El Hidrógeno _ Estalella 2

27/5/2015 Elhidrgeno|Estalella2.0

http://estalella20.net/2012/04/lhidrogenestalella/?lang=es 1/12

El h idrgeno

744. Todos los cidos cont ienen hidrgeno. Para obtener elhidrgeno del cido sul frico o del cido clorhdrico, se tratanestas substancias conz inc.

En un vaso, medio l leno de agua, mantendremos boca abajo yl leno de agua un tubo de ensayo, echaremos un retazo de z inc, yluego un poco de cido sul frico. Pronto del retazo de z inc sedesprendern gran nmero de burbuj i tas , que procuraremosrecibir en el tubo de ensayo, con lo que ste se ir vaciando deagua y l lenndose del gas que formaba las burbujas ( f ig . 676) . Eldesprendimiento de burbujas gaseosas se acelera echando al vasounpocodesul fatodecobredisuel to enagua.

El gas producido es e l hidrgeno, catorce veces menos denso queel aire . Como en vir tud de tan exigua densidad t iende a f lotar enel aire , para que el tubo permanezca l leno de hidrgeno alsepararlodel aguadel vaso, tendremosquesostenerlobocaabajo.

Acercando entonces la boca del tubo a una l lama, e l hidrgenoardercon l lamamuypoco luminosa( f ig . 677) .



745. Si al real izar e l experimento del prrafo anterior , cuandoest el tubo a medio l lenar de gas, lo ret iramos del vaso, e l aguaque todava ocupaba parte del tubo caer y ser reemplazada poraire pero este aire y e l hidrgenoque l lenaba la otra porcindeltubo formarn una mezcla gaseosa explosiva y al aproximar a labuj a la boca del tubo, en vez de aparecer una tranqui la l lama,saldr una bocanada de fuego y se producir una ruidosaexplosin, inofensiva s i se procurano recibir en el rostro o en lasmanos la l lamaradaardiente .

746. La obtencin del hidrgeno se puede conseguir de unamaneramenos tosca y ms cmodamediante una botel la en la quese pone una regular cant idad de retazos de z inc cubiertos poragua acidulada con cido sul frico cerrndola con un tapnatravesado por un pequeo tubo abierto por ambos extremos, poreste tubosale enchorroel hidrgenoproducidoen la botel la .

Este hidrgeno puede recibirse en seco en un tubo de ensayo,superpuesto a la boca externa del tubo ( f ig . 678): al cabo de unrato, se aproximar el tubo a una l lama: s i ocurre explosin, esseal de que el hidrgeno aun sale de la botel la mezclado conaire . Se repet ir esta prueba con el tubo hasta que no ocurraexplosiny e l gasque lo l leneardacon l lama tranqui la: entonces,y slo entonces, encenderemos directamente el chorro de gas quesale de la botel la ( f ig . 679) . Dehacerloantes se correrael r iesgode provocar la explosin de una mezcla de aire e hidrgeno en elinterior de la botel la , con el consiguiente es tal l ido de la misma,proyeccinde sus fragmentosy gravs imopel igrodeheridasy aundemuerte parael operadory los espectadores .



747. El hidrgeno al arder forma agua. El agua est formada dehidrgeno y oxgeno, y e l hidrgeno al arder toma del aire e loxgeno necesario para formar agua. Cuando se quema elhidrgeno en el tubo que se ha l lenado en seco, e l tubo quedaempaado, porcondensarsesobresus paredesel agua formada.

Cubriendo con un vaso seco y fr o la l lama de hidrgeno, e l vasose empaa, y l legan a formarse gotas de agua bastantegruesas( f ig . 680) .

Comentarios del libro Ciencia recreativacomentadaPorJosepDuranCarpintero

744 a 747. Que todos los cidos cont ienen hidrgeno es unaafirmacin contundente y c ier ta para la poca, pero queactualmentese puedematizar .

La pr imera teor a senci l la sobre cidos y bases fue desarrol ladapor Arrhenius en 1884. Segn esta teor a , todos los cidoscont ienen iones hidrgeno posi t ivos y las bases iones hidrxidonegat ivos, y es seguramente en esto en lo que se basa estaaf i rmacin. Pero la teor a de Arrhenius t iene dos problemas. Enprimer lugar , no t iene en cuenta e l papel del disolvente (que se hacomprobado que t iene bastante importancia) , y en segundo lugar ,no puede expl icar por qu hay sales que son cidas aun noteniendo iones hidrgeno, y otras que son bsicas no teniendoioneshidroxi lo .

Con poster ior idad Brnsted y Lowry proponen una teor a que



recoge el papel del disolvente . Segn esta teor a , propuesta en1923, los cidos son donadores de protones ( iones hidrgenocargados posi t ivamente) , mientras que las bases son aceptoras deprotones. Esta teor a se ut i l iza en la actual idad para expl icar e lcomportamiento cido o bsico de la mayora de sustancias y encualquier disolvente , sobretodo el agua. Pese a es ta val idez, haydeterminados compuestos que t ienen un comportamiento de cidoo de base que no se puede expl icar mediante es ta teor a , porejemplo el de aquel los en que no hay t ransferencia de hidrgeno.Para estos casos se ut i l iza la teor a de Lewis , de pr incipio dels iglo XX. Lewis def ine un cido como un aceptor de electrones yuna base como un donador de electrones ( los tomos estnformados pr incipalmente por t res t ipos de par t culas subatmicas:neutrones y protones en el ncleo, y e lectrones en el exter ior . Losprotones t ienen carga posi t iva, los e lectrones, negat iva, y losneutrones, neutra) .

El experimento sugerido a cont inuacin(744) es una reaccininteresante entre e l z inc y un cido di luido, que todava se ut i l izaen la actual idad para obtener pequeas cant idades de gas . Se t ra tade una reaccindenominada redox, en la que se producen cambiosen los es tados de oxidacin de determinados elementos. En estecaso en concreto, e l protn contenido en el cido clorhdr icodisminuye de estado de oxidacin, de +1 a 0 , mientras que el z incaumenta, puestoquepasade0a +2.

Este experimento s i rve para demostrar tambin que el hidrgenoes ms l igero que el a i re . Para e l lo hace fal ta l lenar un tubo deensayo con agua, invert ido y sumergido en agua, y capturar en llas burbujas de hidrgeno que se comenta en el experimento746(f igura678) , y conectar un tubodecaucho (actualmentepodraser deplst ico) dir igidoa la bocadel tubodeensayo.

Lo de acercar una l lama es muy poco recomendable: actualmentese evi ta tanto como sea posible la presencia de l lamas en loslaborator ios qumicos.

Si e l experimento anter ior es poco recomendable , todava lo esmenos el 745, puesto que la ignicin de una mezcla entrehidrgeno y oxgeno genera una reaccin violenta entre ambosgases .



Elmontaje de los experimentos746y747es correctopara obteneruna corr iente de hidrgeno, y muy parecido al que se ut i l izar a enla actual idad. Pese a es to , e l experimento en s t iene un r iesgodemasiado elevado (se reconoce que s i no se hace bien puedeproducir una violenta explosin que puede l legar a causar lamuerte del operar io) . Con las medidas de seguridad adecuadas, e lexperimento propuesto en el punto 747 es interesante para vercmo la combust in del hidrgeno en presencia de oxgeno (delaire) dacomoproductoagua, y se desprendecalor . Por e l lo hayungran inters por es tudiar e l hidrgeno comocombust ible . Ya se haut i l izado en vuelos espaciales y en algunos vehculos urbanos,pero todava se plantea el problema de su almacenamiento, puestoqueel hidrgenoes ungas a temperatura ambiente .

ComentariosdelaC4DUdGPorPepAntonVietaCorcoy

A los qumicos de hoy en da tambin nos interesa el es tudio deeste gas , e incluso lo vemos como una posible e interesante fuentede energa . Ahora bien, segn la react ividad que el propio Dr.Estalel la descr iba del gas diatmico, puede ser muy pel igrosol levar un recipiente repleto de este gas en el coche veamos, s ino, lo queocurr i en1937enAmricadel Norte .

Durante e l pr imer tercio del s iglo XX, los dir igibles r gidos(dir igibles con estructura r gida que sost iene un globo de gas nopresurizado) fueron un medio de t ransporte humano. La casaalemanaLuftschiffbau Zeppel in fue la constructora ms famosa dedir igibles de este t ipo, por lo que tambin los conocemos bajo elnombre de zeppel in . Y, desafor tunadamente, e l que ha pasado a lahis tor ia es e l Hindenburg, un lujoso e inmenso zeppel in (245m delargo y 41m de dimetro) que, a l cabo de un ao de haber nacidoen la casa alemana y despus de unos sesenta vuelos exi tosos,murientre l lamasen los EstadosUnidosdeAmrica.



Eran las 7 de la tarde del 6 de mayo de 1937 cuando, despus deun exi toso vuelo t ransat lnt ico de Frankfurt a New Jersey en slo2das (cuando los mejores barcosde la poca lo hacanen5das) ,con 97 personas a bordo (36 pasajeros y 61 del equipo detr ipulacin) , en plenas maniobras de aterr izaje , e l zeppel inHindenburg sufr i un problema que ser a i r remediable . Ya en laBase Aeronaval de Lakehurst , New Jersey, y a slo 200 m deal tura , se produjo un escape de hidrgeno de una de las inmensas16 bolsas que contena la aeronave para su sustentacin. Estehecho era muy pel igroso, debido a la a l ta inf lamabil idad delhidrgeno (H ) y, sobretodo por las descargas e lctr icas quesal taban de la superf ic ie de la nave cargada de electr ic idadestt ica . El Hindenburg se encendiyenmenosde1minutoquedabsolutamente destruido con un t rgico balance de 36 muertos .sta es la grabacindel terr ible accidente:

E l H i nd e nb u r g e n l lam as e n la B a se Ae r onav a l d e Lake hu r s t , New Je r se y .Im age n , h t tp : / / www .a i r sh i p s .ne t / h i nd e nb u r g/ d i sa s t e r

2



Desde el punto de vis ta c ient f ico, fci lmente podemos averiguarla reaccin qumica que tuvo lugar en el accidente y es tudiar la , yaquepodra ser la respuesta a l granretoenergt ico.

Tal como se ha comentado, e l Hindenburg, en el inter ior de unaestructura r gida de duraluminio, contena 16 bolsas l lenas dehidrgeno (un total de 200000 m del gas no presurizado) para susustentacin, aprovechando la menor densidad del H respecto a ladel a i re . El accidente tuvo lugar debido a la a l ta react ividad delH , gas inf lamable. La al ternat iva segura es e l uso del hel io , ungas noble , iner te , y por tanto no react ivo ante una l lama (hoy enda ut i l izado para hacer levi tar globos e incluso los zeppel inmodernos) . Cabedestacar queel Hindenburghaba s idoproyectadopara contener He, pero en la poca de la casa Zeppel in tuvieronque sust i tuir e l gas noble por e l , tambinmenos denso que el a i re(e incluso menos denso que el propio He) , pero potencialmentepel igroso, hidrgeno.

H : 0 .08988g/L

He: 0 .1786g/L

Aire: 1 .225g/L

Pero, cul es la reaccin qumica que se produjo en elaccidentedel Hindenburg?

La fat dica chispa gener suf ic iente energa para que sedesencadenarauna reaccinqumicaque l ibera mucha energa , una

3

2

2

2



reaccin exotrmica. Se t ra ta de la reaccin inversa a laelectrl is is . Pero, para entenderla bien, es necesar io empezar porrepasar e l procesoelectrol t ico.

Un proceso electrol t ico, ta l como indica la e t imologa de lapalabra, es una reaccinde rotura ( l is is ) por e lectr ic idad(electro ) .En la e lectrl is is del agua t iene lugar la rotura de 2 molculas deaguapara dar 2 deH y1deoxgeno (O )( por e l pasodecorr ienteelctr ica por unasolucin) , segn la reaccin:

Como hemos comentado, es ta reaccin de electrl is is requiereenerga , no se t ra ta de una reaccin espontnea. Tenemos queintroducir dos electrodos a la solucin y conectar los a una fuentecorr iente segnel esquema:

Yel proceso inversoal comentado, es decir la e lectrl is is inversa ,t iene lugar por reaccinentre e l hidrgenoyel oxgeno, para dar

aguayenerga . Este procesodeformacindel aguaes muyexotrmico. La l iberacindeenerga en la reaccinquedapatente

en las terr ibles imgenes tomadasaquel 6 demayode1937.

2 2



Ahora bien, es ta energa acumulada en el hidrgeno y l iberada deforma descontrolada en el accidente que hemos comentado ascomo en los experimentosmostrados, podra ser aprovechada. Vedlas s iguientes grabaciones, en las que muestro el potencial delhidrgeno en el re to energt ico a es tudiantes de Secundaria yUniversidad:



La energa acumulada en el hidrgeno puede ser l iberada de unaforma razonable y ut i l izada para hacer funcionar un motorelctr ico gracias a la reaccin de electrl is is inversa l levada acabo en una celda electrol t ica . Gracias a es te proceso podemoshacer girar e l e je de un motor e lctr ico, e l cual hace girar e l e jeentre dos ruedas de un coche, ta l como vemos en la s iguientegrabacin en un pequeo protot ipo de coche elctr ico con celdaelectrol t ica incorporada:

Anno tenemos la solucinal granretoenergt ico(nadams le josde la real idad) . Sin embargo, es te puede ser un pr imer paso paradarnos cuenta de que las reacciones de combust in decombust ibles fsi les pueden ser sust i tuidas como proceso deobtencindeenerga .



Llevar un depsi to de hidrgeno en el coche para hacer loreaccionar con el oxgeno de la a tmsfera es evidentementepel igroso (el hidrgeno no puede ser t ransportado en fase l quidacomo la gasol ina, s ino en forma de gas) y por ese motivo muchosinvest igadores es tamos estudiando la manera de almacenarhidrgeno para l levar lo escondido, con su al ta react ividadapagada, hasta e l mismomomentoenquehayadeut i l izarse .

Lamisma reaccin que hizo girar el rumbo de la navegacinarea, podra ser la clave para virar el de la navegacinterrestre.

Por tanto, despus de casi 100 aos de la edicin de CienciaRecreat iva del Dr. Estalel la , miramosms al l viendo un posiblee interesante futuro para e l hidrgeno. Puede que dentro dealgunos aos, cuando en un garaje se combinen el hidrgeno y eloxgeno para generar energa y encender e l motor e lctr ico de uncoche, un abuelo expl ique a su nieto el terr ible accidente que hizogirar e l rumbo de la navegacin area. Un terr ible accidentedebido a una reaccin qumica descontrolada. La misma reaccinqueentoncesestar a l imentandoel motor desupropiocoche.

Referencias y ms info:

ht tp: / /www.airships .net /hindenburg/disasterht tp: / /www.elmundo.es/elmundo/2012/graf icos/may/s1/hindenburg.htmlht tp: / /en.wikipedia .org/wiki /LZ_129_Hindenburg#ci te_noteMacgregor7



Licencias y derechosdeautor

El Hidrógeno _ Estalella 2

Documents

Transcript of El Hidrógeno _ Estalella 2