OXIGENO E HIDROGENO

En la siguiente entrada encontraras distintos aspectos desde los cuales no es común analizar los elementos oxigeno e hidrógeno, pero que son fundamentales para comprender y adentrarse mejor en la química y todas las variables que esta nos ofrece. Por esto es importante saber definir los dos elementos en los que haremos énfasis, el oxigeno es un elemento químico gaseoso, incoloro, inodoro e insípido, abundante en la corteza terrestre, en la atmósfera y los océanos, que es imprescindible para la vida; por su parte el hidrógeno es un elemento químico y el mas ligero de todos, ademas de ser el mas abundante del universo y de la corteza terrestre, en la atmósfera se halla como gas incoloro, inodoro e inflamable, en su forma molecular H2. 

Con la entrada presentada a continuación se busca ampliar y profundizar los conocimientos del lector en el ámbito de la química y su concepción de los gases, teniendo como objetivo que al finalizar la lectura de esta se hallan adquirido nuevos conocimientos de manera clara y concisa.

Estado natural  

   El oxigeno en su forma natural es gaseoso (paramagnetico), se encuentra en la atmósfera en forma de moléculas diatónicas (como se muestra en la imagen), constituyendo un 23% por peso y un 21% por volumen. En combinación, entra en la formación de una gran cantidad de compuestos orgánicos y minerales, haciendo parte de todos los organismos animales y vegetales.


   
         
El hidrógeno, su abundancia en la tierra es menor en comparación a a la que presenta en el espacio exterior, en estado libre se presenta en pequeñas cantidades en la atmósfera, así como en los gases que se desprenden de los volcanes y de los yacimientos de petroleo. En combinación, por el contrario, el hidrógeno es bastante común.




Propiedades físicas y químicas

Las propiedades físicas del oxigeno si hablamos de condiciones normales de presión y temperatura (STP), el oxigeno estará en estado gaseoso formando moléculas diatónicas. El oxigeno se convierte en liquido (condensa) a -183oC en un liquido azul pálido; se convierte en solido (solidifica) a -219oC en un solido blanco azulado.
      Las propiedades químicas del oxigeno son: 
  1. Es favorable a la combustión de otra sustancia (Es comburente)
  2. Reacciona a los no metales, por lo cual se utiliza para formar óxidos ácidos o anhidricos 
  3. Reacciona con los metales, por esto se utiliza para formar óxidos básicos
  4. Posee elevada electronegatividad
Las propiedades físicas del hidrógeno son en temperatura ambiente: es un gas insípido e inodoro, se encuentra en estado gaseoso y pesa 14 veces menos que en el aire, esta formado por dos átomos de H (H2) y están unidos por un enlace covalente, posee tres isotopos, de los cuales el mas abundante es el Protio, en segundo lugar el Deuterio y por ultimo el Tritio. 

Las propiedades químicas del hidrógeno son: 
  1. Poder reductor, a altas temperaturas el hidrógeno reacciona con algunos óxidos reduciéndolos
  2. Es capaz de combinarse con la mayoría de los elementos cuando se tienen las condiciones adecuadas. 
  3. Es la molécula mas pequeña
  4. Optima conductividad calorica

Combustion

 La combustión es toda reacción química, relativamente rápida, de carácter notablemente exotermico, que se desarrolla en fase gaseosa o heterogénea, con o sin manifestación del tipo de llamas o de radiaciones visibles.

La combustión y el oxigeno: La relación existente entre estos dos es que el fuego no puede existir sin la conjunción simultanea del combustible (material que arde) y el comburente (oxigeno del aire). Si falta alguno de estos dos elementos la combustión no es posible.
En la combustión una sustancia química reacciona rápidamente con oxigeno produciendo calor y luz.
Cuando se produce la combustión de un elemento inflamable en una atmósfera rica en oxigeno, se observa una emisión de luz, que puede llegar a ser intensa, denominada llama.     
Las llamas se pueden clasificar en dos:

  1. Llamas de premezcla: Cuando el combustible y el comburente van mezclados previamente a la combustión. 
  2. Llamas de difusión: Se generan de forma natural cuando se encuentran el combustible y el aire sin mezcla previa en un mismo lugar. 
Las partes de la llama según Michael Faraday, con su estudio: The Chemical history of a candle, son:

  1. Zona interna: La cera fundida de la vela se vaporiza alrededor de la mecha, en esta zona lo único que hay son gases combustibles por lo que no puede combustionar.
  2. Zona intermedia: En el limite de la zona interna el combustible comienza a mezclarse con el oxigeno permitiendo su combustión.
  3. Zona externa: En ella predomina el oxigeno circundante, por lo que los radicales libres formados en la zonas de mayor temperatura se combinan con el oxigeno completando la oxidación.
La combustión y el hidrógeno: En la combustión del hidrógeno, este al ser tan ligero se eleva en la atmósfera y  por lo tanto se encuentra en forma pura, H2. El hidrógeno reacciona con el oxigeno del aire para producir agua y liberar calor. Si se produce en el aire atmosférico en vez de oxigeno puro, la combustión del hidrógeno puede producir pequeñas cantidades de oxido de nitrógeno, junto con el vapor de agua.
El calor de la combustión le permite al hidrógeno actuar como combustible.

Obtención, reconocimiento y aplicación

Obtención del oxigeno: El oxigeno industrial mente se puede obtener a partir de la destilación fraccionada del aire liquido. En este procedimiento llamado método de Georges Claude se deprende primero nitrógeno a -193 grados y luego el oxigeno a -181 grados. Un método químico llamado Lavoisier el que consiste en calentar el mercurio, se oxida a 360 grados y luego se descompone el oxido. 
Reconocimiento del oxigeno: El test característico para reconocer el oxigeno es acercar al tubo donde se esta produciendo el gas una pajuela encendida, con llama o con brasa. La llama se avivara al instante, o la brasa se encenderá. 
Aplicación del oxigeno: El oxigeno tiene diversas funciones, desde algo tan elemental como la respiración, hasta algo mas complejo como aplicaciones en la ciencia. 
Las plantas y animales dependen del oxigeno para respirar; se suministra como suplemento a pacientes con dificultades respiratorias. En su forma liquida, el oxigeno es utilizado como un agente desoxidante en misiles y cohetes; también en la producción del acero es utilizado el oxigeno; los científicos miden la relación entre el oxigeno-18 y el oxigeno-16 en los esqueletos y exoesqueletos de los organismos marinos para determinar como era el clima hace millones de años. 

Obtención del hidrógeno: A escala industrial se obtienen grandes cantidades a partir de la nafta (constituida principalmente de hidrocarburos), del gas natural (metano) y de la descomposición electrolítica del agua (añadiendo una pequeña cantidad de ácido sulfúrico). A escala de laboratorio, los metales alcalinos reaccionan violentamente con el agua en frío formándose el hidróxido correspondiente y desprendiéndose hidrógeno, el proceso mas cómodo es la reducción de un ácido mediante un metal de carácter débilmente reductor. 
Reconocimiento del hidrógeno: El test característico para reconocer hidrógeno corresponde a acercar al tubo donde se esta produciendo este gas un fósforo encendido; al tomar contacto con el hidrógeno ocurre una explosión muy pequeña que apaga la llama del fósforo.
Aplicación del hidrógeno: Al ser 14,5 veces mas liviano que el aire es por esto utilizado muchas veces como agente de elevación de globos y zeppelines; es utilizado también como combustible para cohetes; la industria química utiliza el hidrógeno para la síntesis de los plásticos, del poliester y del nailon. En electrónica, el hidrógeno se utiliza como gas de barrido durante las fases de deposito de silicio o de circuitos impresos. 

Después de estudiar, analizar y comprender a los elementos oxigeno e hidrógeno desde los distintos ámbitos que se mostraron, podemos concluir que ambos elementos son de vital importancia en nuestra vida, pues estos están ayudándonos a desarrollarnos en nuestra capacidad de humanos sin que seamos -en la mayoría de los casos- cocientes de ello. Ademas de las importantes funciones que desempañan y los arduos ciclos por los que pasan para que puedan dar paso a estructuras mayores, hacen que nos demos cuenta que sin ellos procesos tan sencillos como la respiración no podrían ser llevados a cabo.         

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