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Definición de Hidrógeno

 (De hidro- y -geno); sust. m. [Nota: Su símbolo es H].

1. Elemento químico, gaseoso, inodoro, incoloro e insípido, muy reactivo, combustible, muy ligero, y muy abundante en la naturaleza. Es el más simple de los elementos químicos, tiene como número y peso atómicos 1 y 1,00794 uma, respectivamente.

 [Química]

Elemento químico situado en la cabecera del Grupo 1 de la tabla periódica, grupo de los metales alcalinos, aunque sus propiedades son intermedias entre las de este grupo y las del grupo de los halógenos. Su símbolo químico es H, su número y peso atómicos son, respectivamente, 1 y 1,00794 uma. En condiciones normales se presenta como un gas diatómico (H2), incoloro, inodoro e insípido. Es el más ligero de los elementos, posee un punto de fusión de -258,975 ºC, un punto de ebullición de -252,732 ºC y una densidad de 0,0899 g/l.

Resumen de propiedades físico-químicas

Posición en la tabla periódica: Grupo 1.
Clasificación: no metales.
Número atómico: 1.
Peso atómico: 1,00794 uma.
Capas de electrones: 1. Configuración: 1s1. Electrones de valencia: 1s1.
Valencias: -1,+1.
Estructura cristalina: hexagonal.
Estado en condiciones estándar de presión (760 mmHg) y temperatura (298,15 K): gas.
Aspecto: gas incoloro, inodoro, insípido y extremadamente inflamable.
Radio atómico: 0,79 Å.
Radio iónico: 0,012 Å.
Radio covalente: 0,32 Å.
Volumen atómico: 14,4 cm3/mol.
Densidad a 300,15 K y 1 atm: 0,0899 g/l.
Punto de fusión: -258,975 ºC.
Punto de ebullición: -252,732 ºC.
Entalpía de fusión: 0,059 kJ/mol.
Entalpía de vaporización: 0,449 kJ/mol.
Electronegatividad: 2,2 Pauling.
Primer potencial de ionización: 13,598 eV.
Conductividad térmica: 0,001815 W/(cm.K).

Descubrimiento

En el siglo XVI, el naturalista y alquimista Paracelso, en el desarrollo de sus estudios sobre las aplicaciones de los metales y de sus sales en medicina, apreció la emisión de un gas que se desprendía siempre que un metal se disolvía en el seno de un ácido. A principios del siglo XVII, Turquet de Mayerne, afirmó que se trataba de un gas inflamable y se le confundió con otros gases de las mismas características (hidrocarburos, monóxido de carbono…), ya que se suponía que todos ellos contenían un principio común, el flogisto, acompañado de cantidades variables de otras materias.

Finalmente, en 1766, el químico y físico Henry Cavendish lo diferenció de los restantes gases inflamables a partir de medidas de densidad; para lo cual, disolvió distintos metales (estaño, hierro y zinc) en un ácido diluido y comprobó que la cantidad de gas emanado era distinto en cada caso, si bien, se equivocó al suponer que el gas provenía del metal y no del ácido. En 1781 confirmó, además, que el agua se encontraba formada por ese gas, razón por la cual Antoine Laurent Lavoisier, lo bautizó como hidrógeno, nombre de etimología griega que quiere decir generador de agua, término que se conserva hasta nuestros días.

Los isótopos más pesados del hidrógeno, deuterio y tritio, se descubrieron en 1931 y 1935, respectivamente. El primero de ellos le valió al norteamericano Harold Clayton Urey la concesión del Premio Nobel de Química, en 1934.

Isótopos

La norma general es dar a todos los isótopos el mismo nombre que al elemento, indicando, únicamente, su número másico para diferenciarlos; sin embargo, en el caso del hidrógeno los isótopos reciben nombres distinto. Todos poseen un protón en el núcleo, al que acompañan uno (protio, 11H), dos (deuterio, 21H) o tres (tritio, 31H) neutrones.

Isótopos naturales

Isótopo Peso atómico Abundancia Vida media

1H 1,007825 99,985% Estable
2H 2,01410 0,015% Estable

Isótopos artificiales

Isótopo Abundancia Vida media Decaimiento

3H Sintético 12,33 a Emisión - 3He

Propiedades

A temperatura ambiente es un gas diatómico (H2), incoloro, inodoro, insípido y difícilmente fusible. En la tabla periódica se sitúa como cabeza del primer grupo, sin embargo, sus propiedades son intermedias entre las de este grupo y las de los halógenos.

En estado líquido, obtenido por vez primera por Sir James Dewar en 1898, presenta una ligera coloración azulada, que desaparece al solidificarse. En 1973, un grupo de investigadores rusos produjeron hidrógeno metálico a 2,8 Mb y 20 K, con una variación de densidad de 1,08 a 1,3 g/cm3, en el punto de transición. Un año antes, un grupo de científicos californianos había informado de un experimento similar en el que la transición se llevaba a cabo a 2 Mb de presión. Este hidrógeno metálico puede ser metaestable y superconductor a temperatura ambiente.

Cuando dos átomos de hidrógeno se unen para formar una molécula los espines electrónicos han de girar antiparalelamente para que los átomos se mantengan unidos, sin embargo, sus espines nucleares pueden girar con una orientación paralela o antiparalela, lo que genera, respectivamente, orto y para-hidrógeno. A temperatura ambiente el orto-hidrógeno es tres veces más abundante; con el aumento de la temperatura se eleva su proporción, mientras que, si la temperatura disminuye aumenta la cantidad de para-hidrógeno. Ambas formas presentan diferentes estados energéticos y, por tanto, diferentes propiedades; de hecho, el punto de ebullición de la forma para es 0,1 ºC menor que el de la forma orto.

La molécula de hidrógeno es apolar, lo que explica su escasa solubilidad en agua. Algunos metales (platino, cobalto, níquel, hierro, paladio) tienen la capacidad de adsorber hidrógeno; en el caso del paladio el hidrógeno adsorbido puede ser 850 veces el volumen del metal. Debido a su pequeño tamaño se difunde con facilidad a través de los metales y del cuarzo.

Es el elemento más ligero y presenta la mayor conductividad térmica y coeficiente de difusión de todos los gases. Muestra un fuerte carácter reductor, característica que se emplea para extraer los metales a partir de sus óxidos.

Se asocia tanto con elementos metálicos (enlace iónico) como con elementos no metálicos (enlace covalente). También forma lo que se conoce como puentes de hidrógeno, cuando está unido con elementos muy electronegativos, especialmente con el oxígeno o el flúor y, en menor medida, con el cloro o el nitrógeno.

Si la diferencia de electronegatividad entre el hidrógeno y el elemento con el que se une es muy grande el enlace covalente se polariza y, si el medio es favorable, se puede producir la ruptura del mismo con liberación de los iones correspondientes. Precisamente una propiedad que caracteriza a los ácidos es su disociación

La reacción con el flúor es muy violenta, incluso a muy bajas temperaturas, sin embargo, las reacciones con los restantes elementos requieren la presencia de un catalizador o un aumento de temperatura para disociar la molécula de hidrógeno. La producción de agua (H2O), a partir de la combinación de oxígeno e hidrógeno, precisa que la temperatura se eleve por encima de los 700 ºC o que actúe un catalizador, como el paladio o el platino. También en presencia de un catalizador se une al nitrógeno para formar amoniaco (NH3); al azufre, para formar sulfuro de hidrógeno (H2S) y a los halógenos, para generar los correspondientes haluros de hidrógeno (XCl). La reacción con compuestos orgánicos insaturados conduce a la saturación de los enlaces múltiples.

Fuentes

Después del Big Bang solamente había cantidades significativas de hidrógeno y helio, a las que acompañaban trazas de elementos ligeros, como el litio. Los elementos pesados se formaron más tarde, a partir de éstos, en el interior de las estrellas, mediante reacciones de fusión nuclear; el proceso de formación recibe el nombre de nucleosíntesis.

Es el elemento más abundante en el universo, donde constituye, aproximadamente, el 75% de su masa total. Está presente en el Sol y en las estrellas, a las cuales aporta energía al transformarse en helio por fusión nuclear. Se cree que es el componente principal de planetas gaseosos, como Júpiter, en cuyo núcleo, gracias a las presiones reinantes, existe en estado metálico. En la atmósfera terrestre es poco abundante porque, debido a su ligereza, se libera de la acción del campo gravitatorio terrestre y escapa al espacio.

En la corteza terrestre existe en una proporción del 0,14% en peso, siendo el agua el compuesto más abundante del hidrógeno, si bien no es el único, ya que forma parte de la materia viva en una amplia variedad de sustancias orgánicas, así como de la materia mineral.

En estado libre puede hallarse en pequeña concentración en el gas natural y en los gases que emanan en las erupciones volcánicas.

Obtención

El método empleado depende de la cantidad y pureza necesarias, así como de las materias primas disponibles. Una cantidad moderada se puede lograr mediante la hidrólisis de hidruros metálicos:

CaH2 + 2H2O  Ca(OH)2 + 2H2

por este procedimiento se recoge el doble del hidrógeno contenido en el hidruro.

El hidrógeno producido en laboratorio al hacer reaccionar ácido clorhídrico o sulfúrico con metales, como el zinc, muestra trazas de elementos volátiles (hidruros) procedentes de las impurezas presentes en los metales. Éstas suelen ser eliminadas al hacer atravesar el hidrógeno gaseoso por una solución fuertemente oxidante (por ejemplo: de permanganato potásico):

H2SO4 + Zn  ZnSO4 + H2

2 HCl + Zn  ZnCl2 + H2

Los procesos industriales generan hidrógeno bien como producto secundario (en ciertas reacciones de fermentación, en el refinado del petróleo, etc.), o bien como producto final. La mayoría de las industrias lo producen para consumo propio. En una planta de producción pequeña los generadores tienen una capacidad que oscila entre los 100 y 4.000 m3/h, si la producción es media la capacidad se sitúa entre los 4.000 y 10.000 m3/h, por último, las plantas que lo producen en grandes cantidades poseen generadores con capacidades muy elevadas, entre los 104 y 105 m3/h.

Hasta la década de 1940, la producción industrial de hidrógeno se basaba en la reacción de vapor de agua sobre carbón vegetal o mineral incandescente:

H2O + C  CO + H2 (gas de agua)

La electrólisis de agua acidificada, utilizando electrodos de platino, es una fuente conveniente de hidrógeno y oxígeno. Si lo que se desea es abundante cantidad de hidrógeno de gran pureza (99,95%) se recurre a la electrólisis de disoluciones acuosas calientes de hidróxido de bario aplicando electrodos de níquel. Este procedimiento es muy costoso, sin embargo, llega a ser rentable a gran escala cuando está integrado en industrias de tratamiento de productos cloroalcalinos.

El método de mayor importancia en la producción industrial del hidrógeno es la reacción catalítica de hidrocarburos en estado vapor. La reacción de hidrocarburos sobre níquel a altas presiones y temperaturas (650-950 ºC), da como resultado la emisión de dióxido de carbono e hidrógeno según las reacciones:

CnH2n+2 + n H2O  n CO + (2n+1)H2
CnH2n+2 + 2n H2O  n CO2 + (3n+1)H2

Otro método es la oxidación parcial no catalítica de hidrocarburos a elevadas temperaturas. Este proceso requiere un aporte continuo de reactivos y un sistema de recuperación del calor emitido por los gases efluentes. A diferencia del proceso anterior, en este la reacción exotérmica:

CnH2n+2 + (n/2) O2  n CO + (n+1) H2

Se puede lograr para-hidrógeno, prácticamente puro, por adsorción de hidrógeno sobre carbón a temperaturas cercanas a los -225 ºC.

Usos

Tiene múltiples aplicaciones industriales en la síntesis de diversos de compuestos; también se emplea en investigación y como combustible o agente propulsor de vehículos espaciales.

Gracias a su baja densidad fue usado, desde principios del siglo XX hasta la Segunda Guerra Mundial, en la elevación de globos aerostáticos y dirigibles; sin embargo, después de diversos accidentes debido a que es muy inflamable, se sustituyó por helio, gas más pesado pero de enorme estabilidad. En la actualidad, estos aparatos funcionan con el aire caliente que proporcionan unos quemadores situados en la boca del globo.

Precisamente por ser un gas muy inflamable se emplea, combinado con oxígeno o flúor, como combustible primario en vehículos espaciales y misiles nucleares. La reacción entre el hidrógeno y el oxígeno genera vapor de agua, una sustancia no contaminante, lo que hace plantearse el hecho de emplearlos como fuentes de energía.

También se utiliza como refrigerante de motores eléctricos y, en el laboratorio, el hidrógeno líquido resulta imprescindible en estudios de superconductividad y criogenia, donde se necesitan condiciones cercanas al cero absoluto.

La disociación de la molécula de hidrógeno requiere un aporte energético que se proporciona elevando la temperatura. Esta reacción es reversible y cuando los átomos de hidrógeno se combinan de nuevo para formar la molécula, se desprende la energía antes absorbida. Irving Langmuir se basó en este hecho para construir un soplete de hidrógeno atómico. La elevada temperatura que genera la combustión del hidrógeno con oxígeno puro (1.000-2.400 ºC) se aprovecha para el corte y soldadura de metales.

Por su carácter reductor, el hidrógeno, se aplica en metalurgia para obtener metales de gran dureza, para extraer hierro por reducción de menas ricas en este metal, así como wolframio y molibdeno a partir de sus óxidos. Si el producto de partida es el óxido de un metal se hace pasar una corriente de hidrógeno a través de un arco eléctrico, para conseguir la disociación de las moléculas de hidrógeno; los átomos de hidrógeno chocan contra la superficie del metal y se recombinan, desprendiendo la energía que habían absorbido con anterioridad, la cual sirve para fundir el metal. Puesto que el metal fundido está rodeado de hidrógeno no puede reaccionar con el oxígeno del aire.

Actualmente, dos tercios de la producción de hidrógeno se emplean en la síntesis industrial del amoníaco según el método de Haber; en el cual se hace reaccionar con nitrógeno en presencia de catalizadores, a presiones cercanas a las 1.000 atmósferas y los 500 ºC:

N2 + 3 H2  2 NH3

En la industria alimenticia se hidrogenan los aceites vegetales (aceite de palma, de coco, de cacahuete) para transformarlos en grasas sólidas o mantecas, con ayuda de níquel como catalizador.

Los procesos de hidrogenación se emplean, además, en la industria farmacéutica y en química orgánica. Reacciones comunes son: la reducción de aldehídos, ácidos grasos y ésteres en sus correspondientes alcoholes; la hidrodesalquenación del benceno y la conversión del fenol en ciclohexanol; y la reducción de los compuestos nitrogenados en aminas. Destaca la producción de metanol mediante su reacción con el monóxido de carbono, que, en presencia de catalizadores (óxido de cromo y cinc) y a unas condiciones de presión de 275-350 atmósferas y temperatura de 300-375 ºC, se obtiene según la fórmula:

CO + 2H2  CH3OH

En el refinado del petróleo existen multitud de procesos basados en reacciones de hidrogenación. Los más destacados son: la hidrodesulfuración, que reduce la concentración de azufre en gasolinas, querosenos y gasóleos; la isomerización e hidrotratamiento, que aumenta el octanaje de los carburantes; el hidrorefino e hidroacabado, con los que, respectivamente, se obtienen y mejoran los lubricantes; y el hidrocraqueo o hidrocraking, mediante el cual se refinan todos los productos de las gasolinas pesadas.

Se ha considerado el desarrollo de una economía complementada por la utilización del hidrógeno (obtenido mediante energía solar y nuclear); no obstante, la falta de concienciación social, los elevados costes de investigación y su elevado precio respecto a los combustibles actuales, son, entre otros, algunos de los problemas que presenta. La venta de tritio está muy restringida y resulta muy caro, mientras que el deuterio (en estado gaseoso) y el agua pesada, pueden obtenerse con mayor facilidad al precio de 1 dólar por litro y 1-6 dólares por gramo, respectivamente.

La fusión de átomos de hidrógeno para conseguir átomos de helio genera una gran cantidad de energía, este hecho ha impulsado las investigaciones sobre procesos de fusión termonuclear y fusión fría de hidrógeno, para ser explotadas como una fuente de energía limpia. Los reactores tipo Tomakak son los únicos en los que se ha conseguido la fusión nuclear durante breves experimentos; no obstante, la investigación de sus posibilidades es un campo aún abierto en el que se sigue estudiando el comportamiento del hidrógeno en estado plasma gas de hidrógeno ionizado). Para ello se hace necesaria la construcción de instalaciones de fusión tipo estelarátor, como la TJ II, diseñada en España por el CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) o las existentes en Japón y Alemania. (Véase Fusión nuclear).

Otra manera de obtener energía a partir del hidrógeno es mediante las celdas de combustible, las cuales producen la reacción electroquímica de los combustibles convencionales con el oxígeno, preferiblemente proveniente del aire. En las celdas de electrolito de carbonato fundido y combustible de hidrocarburo reformado se lleva a cabo la siguiente reacción:

H2 + ½ O2  H2O

Operan entre los 500 y 700 ºC, generalmente con electrodos de níquel poroso. El principal inconveniente de estas celdas es su escasa resistencia, debido a la inestabilidad de la cerámica que contiene el electrolito, la pérdida de área reactiva y de porosidad del electrodo y el mal contacto entre el electrodo y el electrólito.

Importancia biológica

El hidrógeno constituye uno de los once elementos mayoritarios que componen la materia viva. Con él se construyen todas las biomoléculas presentes en todos los seres vivos, incluyendo el agua, que es el compuesto más abundante del hidrógeno y el medio en el que se originó la vida. También está implicado en el mantenimiento de estrucutras moleculares tan importantes como el ADN, la molécula portadora de la información genética, cuyas bases nitrogenadas están unidas por puentes de hidrógeno, muy flojos, que permiten a las dos cadenas de ADN separarse fácilmente. Además, por sí solo o combinado con otros elementos de la tabla periódica, el ión hidrógeno da lugar a sustancias inorgánicas que cumplen funciones de vital importancia en la fisiología celular.

El hidrógeno estaba ya disponible, de alguna forma, en la atmósfera y en las aguas de la Tierra primitiva, junto con otros cuatro elementos (oxígeno, carbono y nitrógeno), que hoy constituyen más del 95% de los tejidos vivos. La combinación espontánea entre ellos daría lugar a la formación de compuestos orgánicos, a partir de los cuales se desarrolló la vida.

En el agua, el ión hidrógeno se encuentra siempre hidratado y se representa como H3O+ o simplemente como H+, y la concentración de protones en disolución acuosa se mide en la escala de pH, de manera que pH = -log [H+]. Una disolución neutra tiene un pH = 7; valores superiores corresponden a una disolución básica y valores inferiores a una disolución ácida. Casi todas las reacciones químicas de los seres vivos tienen lugar bajo una estrecha franja de pH, alrededor de la neutralidad; por ello, el mantenimiento constante de los valores de pH en un organismo es necesario, y lo consiguen por medio de tampones biológicos, que son combinaciones de formas dadoras y aceptoras de H+ de ácidos o bases débiles.

La medida exacta del pH es un importante método en el diagnóstico de enfermedades. Así por ejemplo, el pH normal de la sangre es de 7,4, pero en una persona que padece diabetes el pH es generalmente menor y provoca un estado peligroso denominado acidosis; la pérdida de iones cloruro o el exceso de la hormona aldosterona también pueden producir acidosis. Por el contrario, en los estados de hiperventilación y de vómitos o diarreas persistentes el pH de la sangre aumenta y provoca una alcalosis.

En estos casos en que la concentración de iones hidrógeno se aleja de la normalidad, los riñones excretan una orina ácida o alcalina, con la que reajustan la concentración de H+ de los líquidos corporales hacia valores normales. También existen otros sistemas de control, como por ejemplo la combinación de los iones H+ con la hemoglobina, una proteína con gran poder amortiguador, pero los riñones son el más poderoso de todos los sistemas reguladores del equilibrio ácido-básico. Disponen, en los túbulos renales, de varios amortiguadores (el de fosfato y el de amoníaco) para transportar el exceso de iones hidrógeno hacia la orina.

En los mamíferos, la concentración intracelular y extracelular de iones H+ es la misma y corresponde a 5 x 10-7 mM. Las membranas plasmáticas de todo tipo de células presentan sistemas de transporte activo, que transportan el ión H+ hacia el exterior de la célula, empleando como fuente de energía el ATP (adenosina trifosfato). Las mitocondrias son orgánulos que también bombean iones H+ fuera de la matriz mitocondrial por medio de la cadena transportadora de electrones, proceso conocido como fosforilación oxidativa, y la bacteria Halobacterium halobium exporta protones empleando como fuente de energía la luz solar.

Los átomos de hidrógeno tiene un papel importante en proceso bioquímicos, como la glucolisis, el ciclo de Krebs o la fotosíntesis. En la glucolisis, que consiste en la degradación de la molécula de glucosa con el fin de producir energía, se eliminan de dicha molécula cuatro átomos de hidrógeno (4 electrones y cuatro protones). Dos de los protones son aceptados por moléculas del dinucleótido NAD+, que se reducirá, y los otros dos permanecen en disolución como iones hidrógeno (H+); éstos van a desempeñar un papel crítico al impulsar procesos vitales.

No es la glucolisis el único proceso metabólico que libera iones hidrógeno; además de los cuatro de la glucolisis se forman cuatro más en la formación de acetilcoenzima A a partir de ácido pirúvico y 16 en el ciclo de Krebs. En total 24 átomos liberados al medio extracelular en grupos de dos en dos, y en cada caso la liberación es catalizada por una enzima deshidrogenasa. 20 de esos 24 átomos de hidrógeno se combinan de inmediato con el nucleótico NAD+. Tanto los iones H+ como los unidos al NAD+ pasan a la cadena de reacciones de oxidación (véase oxidación biológica), que forma enormes cantidades de ATP (la moneda energética de la célula por excelencia). Además, cuando la concentración de estos productos (H+ y NAD+) aumenta en exceso se combinan con el ácido pirúvico y forman ácido láctico, lo que permite que siga produciéndose la glucolisis. A este proceso se le conoce como fermentación láctica o respiración anaeróbica (en ausencia de oxígeno), y es reversible en presencia de oxígeno.

Los iones hidrógeno participan también en la síntesis de grasas, pues en algunos procesos bioquímicos se unen al NADP+ en vez al NAD+, y ello permite la síntesis de grasas a partir de hidratos de carbono.

Los iones H+ disueltos en la sangre juegan un papel considerable en el control de la respiración, pues su concentración (que indirectamente refleja la de CO2) es minuciosamente detectada por las neuronas cerebrales que regulan el proceso, las cuales presentan gran sensibilidad a cualquier cambio en dicha concentración. De esta manera, si la concentración de H+ se incrementa ligeramente, la respiración se hace inmediatamente más profunda y más rápida, permitiendo que el CO2 abandone la sangre, hasta que se alcancen los niveles normales de H+. A la inversa, si baja excesivamente la concentración de H+ se deprime el centro respiratorio, la ventilación alveolar disminuye y los niveles de H+ tienden a normalizarse.

Los protones (H+) también juegan un papel en la regulación local del flujo sanguíneo en el cerebro, de manera que cuando aumenta su concentración los vasos sanguíneos se dilatan, el flujo es mayor y se elimina más CO2 de los tejidos, a la vez que también se elimina ácido carbónico (H2CO3) y por consiguiente disminuyen los niveles de protones. A la inversa, se produce vasoconstricción y estas sustancias se acumulan en los tejidos a la espera de que aumenten los niveles sanguíneos de iones H+. Esta regulación es muy importante porque los cambios bruscos de estas sustancias modificarían drásticamente el grado de actividad de todas las neuronas.

Los protones participan también en procesos esenciales para las plantas, como la fotosíntesis que tiene lugar en los cloroplastos y en los que, como en las mitocondrias, los electrones son expulsados desde el interior al espacio que queda entre las dos membranas interna y externa del orgánulo; la alta concentración de iones hidrógeno en este espacio crea un fuerte potencial eléctrico negativo en la matriz más interna.

Los protones intervienen también en la regulación del crecimiento vegetal, pues las auxinas, hormonas vegetales reguladoras del proceso, ejercen su acción activando una bomba de protones en la membrana de la célula vegetal, que transporta iones H+ desde la célula a la pared celulósica; esto hace que dicha pared se acidifique y a su vez active a una de sus enzimas dependiente del pH para actuar, y que tiene por función romper los enlaces cruzados de las moléculas de celulosa. Ello permite que las moléculas se deslicen unas sobre otras cuando la turgencia (presión ejercida por los fluidos) actúa sobre la pared celular, proceso que dura entre una y tres horas; después se vuelven a restablecer los enlaces cruzados y la pared vuelve a adquirir su típica rigidez, pero la planta ya ha crecido.

Un proceso similar de acidificación de la pared celular es la causa del movimiento rápido de las plantas carnívoras para atrapar insectos en su interior; y es que el contacto del insecto con los pelos sensitivos de la planta genera un impulso eléctrico que activa una enzima, la cual bombea iones H+ en las paredes de las células que forman la trampa, y como consecuencia ocurre una rápida e irreversible expansión celular que cierra dicha trampa.

Igualmente influyen en los movimientos estomáticos, pues el transporte de iones potasio (K+) hacia las células oclusivas de los estomas (que son las que los abren o los cierran para que tenga lugar o no el intercambio de gases en la hoja) parece estar impulsado por un bombeo de iones H+ hacia fuera de las células oclusivas, lo que provoca un gradiente electroquímico de iones H+ y la consiguiente entrada del potasio.

La implicación de los protones en todos estos procesos celulares y fisiológicos, además de formar parte de la estructura molecular de miles de sustancias, hace que sea un elemento imprescindible para la vida.

Compuestos

Aunque el hidrógeno forma parte de multitud de compuestos, los principales son los hidruros. Pueden distinguirse tres tipos: hidruros iónicos, hidruros covalentes e hidruros intersticiales.

Los hidruros iónicos son aquellos en los que el hidrógeno se une a un metal alcalino o a alguno de los alcalinotérreos (Ca, Sr y Ba):

2 Li(s) + H2(g)  2 LiH(s)
Ca(s) + H2(g)  CaH2(s)

Todos son sólidos con altos puntos de fusión, como corresponde a los compuestos iónicos. Cuando se disocian se libera el ion hidronio (H-) y el catión del metal correspondiente. El ion hidronio es una base de Brønsted muy fuerte que acepta fácilmente los protones cedidos por un donador, como el agua:

H-(ac) + H2O(l)  OH-(ac) + H2(g)

En los hidruros covalentes el hidrógeno comparte su electrón. Existen hidruros covalentes que contienen unidades moleculares discretas, como el metano (CH4) o el amoniaco (NH3), y otros que poseen una estructura polimérica compleja, como los hidruros de berilio (BeH2)x o aluminio (AlH2)x, donde x es un número muy grande.

Las propiedades físicas y químicas cambian de iónicas a covalentes a lo largo de un período dado. A medida que se desciende en un grupo de la tabla periódica lo compuestos pasan de covalentes a iónicos, de acuerdo con el aumento de carácter metálico que se produce.

El hidrógeno molecular forma numerosos hidruros con los metales de transición, los cuales se conocen con el nombre de hidruros intersticiales. Son compuestos sólidos, no fusibles y no volátiles. En algunas de estas combinaciones la relación entre átomos de hidrógeno y átomos metálicos no es una constante; por ejemplo, en el hidruro de titanio, TiHx, x puede ser 1,8 o 2 dependiendo de las condiciones. Algunos de estos hidruros conservan propiedades metálicas, como la conductividad eléctrica. El hidrógeno está firmemente enlazado al metal, aunque no es posible determinar con exactitud el tipo de enlace.

HIDRÓGENO

Fuente: Britannica

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Historiador, Ingeniero y Matemático embarcado en un proyecto que aglutine dichas disciplinas.

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