Oxigeno Y Hidrogeno

Introducción:

El fin de este trabajo es aprender y ampliar nuestros conocimientos hacia el oxigeno y nitrogeno conocer acerca de  su estado natural, sus propiedades, su obtención, su reconocimiento y aplicación. y gracias a esto poder aprenderlos de una manera correcta para la vida.

Objetivos:

• Aprender acerca de el oxigeno y hidrogeno 
• Tener claridad sobre cada elemento
• Reconocer su importancia el ecosistema 
• identificar partes importantes de cada elemento 

Marco Teórico:

Oxígeno 

Estado natural:

El Oxígeno es el elemento más abundante de la superficie terrestre, de la cual forma casi el 50%; constituye un 89% del agua y un 23% del aire (porcentajes por pesos).

En estado libre, el oxígeno se encuentra en la atmósfera en forma de moléculas diatónicas (O₂), 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. De los minerales que contienen oxígeno, los más importantes son los que contienen silicio, siendo el más simple de todos la sílice (SiO₂), que es el principal constituyente de la arena. Otros compuestos que contienen oxígeno son sulfatos, carbonatos, fosfatos, nitratos y óxidos, principalmente.

Propiedades fisicas y Quimicas:

Propiedades Químicas: 

Nombre :Oxígeno 

Número atómico :8 
Valencia: 2 
Estado de oxidación:- 2 
Electronegatividad: 3,5 
Radio covalente (Å): 0,73 
Radio iónico (Å) : 1,40 
Radio atómico (Å) 

Primer potencial de ionización (eV):13,70 
Masa atómica (g/mol): 15,9994 
Densidad (kg/m3): 1.429 
Punto de ebullición (ºC) :-183 
Punto de fusión (ºC) :-218,8 

Propiedades Físicas: 

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

El oxígeno se condensa a -183oC en un líquido azul pálido. Se solidifica a -219oC en un sólido blanco 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.

Obtención: 
El oxígeno puede obtenerse a partir de la descomposición térmica de óxidos (de metales poco reactivos, de los peróxidos, algunos óxidos y algunas oxisales). Se puede obtener por electrólisis del agua. Por destilación fraccionada del aire líquido.

 

Reconocimiento:

Es posible obtener oxígeno al mezclar dióxido de manganeso con agua oxigenada; la reacción que se verifica es:

MnO2 (s)
2H2O2 (ac) --------------> O2 (g) + 2 H2O(l)

El test característico para reconocer oxígeno es acercar al tubo donde se está produciendo el gas una pajuela encendida, con llama o sólo con una brasa. La llama se avivará al instante, o la brasa se encenderá. Se recomienda dejar un rato la reacción transcurrir antes de hacer el test, para permitir que el oxígeno producido desplace al aire que se encuentra en el tubo.


Aplicación:

Tratamiento de aguas residuales

Acuicultura

Aplicaciones medicinales: aire respirable enriquecido

Producción de ozono: desinfección de aguas, almacenamiento de alimentos, procesos de oxidación industriales, blanqueo, etc.

Fabricación de vidrio: aumento de la temperatura de los hornos

Hidrógeno:

Estado Natural:
El hidrógeno es el elemento más abundante del Universo. En efecto, la mayoría de las estrellas son predominantemente de hidrógeno (el Sol tiene aproximadamente un 90% de hidrógeno). En cuanto a la Tierra, su abundancia es menor. En estado libre, se encuentra en pequeñas cantidades en la atmósfera, así como en los gases que se desprenden de los volcanes y de los yacimientos de petróleo. En combinación, por el contrario, el hidrógeno es bastante común: en el agua constituye en 11,2% de su peso total; el cuerpo humano, que es aproximadamente dos terceras partes de agua, tiene un 10% de hidrógeno por peso; forma parte esencial de todos los organismos animales y vegetales, en los cuales entra en combinación con oxígeno, nitrógeno, carbono, etc. Finalmente, es un constituyente importante del petróleo y de los gases de combustibles naturales.

 

 Propiedades Fisicas y Quimicas: 

Propiedades físicas:

El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido a temperatura ambiente. Es el elemento más liviano que existe, siendo aproximadamente 14 veces menos pesado que el aire. Su molécula consiste de dos átomos de hidrógeno (H₂) unidos por un enlace covalente. Posee tres isótopos, de los cuales el más abundante es el Protio (99.985%); el Deuterio tiene una abundancia de 0,02% y el tritio es tan escaso que de cada 10⁹ átomos de hidrógeno hay uno de tritio. 

El hidrógeno es fácilmente absorbido por ciertos metales finamente divididos, siendo los principales paladio, platino y oro. Por ejemplo, uno volumen de paladio finamente dividido puede adsorber aproximadamente 850 volumen es de Hidrógeno a temperatura ambiente. El hidrógeno absorbido es muy activo químicamente.

Propiedades Químicas:

Químicamente, el hidrógeno es capaz de combinarse con la mayoría de los elementos cuando se tienen las condiciones adecuadas. El hidrógeno tiene gran afinidad con el oxígeno, con el cual se combina en frío muy lentamente, pero en presencia de una llama o de una chispa eléctrica lo hace casi instantáneamente con explosión. Por esto, las mezclas de hidrógeno y aire deben manejarse con mucha precaución. La reacción es: 

La ecuación anterior nos indica la gran cantidad de energía desprendida por la reacción. 

Una propiedad muy importante del hidrógeno es su poder reductor. En efecto, a altas temperatura el hidrógeno reacciona con algunos óxidos reduciéndose. 

Este poder reductor, que se base en la tendencia del hidrógeno a oxidarse al estado de oxidación +1, tiene además aplicación en muchos procesos químicos.

Obtención:

El hidrógeno se obtiene mediante diversos procesos:

• electrólisis
• reformado
• gasificación
• ciclos termoquímicos
• producción biológica

Electrólisis: La electrólisis es un proceso que consiste en la descomposición del agua a través de la utilización de la electricidad. Este proceso industrial tiene sus ventajas, pues es fácilmente adaptable ya sea para grandes o pequeñas cantidades de gas, consiguiendo un hidrógeno de gran pureza. La electrólisis también posee la ventaja de poder combinarse y relacionarse de manera óptima con las energías renovables con el fin de producir H2.

Reformado: El reformado, consiste en la reacción de los hidrocarburos con la presencia de calor y vapor de agua. Dicho método permite producir grandes cantidades de hidrógeno con un bajo coste, partiendo del gas natural. Como desventaja de éste método, podemos decir, que a pequeña escala no es muy rentable ni comercial, y el hidrógeno producido suele contener impurezas, siendo incluso en ciertas ocasiones necesaria la limpieza posterior, o la realización de reacciones secundarias, con el fin de intentar purificar el producto de hidrógeno. Se suele relacionar fácilmente con la fijación del CO2, o almacenamientos de carbono, lo que hace que las emisiones del CO, incluido su proceso de fijación, supongan un problema para este método, pues genera una serie de costes adicionales.

Gasificación: El hidrógeno a través del proceso de gasificación, se obtiene a partir de hidrocarburos pesados y la biomasa, obteniéndose además del hidrógeno, gases para reformado, a partir de las reacciones del vapor de agua y el oxígeno.Este método es muy adecuado cuando se trata de hidrocarburos a gran escala, pudiendo ser usados el carbón, los combustibles sólidos, y líquidos.El hidrógeno obtenido por gasificación, presenta semejanzas con otros derivados sintéticos de la biomasa, produciendo competencia entre ellos. La gasificación de la biomasa es aún hoy en día objeto de estudio, y posee implicaciones y limitaciones pues necesita grandes extensiones de terreno.

Ciclos termoquímicos: Este proceso utiliza el calor de bajo coste producido de la alta temperatura que procede de la energía nuclear o también de la energía solar concentrada.Es un proceso bastante utilizable y atractivo cuando se habla de gran escala, al tener bajo coste económico, y no emitiendo gases de carácter invernadero, pudiendo ser usado en la industria pesada o incluso en el transporte. Existen distintos proyectos de colaboraciones internacionales para investigar y desarrollar este método. Hoy en día, aún falta mayor investigación sin fines comerciales.

Producción biológica: Las bacterias, y las algas, producen hidrógeno de manera natural y directa, cuando se encuentran en determinadas condiciones. Este proceso, durante los últimos años, ha sido muy estudiado, debido a su gran potencial, pero hay que decir que es un proceso bastante lento de obtención del hidrógeno, y además se necesitan grandes superficies, sin mencionar que la gran mayoría de los organismos apropiados para éste método, no se han encontrado todavía, aunque es un proceso en pleno estudio y desarrollo.

 

Reconocimiento:

La producción de hidrógeno es un procedimiento muy simple y corresponde a una reacción característica: se sumerge un trozo de zinc en una solución de ácido clorhídrico no muy diluida. La reacción que se produce es:

Zn (s) +2 HCl (ac) --> ZnCl₂ (ac) + H₂ (g)

(es posible realizar la reacción análoga con magnesio, Mg)

El test característico para reconocer hidrógeno corresponde a acercar al tubo donde se está produciendo este gas un fósforo encendido; al tomar contacto con el hidrógeno ocurre una explosión muy pequeña que apaga la llama del fósforo.

Aplicación:

El hidrógeno es uno de los elementos con mayor importancia en nuestro día a día. Existen dos átomos de hidrógeno en cada molécula de agua y una buena parte de los átomos que constituyen las moléculas que soportan la vida son de hidrógeno.

El hidrógeno está actualmente siendo testeado como fuente de energía “limpia” para la utilización en transportes. La reacción del hidrógeno con el oxígeno, para producir agua, realizada en células de combustibles es una de las formas más promisorias para generar energía para automóviles, evitando la liberación de gases de efecto invernadero, al contrario de lo que sucede con los motores actuales que utilizan la combustión de hidrocarburos de origen fósil.

Otras aplicaciones relevantes del hidrógeno son:

• Producción de ácido clorhídrico (HCl);
• Combustible para cohetes
• Enfriamiento de rotores en generadores eléctricos en puestos de energía, visto que el hidrógeno posee una elevada conductividad térmica;
• En estado líquido es utilizado en investigaciones criogénicas, incluyendo estudios de superconductividad.

Conclusión:

Podemos concluir que el oxigeno y el hidrógeno son elemento muy importantes de la naturaleza pudimos aprender sobre ellos sus funciones, importancia, aplicaciones y como se obtienen gracias a este trabajo podemos reconocer y lograr reconocer cada uno. 

Webgrafia:

• https://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/aplicaciones-del-hidrogeno
• https://www.enciclopediadetareas.net/2010/09/estado-natural-del-hidrogeno.html
• https://es.slideshare.net/orlyFernandez/obtencion-de-oxigeno-76507513
• https://prezi.com/zdpp-v8uojrb/oxigeno-obtencion-y-propiedades/
• https://www.monografias.com/docs/Propiedades-Quimicas-y-Fisicas-Del-Oxigeno-PKY7GFJDU2Y