Con un peso atómico estándar de alrededor de 1,008, el hidrógeno es el elemento más ligero de la tabla periódica. Su forma monoatómica (H) es la sustancia química más abundante en el Universo y constituye aproximadamente el 75% de toda la masa bariónica. El uso individual más grande de hidrógeno en el mundo es la fabricación de amoníaco, que consume alrededor de dos tercios de la producción mundial de hidrógeno. El hidrógeno es versátil y se puede utilizar de diversas formas. En la industria, el hidrógeno a menudo se produce utilizando gas natural, lo que implica la eliminación de hidrógeno de los hidrocarburos a temperaturas muy altas, y aproximadamente el 95% de la producción de hidrógeno proviene del reformado con vapor alrededor del año 2000.
Protones y neutrones en Hidrógeno
El hidrógeno es un elemento químico con número atómico 1, lo que significa que hay 1 protones en su núcleo. Número total de protones en el núcleo se llama el número atómico del átomo y se le da el símbolo Z . La carga eléctrica total del núcleo es, por tanto, + Ze, donde e (carga elemental) es igual a 1,602 x 10-19 culombios .
El número total de neutrones en el núcleo de un átomo se llama el número de neutrones del átomo y se le da el símbolo N . Número de neutrones más el número atómico es igual al número de masa atómica: N + Z = A . La diferencia entre el número de neutrones y el número atómico se conoce como exceso de neutrones : D = N – Z = A – 2Z.
Para los elementos estables, suele haber una variedad de isótopos estables. Los isótopos son nucleidos que tienen el mismo número atómico y, por lo tanto, son el mismo elemento, pero difieren en el número de neutrones. Los números de masa de isótopos típicos de hidrógeno son 1; 2.
Isótopos comunes de Hidrógeno
El isótopo más abundante, hidrógeno-1 , protio o hidrógeno ligero, no contiene neutrones y es simplemente un protón y un electrón. El protio es estable y constituye el 99,985% de los átomos de hidrógeno de origen natural.
El deuterio contiene un neutrón y un protón en su núcleo. El deuterio es estable y constituye el 0,0156% del hidrógeno natural y se utiliza en procesos industriales como reactores nucleares y resonancia magnética nuclear.
El tritio o hidrógeno-3 (símbolo T o 3H) es un isótopo de hidrógeno raro y radiactivo. El núcleo del tritio (a veces llamado tritón) contiene un protón y dos neutrones.
Isótopos estables
| Isótopo | Abundancia | Número de neutrones |
| 1H | 99,985% | 0 |
| 2H (D) | 0,0156% | 1 |
Isótopos inestables típicos
| Isótopo | Media vida | Modo de decaimiento | Producto |
| 3H (T) | 75 a | desintegración beta | 3He |
Electrones y configuración electrónica
El número de electrones en un átomo eléctricamente neutro es el mismo que el número de protones en el núcleo. Por lo tanto, el número de electrones en el átomo neutro de hidrógeno es 1. Cada electrón está influenciado por los campos eléctricos producidos por la carga nuclear positiva y los otros electrones negativos (Z – 1) en el átomo.
Dado que el número de electrones y su disposición son responsables del comportamiento químico de los átomos, el número atómico identifica los diversos elementos químicos. La configuración de estos electrones se deriva de los principios de la mecánica cuántica. El número de electrones en las capas de electrones de cada elemento, particularmente la capa de valencia más externa, es el factor principal para determinar su comportamiento de enlace químico. En la tabla periódica, los elementos se enumeran en orden de número atómico creciente Z.
La configuración electrónica del hidrógeno es 1s1 .
Los posibles estados de oxidación son +1, -1 .
El hidrógeno juega un papel particularmente importante en las reacciones ácido-base porque la mayoría de las reacciones ácido-base implican el intercambio de protones entre moléculas solubles. En los compuestos iónicos, el hidrógeno puede tomar la forma de una carga negativa (es decir, un anión) cuando se lo conoce como hidruro, o como una especie cargada positivamente (es decir, un catión) indicada por el símbolo H +. El catión de hidrógeno se escribe como si estuviera compuesto por un protón desnudo, pero en realidad, los cationes de hidrógeno en los compuestos iónicos son siempre más complejos.
Compuesto químico de Hidrógeno más común
El agua es el compuesto químico más común del hidrógeno. Su fórmula química es H2O, lo que significa que cada una de sus moléculas contiene un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, conectados por enlaces covalentes. Dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno en un ángulo de 104,45 °.
Un protón es una de las partículas subatómicas que forman la materia. En el universo, los protones son abundantes y constituyen aproximadamente la mitad de toda la materia visible. Tiene una carga eléctrica positiva (+ 1e) y una masa en reposo igual a 1,67262 × 10 −27 kg ( 938,272 MeV / c 2 ), marginalmente más ligera que la del neutrón pero casi 1836 veces mayor que la del electrón. El protón tiene un radio cuadrático medio de aproximadamente 0,87 × 10 −15 m, o 0,87 fm, y es un fermión de espín ½.
Los protones existen en los núcleos de los átomos típicos, junto con sus contrapartes neutrales, los neutrones. Los neutrones y protones, comúnmente llamados nucleones , están unidos en el núcleo atómico, donde representan el 99,9 por ciento de la masa del átomo. La investigación en física de partículas de alta energía en el siglo XX reveló que ni el neutrón ni el protón no son los bloques de construcción más pequeños de la materia.
La tabla periódica es una representación tabular de los elementos químicos organizados sobre la base de sus números atómicos, configuraciones electrónicas y propiedades químicas. La configuración electrónica es la distribución de electrones de un átomo o molécula (u otra estructura física) en orbitales atómicos o moleculares. El conocimiento de la configuración electrónica de diferentes átomos es útil para comprender la estructura de la tabla periódica de elementos.
Todo sólido, líquido, gas y plasma está compuesto por átomos neutros o ionizados. Las propiedades químicas del átomo están determinadas por el número de protones, de hecho, por el número y la disposición de los electrones . La configuración de estos electrones se deriva de los principios de la mecánica cuántica. El número de electrones en las capas de electrones de cada elemento, particularmente la capa de valencia más externa, es el factor principal para determinar su comportamiento de enlace químico. En la tabla periódica, los elementos se enumeran en orden de número atómico creciente Z.
Es el principio de exclusión de Pauli que requiere que los electrones de un átomo ocupen diferentes niveles de energía en lugar de que todos se condensen en el estado fundamental. El orden de los electrones en el estado fundamental de los átomos multielectrones comienza con el estado de energía más bajo (estado fundamental) y se mueve progresivamente desde allí hacia arriba en la escala de energía hasta que a cada uno de los electrones del átomo se le ha asignado un conjunto único de números cuánticos. Este hecho tiene implicaciones clave para la construcción de la tabla periódica de elementos.
Las dos primeras columnas en el lado izquierdo de la tabla periódica son donde los s están siendo ocupados subniveles. Debido a esto, las dos primeras filas de la tabla periódica se denominan bloque s . De manera similar, el bloque p son las seis columnas más a la derecha de la tabla periódica, el bloque d son las 10 columnas centrales de la tabla periódica, mientras que el bloque f es la sección de 14 columnas que normalmente se representa separada del cuerpo principal. de la tabla periódica. Podría ser parte del cuerpo principal, pero la tabla periódica sería bastante larga y engorrosa.
En el caso de átomos con muchos electrones, esta notación puede ser larga, por lo que se utiliza una notación abreviada. La configuración electrónica se puede visualizar como los electrones del núcleo, equivalentes al gas noble del período anterior, y los electrones de valencia (por ejemplo, [Xe] 6s2 para el bario).
Estados de oxidación
Los estados de oxidación se representan típicamente por números enteros que pueden ser positivos, cero o negativos. La mayoría de los elementos tienen más de un posible estado de oxidación. Por ejemplo, el carbono tiene nueve posibles estados de oxidación enteros de -4 a +4.
La definición actual del estado de oxidación del Libro de Oro de la IUPAC es:
«El estado de oxidación de un átomo es la carga de este átomo después de la aproximación iónica de sus enlaces heteronucleares …»
y el término número de oxidación es casi sinónimo. Un elemento que no se combina con ningún otro elemento diferente tiene un estado de oxidación de 0. El estado de oxidación 0 ocurre para todos los elementos – es simplemente el elemento en su forma elemental. Un átomo de un elemento en un compuesto tendrá un estado de oxidación positivo si se le han eliminado electrones. De manera similar, la adición de electrones da como resultado un estado de oxidación negativo. También hemos distinguido entre los estados de oxidación posibles y comunes de cada elemento. Por ejemplo, el silicio tiene nueve posibles estados de oxidación enteros de -4 a +4, pero solo -4, 0 y +4 son estados de oxidación comunes.
Resumen
| Elemento | Hidrógeno |
| Numero de protones | 1 |
| Número de neutrones (isótopos típicos) | 1; 2 |
| Numero de electrones | 1 |
| Configuración electronica | 1s1 |
| Estados de oxidación | + 1, -1 |
Fuente: www.luciteria.com
Otras propiedades del Hidrógeno
