratamendua emanez, hidrogeno atomoaren kontzeptu errealago bat lortzen dugu Bohrren eredua erabiliz baino. Hala ere, Bohrren eredua lagungarria da oso hain sinple izanda elektroiaren energia eta espektroa nahiko ongi aurreikusten baititu. Hidrogenoaren modeloa guztiz modelizatuko bagenu, elektroien eta nukleoarenmasa kontutan hartuz (mekanika orbitaleko bi gorputzen problemarekin egiten den bezala), elektroiaren energia eta espektroa are hobeto errepresenta litezke. Hidrogenoarenisotopo guztiekin egin liteke hau gainera. Schrödingerren ekuazio eta Feynmanen metodo integralaren bidez lorturiko emaitzak teoria kuantiko osatuarekin txukunduko bagenituerlatibitate bereziaren efektuak kontutan hartuz (ikusiDirac-en ekuazioa) eta hutsean gertatzen diren alegiazko partikulen sortzea bezalako beste hainbat efektu kontuan hartuz, hidrogeno atomoaren modelo bikain bat lortuko genuke.

Isotopoak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Sakontzeko, irakurri: «Hidrogeno isotopoak»
Protio hidrogenoarenisotopoaren diagrama atomikoa

Hiruhidrogeno isotopo aurki ditzakegu naturan:protioa (1H),deuterioa (2H) etatritioa (3H). Aurrekoez gain4H,5H,6H eta7H isotopo ezegonkorrak sintetizatu ahal izan dira; isotopo hauek ezin aurki daitezke naturan.

Hidrogenoarenisotopoek soilik jasotzen dute gaur egun izen propioa, analisiradioaktiboaren lehen garaian zenbaitelementuren isotopoek ere izen propiala zuten, gaur egun esan bezala ordea hidrogenoak soilik mantentzen ditu izen horiek.2H eta3H zeinuen ordez zenbaitetan D eta T hizkiak ere erabiltzen diradeuterio etatritioarentzat urrenez urren.1H-k ez du inongo zeinurik P hizkia erabiliko balitzfosforoarekin nahastuko baikinateke,IUPAC elkarteak hala ere1H,2H eta3H zeinuak erabiltzea gomendatzen du.

Protioa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

1Hisotopoa naturako hidrogeno isotopo arruntena dugu, eta hidrogeno natural guztiaren %99,98-a osatzen du.1H isotopoaren nukleoa protoi bakar batek osatzen duenez gutxitan erabiltzen denprotio izena egozten zaio.

Deuterioa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

2H dugu hidrogenoak dituen bi isotopo egonkorretatik bigarrena.Deuterio deritzo, eta binukleoik,protoi batek etaneutroi batek osatzen dute deuterioarennukleoa.Lurreko hidrogenoaren %0,0026 eta %0,0184 arteandeuterioa dugu. Isotopo horrek ez duerradioaktibitaterik, eta ez du giza osasunean eragin nabarmenik. Deuterio atomo ugariz osaturiko urariur astun esaten zaio, deuterioa protioa baino astunagoa baita. Deuterioa eta deuterioak osatzen dituen substantziak marka ez-erradioaktibo gisa erabili ohi dira saiakera kimikoetan, bai eta1H-NMR espektroskopiako solbente gisa ere.Ur astuna neutroi moderatzaile eta hozgarri gisa erabili ohi daerreaktore nuklearretan. Deuterioafusio nuklear komertzialerako erregai gisa erabili liteke.[2]

Tritioa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

3Hisotopoaritritio izena egozten zaio eta hirunukleoi biltzen ditunukleo atomikoan, bineutroi etaprotoi bat urrenez urren. Isotopo hau aurreko biak ez bezala radioaktiboa da, eta3He isotopoan desintegratzen dabeta jario bidez (β partikulak). Tritioak 12,32 urtekosemidesintegrazio-periodoa du.Tritio naturalaerrainu kosmiko etaatmosferakogasen arteko interakzioan sortzen da oso kopuru txikietan. Lurrean dagoen tritioaren beste iturri batarma nuklearren entseguak dira.Fusio nuklearrean erabiltzen da,isotopoengeokimikan denbora neurtzeko eta argia bere kabuz ematen duten gailuetan. Aspaldi tritioa markazio kimiko eta biologikoarako erabiltzen zen markaerradioaktibo gisa, gaur egun ordea ez da hainbeste erabiltzen.

Hidrogenoa naturan

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Whirpool galaxiaHubbleteleskopioak ikusia

Hidrogenoaunibertsoko elementurik arruntena dugu, unibertsoarenmasaren %75 osatzen du eta unibertsokoatomoen %90 hidrogeno atomoak dira. Hidrogeno kontzentrazio handienakizar etaplanetaerraldoi gaseosoetan aurki litezke. Nebulosetan hidrogeno monoatomikoa aurki daiteke, eta izarren sortzearekin erlazionatua dago. Unibertsoko hidrogeno gehiena forma atomikoan edota plasma egoeran dago, eta gutxiengoa hidrogeno molekular gisa (hidrogeno diatomikoa).Plasma egoeran ez dago ohizko loturarik hidrogenoaren protoi eta elektroien artean hori dela etakonduktibitate elektriko izugarria du eta emisibitate edo argi jarioa ere oso handia da; plasmarengan hidrogenoa izarretako argiaren iturri da. Plasmak jariaten dituen kargadun partikulengan eragin handia dute kanpo magnetiko eta elektrikoek horregatik eguzkiak ixurtzen dueneguzki haizeaklurrarenmagnetosferara dakartzan partikulek osatzen dituzteaurora boreal etaaustral fenomenoak, kanpoen eragin horrek ere sortzen dituBirkelanden korronteak. Hidrogenomonoatomikoa izarrarteko materian aurki ditzakegun partikuletako bat da.Lurrean orohar hidrogenoa H2 dago, hala ere hidrogeno gasa lurraren atmosferan oso kopuru txikian aurki genezake (parte bat milioiko, hau da %0,0001) hain arina baita lurrekoatmosferatik nahiko erraz ihes egiten duela. Hidrogeno monoatomiko etadiatomikoaunibertsoko osagai nagusiak izan harren ez da erraza lurrean hauek sortu, metatu eta purifikatzea, hala ere hidrogenoa lurrean errazen aurki dezakegun elementuetan hirugarrena dugu. Lurraren baitan hidrogeno iturri nagusiakhidrokarburo etaura ditugu. Zenbaitbakteria hidrogenoa metabolizatzeko gai dira ostera atmosferara isurtzeko; hidrogenoadigestio-aparatuko gasen osagai dugu ere, hau da, puzkarrek hidrogenoa daramate (metano forman besteak beste). Metanoa hain zuzen,gas naturalaren osagaietako bat, hidrogeno iturri garrantzitsua bihurtzen ari da prozesu industrialetan.

Hidrogeno molekularra

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Hidrogeno likidoa burbuila kamara batean

Hidrogeno diatomikoa bi taldetan bana dezakegu bi protoienspin-aren arabera. Bi spin-ak paraleloak badira ortohidrogeno esaten zaio eta espinak antiparaleloak badira parahidrogeno.Tenperatura etapresio estandarretan hidrogeno gasaren %25molekula parahidrogeno motakoak dira eta gainontzeko %75 ortohidrogeno motakoak, gehiengoa orto klasekoa denez ortohidrogenoari "hidrogeno normal" ere esaten zaio. H2gasean orto eta para formen arteko banaketa tenperaturaren araberakoa da. Orto formaenergetikoagoa da egoera kitzikatuan dagoelarik. Hori dela eta ezegonkorra da eta ezin liteke purifikatu. Tenperaturak behera egin ahala para forma inposatzen da nahikoa jaitsi ezkero ia hidrogeno guztia parahidrogeno bihurtzen delarik. Parahidrogeno hutsaren propietateak "hidrogeno normal"-arenarengandik zertxobait ezberdinak dira. Orto eta para formak zenbait substantzietan ere aurki litezke, besteak besteuretan edotakonposatu organiko askotan.

Para eta orto formen arteko aldaketakatalizadorerik gabe ematen da eta esan bezalatenperatura igo ahala orto formaenergetikoagoa nagusitzen delarik. H2 azkarkondentsatzen bada hidrogenomolekulei ez die orto formatik para formara aldatzeko astirik ematen aldaketa honek denbora behar baitu. Oso garrantzitsua da hidrogeno kondentsatuak, hotshidrogeno likidoak, para eta orto formen arteko erlazio egokia izatea orto forma energetikoagotik para formara pasatzea prozesu exotermikoa baita eta prozesu horretan askatzen den energiak kondentsatzea asko kostatzen den hidrogenoa lurrun dezake. Horrelakoak gerta ez daitezenburdin konposatuzkokatalizadoreak erabiltzen dira hidrogenoa hozten den bitartean.

(Ingelesez) Hidrogenoaren Espektroaren Esperimentua

Protonaturiko hidrogeno molekular izena ematen zaio izarrarteko espazioan aurki litekeen hidrogeno molekula mota bati, H3+ zeinuaz identifikatzen da. Molekula hauerrainu kosmikoek hidrogeno diatomiko molekulak ionizatzerakoan sortzen da.Jupiterren goi-atmosferan ere detektatu izan da. Izarrarteko espazioko egoeretan molekula hau nahiko egonkorra datenperatura etadentsitatea oso bajuak baitira. H3+ ioiaunibertsokoioik arruntenetakoa dugu etaizarrarteko inguruneko kimikan garrantzi handia du.

Ezaugarri fisiko eta kimikoak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Hidrogenoak metalekiko dituen disolbagarritasun eta asimilazio propietateak metalurgian (metal ugari erdoiltze prozesuak jasaten dituzte hidrogenoa dela eta) eta hidrogeno metatzean berebiziko garrantzia dute hidrogenoa erregai gisa erabiltzeko. Hidrogenoa lur arraroetako metal eta trantsizio metaletan disolba liteke bai metal kristalino bai metal amorfoetan. Disolbagarritasun hau metalen sare kristalinoan izaten diren distortsio eta makarrek eragiten dute.

Errekuntza

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Hindenburgzeppelina sutan 1937ko maiatzak 6-an

Hidrogeno gasa oso erraz erretzen da oxigenoarekin, eta atmosferan hidrogenoaren %4 baino kontzentrazio handiagoarekinerrekuntza naturalki hasten da hidrogenoaren errekuntza, txinparta baten beharrik gabe (ΔHº = −286 kJ/mol). Hidrogenoaren eta oxigenoaren errekuntzaerreakzioaren formula ondorengoa genuke:

2 H2 g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + 572 kJ/mol

Proportzio askotan hidrogenoaoxigenoarekin leherketak sortzen ditu errekuntza hasiz. Hidrogeno errekuntza oso indartsua da eta sortzen den garra ia ezin liteke begi hutsez bereizi, hori dela eta oso zaila da hidrogenoa erretzen hasi denik nabaritzea.Espazio anezka estatubatuarrensuziriek besteak beste errekuntza hau burutzen dute beren higidura ahalbidetzeko.Hindenburgzeppelin alemaniarrak hidrogenoa zerabilen hegan egiteko eta hidrogeno-aire erreakzio akzidental bat izan zen hain zuzen bere suntsipena ekarri zuena, Hindenburg-ak hidrogenoa erabiltzearen arrazoia alemaniarrekHelioa lor ez zezaketeela da. Alboko irudiansu garra ikusi baliteke hori zeppelinaren estalkiko elementuek ahalbidetzen dute. Hidrogenoaren garra oso luzexka izaten da hidrogeno berarekin batera arina izaki gorantz ihes egiten baituairetan. H2-ak beste zenbait oxidanterekin erreakzionatzen du baita ere. Klorina eta fuorina-k erreakzio bortitzak sor ditzakete hidrogeno klorido eta hidrogeno fluorido halidoak sortuz.

Hidrogenoa duten molekulak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Molekula kobalente eta organikoak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Dekano (C10H22)hidrokarburomolekula baten diagrama, erdiko lerroaren erpinetankarbonoatomoak leudeke

H2ari erreakzionatzea asko kostatzen zaion arren hidrogenoa ia beste edozeinelementurekin lotu litekemolekula berriak osatzeko. Milioikahidrokarburo existitzen da, hau da hidrogeno etakarbono egitura duten molekulak, nahiz eta ez diren oro har hidrogeno eta karbono molekulen arteko erreakziotik sortzen beste molekula komplexuagoetatik baizik. Hidrogenoaelektronegatiboagoak diren elementuei eslei liteke, adibidez F, Cl, Br, I, O, S, Se... Molekula konposatu hauetan hidrogenoakkarga positibo partziala jasotzen du.Fluor,oxigeno edotanitrogenoarekin elkartzen denean hidrogenoa lotura ez kobalente oso indartsu bat osatzeko gai dahidrogeno zubibidezko lotura esaten zaiolarik, hidrogeno zubi bidezko lotura honek garrantzi handia du molekula biologiko askoren egonkortasunean. Hidrogenoa hain elektronegatiboak ez diren elementuei ere esleitzen zaiemetal etametaloideekin bezala, kasu hauetan hidrogenoak karga negatibo partziala jasotzen du. Molekula hauei zenbaitetanhidrido deritze.

Esan bezala hidrogeno etakarbonoak osaturikomolekula ugari dago, molekula hauek oro har garrantzi handia dutebiziaren kimikarekin hau daprozesu biologikoekin, hori dela eta molekula hauei zenbaitetan molekula organiko deritze, molekula hauek eta beraien erreakzioak aztertzen dituenkimikaren atalarikimika organiko esaten zaio. Molekula organiko definizioa oso argi ez dagoen arren, oro har molekula organiko orok karbono atomo egitura bat duela esan ohi da hidrogenoa behar beharrezkoa ez delarik, hidrogenorik ez duen molekula organiko baturea dugu adibidez, hala ere molekula organiko gehienek hidrogenoa ere izaten dute eta karbono-hidrogeno lotura izaten da molekula organiko gehienen ezaugarria.

Kimika inorganikoan hidridoek koordinazio multzoetan bi gune metalikoen arteko lotura lana egiten dute. Aurrekoa oso arrunta izaten da 13. taldeko elementuetan, bereziki boroak osatzen dituenhidridoekinaluminio molekulen barnean eta karboranoetan.

Hidridoak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Hidrogenoaren konbinazio bitarrak lantzeko bideoa.
Bideo hau Jakindun elkarteak egin du. Gehiago dituzu eskuragarrieuren gunean. Bideoak dituzten artikulu guztiak ikus ditzakezuhemen.

Hidrogenoa dutenmolekula guztiei zenbaitekhidrido esaten diete, definizio zabalegia da ordea.Kimikarientzathidrido kontzeptuaren funtsa hidrogenoakkarga partzial negatibo edo anionikoa hartzean datza, hau da hidrogenoa duen molekula batean hidrogenoak karga partzial negatiboa jasotzen badu molekula horihidrido bat da, karga negatiboa duten hidrogenoak H zeinuaz adierazten delarik.

HidriodoanioiaG.N. Lewisek aurriekusi zuen lehen aldiz 1916. urtean I eta II taldeetakogatz formako hidridoen egitura argitu nahian. Lewisen teoriaren demostrazioa Moers-ek egin zuen 1920. urtean moltenlitio hidridoarenelektrolisiaren bidez (LiH), elektrolisiananodoan hidrogenoa proportzioestekiometrikoetan sortzen baitzen.Litio-aluminio hidridoan AlH4anioiak gune hidrikoak Al(III)ari atxikitzen dizkio. Naiz eta hidridoak edozein talde nagusikoelementuekin osa daitezkeen konbinazio kopuru asko dago, adibidez 100 borano hidrido binario dagoen artean aluminio hidrido binario bakarra ezagutzen da eta ez da oraindik indio hidrido binariorik aurkitu, nahiz etaindio hidrido konplexuagoak badiren.

Azido eta "protoiak"

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Oxidatzerakoan H2-ak H+ protoi bat ematen duela suposatu ohi da. Protoi horrek garrantzia duazidoetan non "protoi" izenaz positibokikargaturiko hidrogeno edo hidrogenoanioiez ari garen zeina H+ zeinuaz adierazten den. Ez da H+ atomo bakartirik existitzen hain deskonpentsatua baitago bere karga elektroiak dituztenatomoei itsasten zaiela. H+ protoiak disoluzioetan bere horretan existitzen ez direnez H3O+ forma hidratatua hartzen duela esaten da H3O+ak bere aldetik H9O4+ taldetxoak osatzen dituelarik.Uretan beste elementuak egon ezkero besteioi zenbait aurki liteke ere.

Lurrean arraroa den arrenunibertsoko H3O+a ioik arruntenetakoa dugu protonaturiko hidrogeno molekular izena jasotzen duelarik.

Ekoizketa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Laborategiko sintesia

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Laborategietan hidrogenogasaazido etametalen arteko erreakzioaren ondorioz lortzen da gehienetan, adibidezzink eta azidoen "protoien" arteko erreakziotik:

Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2

Aluminioa azido zeinbaseekin tratatu ezkero H2a ere lortzen da, ondoren azaltzen da baseekin gertatzen dena:

2 Al + 6 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 H2

Urelektrolisia hidrogenoa sortzeko beste bide erraz bat dugu nahiz etaenergia dexente galtzen den prozesuan. Elektrolisiakorronte batekpotentzial elektriko diferentzia duten bielektrodoen artean dagoen ura iragatean gertatzen da, korronte honen ondorioanodoanoxigeno gasa sortzen da eta hidrogeno gasakatodoan. Orohar katodoa platino edo beste metal inerte batek osatzen du, hidrogenoa bertan erre nahi bada anodoak ere metal inerte batek osatu beharko luke, budina adibidez. Elektrolisiaren errendimendu energetiko maximoa %80-94 inguruan dabil.

2 H2O (aq) → 2 H2 (g) + O2 (g)

2007 urteanaluminio etagalioak pilula moduan uretan hidrogenoa sor dezaketela antzeman zen. Prozesu hontanalumina sortzen da hidrogenoaz gain eta galioa nahiz eta oso garestia den (pilulan erdoil geruzik sor ez dadin erabiltzen da) berrerabiltzeko egoeran geratzen da. Aurkikuntza honek hidrogenoaerregai gisa erabiltzen lagun dezake hidrogenoa uretatik sortzea ahalbidetzen baitu hidrogenogasa gorde behar gabe.Gehiago jakin nahi ezkero egin klik hemen

Sintesi industriala

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Hidrogenoa era ugaritan lor baliteke ere hidrogenoaren ekoizketa industrialean garrantzi handia du prozesuaren prezioak helburua hidrogeno kopuru handia ekoiztu eta metatzea baita. Hidrogeno iturri industrial nagusiahidrokarburoak dira,karbono eta hidrogeno egitura duten substantzia hauetatik lortzen dagasa beraz. Hidrogeno industrial gehienagas naturaletik lortzen da. Tenperatura altuetan (700 °C eta 1100 °C inguru)ur lurrin etametanoaren arteko erreakzioak izaten dirakarbono monoxido (CO) eta H2 gasa sortzen delarik, erreakzio hori lurrunerreformatze katalitikoa da.[3]

CH4 +H2OCO + 3 H2

Ur lurrunean dagoen gainontzeko hidrogenoakarbono monoxidoaren bidez berreskura liteke berezikiburdin oxidokatalizadore bat erabiliz gero. Erreakzio haukarbono dioxidoa lortzeko ere erabili ohi da:

CO + H2O →CO2 + H2

Hidrokarburoen oxidazio partzial bidez ere lortzen da hidrogenoa:

CH4 + 1/2O2 → CO + 2 H2

Monoxido eta ur lurrun bidez esan bezala hidrogenoa lortu nahi bada ondorengo erreakzioa erabil liteke karbono monoxidoa sortu eta bide batez hidrogeno gehiago lortzeko, karbono iturriakokea izan ohi da,ikatz barietate berezi bat:

C +H2OCO + H2

Zenbaitetan hidrogenoa sortzen den prozesu berean kontsumitzen da, hau da rekonbinatzen da, beste produktuetatik bereizi aurretik.Amoniakoa sortzeko Haber prozesuan adibidez, hidrogenoagas natural bidez sortzen da ostera amoniakoa sor dadin (amoniakoa munduan gehien ekoizten den bostarren produktu kimikoa dugu).

Prozesu petrokimiko handietan hidrogenoa sortzen da, petroleoarenkrakingean adibidez, nahiz eta prozesu hauen helburua hidrogenoa ekoiztea ez den sortzen den kopurua nahiko handia da eta H2 hau bildu egiten da.Kloroa ekoiztekoelektrolisian ere hidrogenoa sortzen da.

Sintesi biologikoa

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

H2mikroorganismo ugarik izaten dituzten zenbait prozesu metabolikoanaerobikoren produktua dugu, gehienetanburdin edonikela duten enzimenkatalisia medio,entzima hauei hidrogenasa deritzaie. Enzima hauekerredox erreakzioa alderantziz katalizatzen dute biprotoi eta bielektroietatik H2 lortuz.

Organismofotosintetiko guztiekura jatorrizkoprotoi,elektroi etaoxigenoan desegiten dute argiarenenergia erabiliz.Chlamydomonas reindhardtiialgetan etacyanobakterietan besteak beste kloroplastoan dauden hidrogenasa enzima espezializatuek elektroi eta protoiak bat egiten dituzte nahiz eta prozesua ez den guztiz ulertzen. Cyanobakterietako hidrogenasakgenetikoki eraldatzeko saiakerak egin dira H2 gasa erraz ekoiztearren baita ingurune oxigenatuetan ere.

Naturak ere baditu hidrogeno gasa sortzeko beste bideak nahiz eta hain arruntak ez izan. Nitrogenasa entzimek H2 ekibalente bat sortzen duteamoniakora erreduzituriko N2 ekibalente bakoitzaren truke. Zenbait fosfatasa entzimek fosfotita H2ra erreduzitzen dute.

Aplikazioak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Sakontzeko, irakurri: «Hidrogenozko bonba»
Margarina hidrogenaturiko jatorri begetalekokoipea dugu

Industria kimiko eta petrokimikoa hidrogeno asko behar dute beren aktibidaderako. Hidrogenoaren aplikazio nagusiakerregai fosilenhobekuntzan etaamoniako ekoizketa dira. Industria petrokimikoan hidrogenoa hidrodesalkitazio, hidrodesufurizazio eta kraking prozesuetarako erabiltzen da.

H2ak baditu hala ere aurrekoez gain aplikazio gehiago, saturatu gabekogantzen saturazio handitzeko hidrogenazio agente bezala erabiltzen da, adibidezkoipeetatikmargarina bezalako produktuak lortzeko,metanol eta azido hidroklorikoa sortzeko ere erabiltzen da. Hidrogenoamineralen extrakzioan ere erabiltzen dametalen redukzioa burutzeko.

Hidrogenoisotopoak fusiobonba atomikoetan erabiltzen dira

Erreakziotan erabiltzeaz gain H2fisika etaingenieritzako zenbait atalek ere darabilte. Adibidez zenbaitsoldeatze sistemek hidrogenoa darabilte babes-gas bezala. Estazio elektrikoetan hidrogenoa erabili izan dageneradoreenrotoreak hoztekoeroankortasun termiko garaiena duengasa baita. H2likidoa ikerketa kriogenikoetan erabiltzen da besteak bestesupereroakortasuna aztertzeko. H2-arenairearena baino hamabost aldiz txikiagoa dendentsitatea duenezglobo etazeppelinak betetzeko gas bezala erabiltzen zenHindenburg zeppelin alemaniarraren leherketaren ondorioz aplikazio hau bertan behera geratu zen arte, hala ere hidrogenoaeguraldi etaatmosfera aztertzeko globoak betetzeko erabiltzen da gaur egun (pertsonik gabeko gailu automatikoekin betiere).

Hidrogenoarenisotopoek erabilpen konkretu zenbait badute.Deuterioa adibidezfisio etafusio nuklear erreakziotan erabiltzen daneutroi geldoen kontrol agente bezala.Deuterioa kimikan erabili ohi da erreakzio isotopikoen efektuak aztertzeko.Tritioa, erreakzio nuklearretan sortzen dena, hidrogenozko bonbetan erabiltzen da (H-bonba), baita marka erradiaktibo bezala kimikan edota margo autoluminiszenteetan (bere kabuz argiztatzen duten margoetan).

Hidrogenoarenekilibrio hirukoitzaren puntua nonpresio,tenperatura etadentsitate zehatz batzuetara hidrogenoaren hiru faseren arteko ekilibrioa ageri den ITS-90tenperatura eskalaren oinarri puntua dugu baita ere.

Hidrogenoa eta energia

[aldatu |aldatu iturburu kodea]

Hidrogenoa ez da oroharenergia iturri bat, soilikfusio nuklearraren kasuan esan genezake hidrogenoa energia iturri bat dela baina hidrogenoa ez da oraindik saiakeretatik kanpo fusio nuklearrerako erabiltzen (ikusiITER proiektua). Hidrogenoa biologikoki lortzea edotaelektrolisi bidez ekoizteak energia gehiago kontsumitzen du hidrogenoaren errekuntzak ematen duena baino.Erregai fosiletatik hidrogenoa lortzeak (metanotik adibidez) ordea energia gutxiago behar du errekuntzan sortzen dena baino, eta prozesuarenerrendimendua askoz hobea da. Hala ere hidrogenoa berrerabili ez litezkeen mediotatik sortzea ez da oso aproposa erregai fosilak bere baitan askoz errazago erabiltzen baitira. Ikerketa lerro bat sortu da gai horiek aztertzeko.[4]

Hidrogenoa energia gordailu lez erabiltzea asko aztertu den aplikazioa da,erregai fosilak ordezteko batik bat hidrogeno errekuntzak ez baituura besterik sortzen, hala ere arazoa hidrogenoaren lorpenean datza. Hidrogenoa erregai fosiletatik lortu ezkero hala ere kontaminazioa hidrogeno ekoizpen zentroetan soilik sortuko litzateke tratamendu aproposago bat eman dakiokeen lekuan eta horrela ingurunera ixuritako kutsadura asko murriztu liteke, adibidezmetanotik hidrogenoa lortzerakoan sortzen denkarbono dioxidoa (CO2) metatu eta kimikoki eralda liteke atmosferara ez isurtzearren. Guzti honek arazo bi ditu: lehena erregai fosiletan oinarritutako mundu baten ekonomia eta egitura errotik aldatzea da hidrogenoan oinarritutako batengatik aldatzeko. Bigarren arazoa hidrogenoaren aberastasun energetikoan datza ez baita erregai fosilak bezain energetikoa.

Hidrogenoa dagoeneko erabiltzen da, esaterako espazio-ontzietarako erregai gisa. Gasolinarekin alderatuta energia-dentsitate handiagoa duenez bolumen txikiagoa behar da energi kopuru berdina lortzeko. Alde horretatik, esaterako, egokia izan daiteke ibilbide luzeko garraioan. Eta industria deskarbonizatzeko, jakina, haren konbustioak ez baitu CO2-rik sortzen, ur-lurruna baizik. Erronka tekniko asko ditu oraindik gainditzeko, besteak beste, luzerako biltegiak, segurtasuna eta hidrogenoa uretik banatzeko erabiltzen diren elektrolizagailuek behar duten energia kantitatea.[5][4]

  • Sinboloa: H
  • Atomoa: H2
  • Aurkitzailea: Henry Cavendish
  • Urtea: 1766
  • Jatorria: Metalezko limadurak eta azido batzuen nahasketa da
  • Unibertsoko gehienezko materia da
  • Egoera naturala: Gasa
  • Fusio puntua: -258 °C
  • Uraren konponente bat da. (H2O: 2 hidrogeno-atomo eta 1 oxigeno)

Erreferentziak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
  1. (Ingelesez) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán eta Santiago Alvarez: «Covalent radii revisited», inDalton Transactions, 2008, 2832 – 2838. orrialdeak.
  2. (Ingelesez) Broad, William J. (1991-11-11).«Breakthrough in Nuclear Fusion Offers Hope for Power of Future»,The New York Times.
  3. Gondra, Ane; Araneta, Maialen; Campillo-Robles, Jose Miguel. (2021-04-20). «Gaur egungo hidrogeno-ekoizpena: metanoaren ur-lurrun bidezko erreformatzea» EKAIA EHUko Zientzia eta Teknologia aldizkaria (41)  doi:10.1387/ekaia.22379. ISSN2444-3255. (kontsulta data: 2022-09-30).
  4. abDorronsoro, Iñaki. (2021-11-26). «Hidrogenotik bioekonomiara (Htik BIOra). Ekonomialari Euskaldunen II. Biltzarra. Htik BIOra :: ikasi :: Udako Euskal Unibertsitatea» www.ueu.eus (Udako Euskal Unibertsitatea.) (kontsulta data: 2021-11-26).[Betiko hautsitako esteka]
  5. Magro Eizmendi, Imanol. (2021-11-27). «Hidrogenoa bertan da» Berria (kontsulta data: 2021-11-27).

Kanpo estekak

[aldatu |aldatu iturburu kodea]
Autoritate kontrola


"https://eu.wikipedia.org/w/index.php?title=Hidrogeno&oldid=10521674"(e)tik eskuratuta
Kategoriak:
Ezkutuko kategoriak:

[8]ページ先頭

©2009-2026 Movatter.jp