HIDRÓGENO Y OXIGENO/ NIVELACIÓN

HIDRÓGENO

INTRODUCCIÓN

El hidrógeno es el elemento químico de número atómico 1, representado por el símbolo H. Con una masa atómica de 1,00797, es el más ligero de la tabla de los elementos. Por lo general, se presenta en su forma molecular, formando el gas diatónico H₂ en condiciones normales. Este gas es inflamable, incoloro, inodoro, no metálico e insoluble en agua.

Debido a sus distintas propiedades, el hidrógeno no se puede encuadrar claramente en ningún grupo de la tabla periódica, aunque muchas veces se sitúa en el grupo 1 (o familia 1A) por poseer un solo electrón en la capa de valencia o capa superior.

El hidrógeno es el elemento químico más abundante, al constituir aproximadamente el 75 % de la materia visible del universo.​En su secuencia principal, las estrellas están compuestas principalmente por hidrógeno en estado de plasma. 

OBJETIVOS

1. Poder enseñar a las demás personas temas acercas de todo lo que abarca el hidrógeno
2. Tener muchos conocimientos del Hidrógeno
3. Poder tener un gran razonamiento para hacer experimentos con este

ESTADO NATURAL

El hidrógeno es un elemento químico de aspecto incoloro con número atómico 1. Su símbolo es H y pertenece al grupo de los no metales y su estado habitual en la naturaleza es gaseoso. El hidrógeno está situado en la posición 1 de la tabla periódica. Una de las propiedades de los elementos no metales como el hidrógeno es por ejemplo que los elementos no metales son malos conductores del calor y la electricidad. El hidrógeno, al igual que los demás elementos no metales, no tiene lustre. Debido a su fragilidad, los no metales como el hidrógeno, no se pueden aplanar para formar láminas ni estirados para convertirse en hilos.

PROPIEDADES FÍSICAS

Piensa en nuestro sistema solar, como la representación de un átomo. El sol es el núcleo y los planetas exteriores son los electrones que lo circundan. En el caso del hidrógeno, existe un protón, (sol) y un electrón (el planeta Mercurio).

El hidrógeno es el único elemento en la tabla periódica sin un neutrón en el núcleo. Esto es lo que distingue a un átomo de hidrógeno de los demás. Al hidrógeno también se le asigna el número 1. Esto se relaciona con el número de protones en su núcleo. De acuerdo con Anthony Carpi, Ph.D. en aprendizaje de la visión, el hidrógeno es también el átomo más pequeño, con una medida de 5 x 10-8 mm. Para imaginar ese tamaño Carpi dice que es como tomar "... casi 20 millones de átomos de hidrógeno para hacer una línea, tan larga como este guión -".

Las propiedades físicas de hidrógeno hacen que sea un elemento que se une fácilmente con otros átomos, formando moléculas, incluso consigo mismo. Y de acuerdo con David L. Bergman de Common Sense Science "... átomos individuales, independientes de hidrógeno son inestables y no existes". Es por ello que el hidrógeno se encuentra generalmente en forma molécular.

La composición de hidrógeno se encuentra con un protón y un electrón

PROPIEDADES QUÍMICAS

• En condiciones normales el hidrógeno es un gas inodoro, incoloro y sin sabor 
• Es la molécula mas pequeña • Su densidad es de 76 Km/m^3 cuando se encuentra en estado gaseoso la densidad es de 273 Kg/L
• Posee una gran rapidez de transición cuando las moléculas se encuentran en fase gaseosa
• Facilidad de fusión así como de difusión 
• Optima conductividad calorica 
• Punto de fusion es de 14025 K 
• Punto de ebullicion de 20268 K

OBTENCIÓN

• Electrolisis: El proceso de la electrólisis consiste en la descomposición del agua utilizando la electricidad. Es un proceso que está disponible comercialmente con una tecnología comprobada. Es un proceso industrial conocido desde hace tiempo y por ello perfectamente entendido; tiene la ventaja de que es modular y puede adaptarse fácilmente para pequeñas o grandes cantidades de gas; el hidrógeno que se obtiene mediante este procedimiento tiene una gran pureza. Otra ventaja de la electrólisis es su posible combinación con las energías renovables para producir H2 a partir de fuentes renovables, compensando la naturaleza intermitente de algunas de estas fuentes. Plantea una competencia directa con el uso directo de la electricidad renovable: la energía generada se vierte a la red o se emplea en la electrólisis.

• Reformado (aplicaciones estacionarias y en vehículos): Consiste en la reacción de hidrocarburos con calor y vapor de agua. También es un proceso generalizado a gran escala y permite obtener un hidrógeno de bajo coste a partir de gas natural. Plantea oportunidades para combinarse con la fijación de CO2 a gran escala (“almacenamiento del carbono”). Como contrapartida las unidades a pequeña escala no son comerciales y el hidrógeno contiene algunas impurezas (en algunas aplicaciones puede resultar necesaria una limpieza del gas o reacciones secundarias para la eliminación del CO). Las emisiones de CO2 junto al proceso de fijación del CO2, que genera costes adicionales, son los inconvenientes que se le pueden encontrar a este proceso

• Gasificación: Partiendo de hidrocarburos pesados y biomasa se forma hidrógeno y gases para reformado mediante la reacción con vapor de agua y oxígeno. Perfectamente adecuado para hidrocarburos pesados a gran escala, puede utilizarse para combustibles sólidos, como el carbón, y líquidos. Presenta algunas similitudes con combustibles sintéticos derivados de la biomasa –la gasificación de biomasa en fase de demostración-. Las unidades pequeñas son muy escasas, ya que el hidrógeno suele exigir una limpieza sustancial antes de su uso. La gasificación de biomasa aún es objeto de investigación y tiene implicaciones debido a la utilización de grandes extensiones de tierra. El hidrógeno que se obtendría mediante este proceso entra en competencia con los combustibles sintéticos derivados de la biomasa.

• Ciclos termoquímicos que utilizan el calor barato de alta temperatura procedente de la energía nuclear o solar concentrada. Este proceso sería potencialmente atractivo para su aplicación a gran escala, con bajo coste, y sin emisión de gases de invernadero, para la industria pesada o el transporte. Para ello existen diferentes proyectos de colaboración internacional (Estados Unidos, Europa y Japón) sobre investigación, desarrollo y puesta en operación de plantas que operen con este proceso. Actualmente hace falta una mayor investigación y desarrollos no comerciales sobre el proceso que pueden alargarse durante los próximos diez años: los temas que se estudia desarrollar son materiales, tecnología química, y la implantación del reactor nuclear de alta temperatura (HTR).

• Producción biológica: Las algas y las bacterias producen directamente hidrógeno en determinadas condiciones. Durante los últimos años se estudia este recurso de gran envergadura potencial aunque con un ritmo de producción de hidrógeno bastante lento. Se necesitan grandes superficies y la mayor parte de los organismos apropiados no se han encontrado todavía. Hoy día está siendo objeto de estudio en distintos centros investigación.

RECONOCIMIENTO

El carbono elemental existe en dos formas alotrópicas cristalinas bien definidas: diamante y grafito. Otras formas con poca cristalinidad son carbón vegetal, coque y negro de humo. El carbono químicamente puro se prepara por descomposición térmica del azúcar (sacarosa) en ausencia de aire.

Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura cristalina del elemento. La densidad fluctúa entre 2.25 g/cm³ (1.30 onzas/in³) para el grafito y 3.51 g/cm³ (2.03 onzas/in³) para el diamante. El punto de fusión del grafito es de 3500ºC  y el de ebullición extrapolado es de 4830ºC.

El carbono elemental es una sustancia inerte, insoluble en agua, ácidos y bases diluidos, así como disolventes orgánicos. A temperaturas elevadas se combina con el oxígeno para formar monóxido o dióxido de carbono.  Con agentes oxidantes calientes, como ácido nítrico y nitrato de potasio, se obtiene ácido melítico C₆(CO₂H)₆. De los halógenos sólo el flúor reacciona con el carbono elemental. Un gran número de metales se combinan con el elemento a temperaturas elevadas para formar carburos.

El carbón vegetal, una forma amorfa del carbono, se utiliza como absorbente de gases y agente decolorante. El dióxido de carbono se utiliza en la carbonatación de bebidas, en extintores de fuego y, en estado sólido, como enfriador (hielo seco).  El monóxido de carbono se utiliza como agente reductor en muchos procesos metalúrgicos. El tetracloruro de carbono y el disulfuro de carbono son disolventes industriales importantes. El freón se utiliza en aparatos de refrigeración. El grafito, se utiliza para crisoles de alta temperatura, electrodos de celda seca y de arco de luz, como puntillas de lápiz y como lubricante.

APLICACIÓN

El hidrógeno es un compuesto de gran interés para la industria química,participando en reacciones de adición en procesos de hidrogenación o como agente reductor en procesos de reducción. A continuación se citan algunos de los procesos más importantes en los que participa:

• Síntesis de amoniaco: El amoniaco se obtiene por la reacción catalítica entre nitrógeno e hidrógeno.

• Procesos de Refinería: Los procesos de hidrogenación en refinería tienen como objetivo principal la obtención de fracciones ligeras de crudo a partir de fracciones pesadas, aumentando su contenido en hidrógeno y disminuyendo su peso molecular. Deforma simultánea pueden eliminarse elementos indeseados como azufre, nitrógeno y metales
• Tratamiento de carbón: Mediante el tratamiento de carbón en presencia de hidrógeno, en diferentes condiciones de presión,temperatura, pueden obtenerse productos líquidos y/o gaseosos mediante diferentes procesos (hidrogenación, hidropirolisis,y gasificación hidrogenante).
• Aprovechamiento del Gas de Síntesis: La producción de hidrógeno a partir de hidrocarburos conduce a una mezcla de gases formada principalmente por hidrógeno y monóxido de carbono. Esta mezcla de gases se denomina Gas de Síntesis debido a su empleo en procesos de síntesis de productos químicos especiales, como por ejemplo la síntesis de metanol
  
  

WEBGRAFIA

• https://elementos.org.es/hidrogeno
• https://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno
• https://es.slideshare.net/LeoelCaspian/propiedades-fisicas-y-quimicas-del-hidrogeno
• https://desenchufados.net/metodos-de-obtencion-del-hidrogeno/
• http://quimicaorganicactiva.blogspot.com/2014/02/lab-5.html
• https://es.scribd.com/doc/11562376/Aplicaciones-Del-Hidrogeno

OXIGENO

INTRODUCCIÓN

Oxígeno, de símbolo O. Es un elemento gaseoso ligeramente Magnético, incoloro, inodoro e insípido; es vital en el Ciclo energético de los seres vivos y esencial en la respiración celular de los organismos aeróbicos. Es más Electronegativo que cualquier otro elemento, excepto el Flúor y forma compuestos con todos menos con los Gases nobles o inertes.

OBJETVOS

1. Poder hablar con otras personas sobre el oxigeno
2. Tener todos los conocimientos necesarios de este tema
3. Aprender, y utilizarlo en mi vida diaria

ESTADO NATURAL

Es el elemento más abundante de la Corteza terrestre, tanto en masa como en número de átomos. Los átomos de oxígeno son más numerosos que los de todos los demás elementos juntos.
Constituye el 21% en volumen o el 23,15% en masa de la Atmósfera, el 85,8% en masa de los Océanos (el agua pura contiene un 88,8% de oxígeno), el 46,7% en masa de la corteza terrestre (como componente de la mayoría de las Rocas y Minerales). El oxígeno representa un 60% del Cuerpo humano. Se encuentra en todos los tejidos vivos. Casi todas las Plantas y Animales, incluyendo los seres humanos, requieren oxígeno, ya sea en estado libre o combinado, para mantenerse con vida.
Los más abundantes de los minerales que contienen oxígeno son los que incluyen además silicio; el más sencillo de los cuales es la sílice, SiO2, principal constituyente de la arena. Entre los que carecen de silicio, el que más abunda es el CaCO3.  En la materia viva el oxígeno está combinado con los elementos Carbono, Azufre, Nitrógeno o Hidrógeno.

PROPIEDADES FÍSICAS

En condiciones normales de presión y temperatura (STP), el oxigeno se encuentra en estado gaseoso formando moléculas diatónicas (O₂). Al igual que el hidrógeno, no posee propiedades organolépticas, es decir es incoloro, inodoro e insípido.

El oxigeno se condensa a -183^oC en un líquido azul pálido. Se solidifica a -219^oC en un sólido blando azulado. Para ambos estados de agregación es muy paramagnético, es decir, sus regiones más probables de encontrar electrones u orbitales tienden a alinearse paralelamente cuando están en presencia de un campo magnético.

Si se suministra energía al oxígeno diatómico se obtiene la otra forma alotrópica del oxigeno conocida como ozono, de acuerdo con la reacción siguiente:

3O^o (g) → 2O₃ (g)

La estructura de Lewis consideraba para el oxigeno presenta electrones sin pareja que violentan la regla del octeto, pero justifican el carácter paramagnético del oxígeno molecular, de acuerdo al cual el oxígeno es atraído por un campo magnético, tanto en su estado gaseoso como en estado líquido.

PROPIEDADES QUÍMICAS

Lo que primero que se puede decir de este elemento químico tiene como numero atómico el ocho y se lo identifica con el símbolo O. A temperatura ambiente es un gas que en su forma molecular mas corriente es O2. El oxigeno representa, en la composición de la atmósfera terrestre, un porcentaje aproximado de 20,9. Es uno de los participes mas importantes en el ciclo enérgico de todos los seres vivos, dentro de la química orgánica, es el elemento mas importante. Es indispensable en la respiración celular de los organismos que son aeróbicos.

Dentro de las propiedades del oxigeno se puede destacar que es un gas, inodoro, incoloro y también insípido. Si a su forma molecular se refiere, esta formada por tres átomos de oxigeno que dan el resultados de 03, esto es denominado ozono. En este caso, esta presente en la atmósfera para proteger a la tierra. Es efectivo contra la radiación ultravioleta del Sol.

En el caso de que un átomo de oxigeno es combinado con dos de hidrógeno se llega a una molécula de agua. Siguiendo con las propiedades del oxigeno hay que decir que si se encuentra en condiciones normales en cuanto a presión y temperatura, este lamento será encontrado en estado gaseoso.

OBTENCIÓN

Las fuentes industriales para obtener oxígeno son el aire y el agua.

• A partir del aire: Se extrae el oxígeno por licuefación y ulterior destilación fraccionada. El aire consta del 21% de oxígeno, 78% de nitrógeno y 1% de Argón, Neón, dióxido de carbono y vapor de agua. Primeramente se separan del aire estos dos últimos compuestos; a continuación se comprime, se enfría y se deja expandir, hasta que se produce la licuefación y se obtiene aire líquido. Después, este se deja evaporar parcialmente, con lo cual se vaporiza el nitrógeno, cuyo punto de ebullición es más bajo, dejando un residuo enriquecido en oxígeno. Mediante repetición cíclica de este proceso se llega a preparar un oxígeno del 99,5% de pureza. 
• A partir del agua: Se obtiene oxígeno muy puro por Electrólisis, como subproducto en la preparación del hidrógeno.
• En los laboratorios: Se suele preparar por descomposición térmica del Clorato de postasio|Clorato de potasio KClO3. La reacción

2KClO3(s)= 2KCl(s) + 3O2(g)

se cataliza por la presencia de distintas sustancias sólidas, tales como el Dióxido de manganeso MnO2, óxido de hierro (III), arena fina o vidrio en polvo. Se cree que la misión del Catalizador es proporcionar una superficie suficiente para que pueda producirse el desprendimiento del oxígeno gaseoso.

RECONOCIMIENTO

Predominantemente las plantas verdes asimilan nitrógeno como nitrato, si bien el amoniaco puede también servir como fuente de nitrógeno. El nitrógeno que se asimila bajo la forma de nitrato tiene que ser reducido en la célula a amoniaco para que pueda incorporarse como grupo amino a dos aminoácidos: el ácido glutamico y ácido apartijo. Estos dos aminoácidos son los precursores de todos los compuestos nitrogenados de la materia viva. Las proteínas y ácidos nucleicos son los principales componentes nitrogenados del material celular.

Transformaciones del nitrógeno orgánico y formación de amoniaco

Los compuestos orgánicos nitrogenados que sintetizan las plantas son utilizados como fuentes de nitrógeno por todo el reino animal. Cuando los animales asimilan materias vegetales, hidrolizan en mayor o menor grado los complejos compuestos nitrogenados pero el nitrógeno queda en su mayor parte en forma orgánica reducida.
La excreción del nitrógeno varia según los grupos: los invertebrados excretan predominantemente amoniaco, en tanto que los vertebrados eliminan además productos orgánicos. El ser humano (como los animales) eliminan el nitrógeno en forma de urea. La urea que desechan los animales es rápidamente mineralizada por microorganismos del suelo transformándola en CO2 y
NH3.
Algunos grupos de bacteria que producen la ureasa están adaptados especialmente para llevar a cabo esta reacción, por lo tanto se benefician no solo por obtener una fuente de amoniaco sino por provocar la inhibición de otros microorganismos que no resisten ambientes alcalinos.

Cuando una planta o animal muere las sustancias que componen sus cuerpos son atacadas por microorganismos, y los compuestos nitrogenados se descomponen formando amoniaco. Parte de ese nitrógeno es asimilado por los microorganismos pasando a formar parte de los componentes del a célula microbiana. Al morir estas células el nitrógeno se convierte en amoniaco nuevamente

APLICACIÓN

Es utilizado para producir compuestos químicos, esto depende de la proporción, de la temperatura y los catalizadores utilizados; se forman diferentes compuestos cuando el oxígeno reacciona con el gas natural, carbón u otros combustibles.En ocasiones resulta una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono y esta se utiliza para elaborar gasolina sintética ,metanol o amoniaco. Bajo otras condiciones de carbono e hidrógeno parcialmente oxigenados yestos son utilizados para producir anticongelantes, caucho o detergentes

WEBGRAFÍA

• https://www.ecured.cu/Ox%C3%ADgeno
• https://www.enciclopediadetareas.net/2011/04/propiedades-fisicas-del-oxigeno.html
• https://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/propiedades-del-oxigeno
• http://www.academia.edu/8848971/Oxigeno_usos_y_aplicacioneshttp://
• literaturaquimicaeloxigeno.blogspot.com/2015/05/usos-y-aplicaciones.html
• https://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml

CONCLUSIONES

• Estos elementos son esenciales para la vida en el planeta Tierra pues estos cumplen funciones muy importantes 
• Un ejemplo de la importancia del oxigeno es que este oxida los alimentos y con esto genera energia (ATP)
• El hidrógeno es importante porque cumple una función substancial en la formación de casi toda la materia que compone nuestro mundo y parte del Universo que conocemos
• Que tengamos una buena ración de Oxígeno para respirar se lo debemos agradecer a las plantas, que en el proceso de Fotosíntesis permiten transformar el Agua, junto con la absorción del Dióxido de Carbono (un Gas bastante tóxico que está presente en el aire) en el Oxígeno que tanto necesitan nuestros músculos

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