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Alótropos del hidrógeno: lista, estructura y ocurrencia

Publicado el 28 octubre, 2020

Alótropos

El hidrógeno es el elemento más ligero del universo. ¿Pero sabías que existen múltiples formas de hidrógeno?

El hidrógeno consta de un protón cargado positivamente, un electrón cargado negativamente y 0, 1 o 2 neutrones en su núcleo. Las instancias del mismo elemento con diferentes neutrones se denominan isótopos . La diferente cantidad de neutrones en el núcleo cambia la masa del átomo de hidrógeno. Los isótopos de hidrógeno no deben confundirse con los alótropos de hidrógeno.

Los alótropos son diferentes formas del mismo elemento. Los alótropos se diferencian de los isótopos en que los alótropos son las diferentes formas en que los átomos del mismo tipo se unen. La cantidad de átomos que se unen y la disposición de los enlaces afectan las formas moleculares de los alótropos y, por lo tanto, las características de las moléculas.

Estructura del hidrógeno atómico

El hidrógeno tiene dos alótropos: hidrógeno atómico y diatómico. La estructura del hidrógeno atómico se puede imaginar como un globo esférico inflado. Está mejor representado con el modelo de hidrógeno de Bohr.


La versión más común de hidrógeno atómico consta de un protón y un electrón.
hidrógeno atómico

La primera capa de energía en la que existe el electrón solitario del hidrógeno puede contener un máximo de dos electrones. El hidrógeno atómico es inestable porque solo tiene uno de los dos espacios de electrones llenos en esta capa.

Para lograr la estabilidad, el hidrógeno quiere la configuración electrónica del helio, que tiene dos electrones en la primera capa de energía. Por eso el helio es un gas noble. Los gases nobles son prácticamente no reactivos, ya que no necesitan nada.

El hidrógeno es el combustible de las estrellas en proceso de fusión nuclear. Dos átomos de hidrógeno se comprimen juntos a una temperatura y presión inmensa para generar un átomo de helio. El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo porque es el combustible en los núcleos de las estrellas, pero ¿es el hidrógeno atómico más abundante en el universo en comparación con el otro alótropo? Veamos.

Hidrógeno diatómico

La otra cuerda de hidrógeno es el hidrógeno diatómico.

El prefijo ‘di-‘ significa dos, lo que indica que este alótropo de hidrógeno consta de dos átomos de hidrógeno unidos. Los átomos de hidrógeno atómico pueden lograr una configuración electrónica estable al ganar un electrón extra.

Para hacer eso, dos átomos de hidrógeno comparten cada uno de sus electrones, formando un enlace covalente. Esto da hidrógeno diatómico la fórmula H 2 . Imagínese que ahora tiene dos globos esféricos idénticos, ambos inflados al mismo tamaño. Ahora ate sus tallos juntos. Ahora tiene un modelo para el hidrógeno diatómico, el segundo alótropo del elemento hidrógeno.

De manera similar, podemos representar el intercambio de estos electrones por dos átomos de hidrógeno superponiendo modelos de Bohr.


Las capas de electrones superpuestas dan a cada átomo de hidrógeno dos electrones
hidrógeno diatómico

La estructura de Lewis del hidrógeno diatómico se representa como dos H mayúsculas conectadas con una sola línea, que representa dos electrones compartidos.


Estructura de Lewis del hidrógeno
H2

Debido a que el hidrógeno es mucho más estable en forma diatómica, el hidrógeno diatómico es el alótropo más abundante del hidrógeno. De hecho, los científicos de finales de los 80 y principios de los 90 predijeron la abundancia de cantidades significativas de hidrógeno diatómico en el espacio, lo que se confirmó en 1999. Hay aproximadamente diez veces más hidrógeno diatómico (molecular) que hidrógeno atómico en el espacio.

Resumen de la lección

Los alótropos son diferentes formas del mismo elemento. El hidrógeno existe en dos formas: hidrógeno atómico, H e hidrógeno diatómico, H 2 . El hidrógeno consta de un protón, un electrón y predominantemente cero neutrones. Hay isótopos (el mismo elemento con un número diferente de neutrones) de hidrógeno con uno y dos neutrones, pero son raros en la naturaleza.

El hidrógeno atómico es el combustible para las reacciones nucleares en las estrellas, donde dos átomos de hidrógeno se fusionan bajo temperaturas y presiones extremas para formar helio. El hidrógeno atómico es inestable porque su capa de un electrón puede contener dos electrones, pero los átomos de hidrógeno solo tienen un electrón.

Para lograr la estabilidad, dos átomos de hidrógeno comparten sus electrones dando a cada átomo dos electrones. La fórmula para el hidrógeno diatómico es H 2 . Los científicos predijeron y descubrieron que el hidrógeno diatómico es más abundante en el universo que el hidrógeno atómico.

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