El dihidróxenu (d'antiguo llamáu hidróxenu o hidróxenu gaseosu) ye una molécula diatómica compuesta por dos átomos d'hidróxenu; a temperatura ambiente ye un gas inflamable, incoloru y nun tien golor.
Nel llaboratoriu llograr por aciu la reaición d'ácidos con metales como'l cinc y industrialmente por aciu la electrólisis de l'agua. El dihidrógeno emplegar na producción d'amoniacu, como combustible alternativu y apocayá pal suministru d'enerxía nes piles de combustible.
Tien un puntu de ebullición de tan solo 20,27 K (−252,88 °C) y un puntu de fusión de 14,02 K (−259,13 °C). A bien alta presión, tal como la que se produz nel nucleu de les estrelles xigantes de gas, les molécules camuden la so naturaleza y el dihidrógeno convertir nun líquidu metálicu (ver hidróxenu metálicu). A bien baxa presión, como la del espaciu, l'elementu hidróxenu tiende a esistir como átomos individuales, a cencielles porque ye bien baxa la probabilidá de que se combinen. Sicasí, cuando esto asocede pueden llegar a formase nubes de H2 que s'acomuñar a la xénesis de les estrelles.
Aplicaciones Na industria químico y petroquímica ríquense grandes cantidaes de H2. L'aplicación principal del H2 ye pal procesamientu (refinamientu) de combustibles fósiles y pa la síntesis del amoniacu (procesu d'Haber). Los procesos fundamentales que peracaben H2 nuna planta petroquímica son la hidrodesalquilación, la hidrodesulfurización y el hidrocraking. El H2 tien otros munchos usos como axente hidrogenante, particularmente na medría de la saturación de les grases y los aceites insaturados (que s'atopen en productos como la margarina), y na producción de metanol. Emplégase tamién na fabricación del ácidu clorhídrico y como axente reductor pa minerales metálicos. Producción d'ácidu clorhídrico, combustible para cohetes, y amenorgamientu de minerales metálicos. El dihidrógeno líquidu emplegar n'aplicaciones criogénicas, incluyendo la investigación de la superconductividá. Emplegáu antaño pola so llixereza como gas de rellenu en globos y zepelinos, tres el desastre del Hindenburg abandonóse'l so usu pol so gran inflamabilidad.
Amás de los sos usos como reactivu, el H2 tien munches aplicaciones en Física y Inxeniería. Usar pal escudu de gas en métodos de soldadura, tales como la soldadura d'hidróxenu atómicu. El H2 emplégase como refrigerante en xeneradores llétricos nes estaciones llétrequiers, yá que ye'l gas con mayor conductividá térmica. El H2 líquidu usar na investigación criogénica, incluyendo l'estudiu de la superconductividá. Puesto que el H2 ye más llixeru que l'aire (tien una densidá pocu mayor que la quinceava parte de la del aire) foi usáu como gas de rellenu pa globos aerostáticos y aeronaves. Sicasí, esti usu foi abandonáu tres el desastre del Hindenburg que evidenció la peligrosidá del hidróxenu cuando ye usáu pa estos fines. Sicasí, entá se sigue usando pa encher globo sonda meteorolóxicos.
Los isótopos del hidróxenu tamién tienen les sos aplicaciones particulares. El deuteriu (²H) tien aplicaciones nel campu de la fisión nuclear, como moderador pa frenar neutrones, y tamién tien aplicaciones en reaiciones de fusión nuclear. Los compuestos de deuteriu tienen usos en Química y Bioloxía, sobre manera nos estudios de los efeutos isotópicos. El tritiu (³H), xeneráu nos reactores nucleares, usar na producción de bombes d'hidróxenu, como radiomarcador en Ciencies Biolóxiques, y como fonte de radiación en pintures luminiscentes.
La temperatura d'equilibriu del puntu triple del dihidrógeno ye un puntu fixu definíu na escala de temperatures ITS-90.
El spin o xiru de la molécula de dihidrógeno puede ser alliniáu homogéneamente por aciu ondes de radiofrecuencia. Esta propiedá ye'l fundamentu de la resonancia magnética nuclear, dispositivu de llogru d'imáxenes que ye capaz de recoyer información en función de la distinta velocidá de recuperación del spin orixinal de les molécules d'hidróxenu (presentes na agua) de los distintos texíos d'un ser vivu.
El dihidrógeno como portador d'enerxía thumb|250px|right|Prototipu de vehículu alimentáu con hidróxenu.
El dihidrógeno nun ye una fonte d'enerxía, sacante nel hipotéticu contestu de les plantes comerciales de fusión nuclear alimentaes por deuteriu o tritiu, una teunoloxía qu'anguaño s'atopa en desenvolvimientu nel reactor esperimental ITER. La enerxía del Sol provién de la fusión nuclear del hidróxenu, sicasí, ye un procesu complicáu de consiguir na Tierra. El dihidrógeno elemental llográu de fontes solares, biolóxiques o llétrequiers cuesta muncha más enerxía pa producilo de la que se llogra de la so combustión. El dihidrógeno puede xenerase a partir de fontes fósiles (como'l metanu) gastando menos enerxía de la que se llogra, pero tratar de fontes non anovables que, amás son fontes enerxétiques por sigo mesmes.
Dihidrógeno como combustible Falóse enforma del dihidrógeno molecular como posible portador d'enerxía. L'usu del H2 tendría la ventaya de que les fontes fósiles podríen usase direutamente pal llogru del gas (a partir de metanu, por casu). El H2 usáu nos medios de tresporte produciría una combustión llimpia na que l'únicu productu sería l'agua, esaniciando por completu les emisiones de CO2.
Sicasí, los costos pa la infraestructura necesaria pa llevar a cabu una conversión completa a una economía del dihidrógeno seríen sustanciales.See (ISBN 1-55963-704-8) Amás, la densidá enerxética del dihidrógeno líquidu o gaseosu (dientro d'unes presiones práutiques) ye significativamente menor que los combustibles tradicionales.
Por casu, puede emplegase en motores de combustión interna. Una flota d'automóviles con motores d'esti tipu ye caltenida na actualidá por Chrysler-BMW. Amás, les piles de combustible en desenvolvimientu paez que van ser capaces d'ufiertar una alternativa llimpio y económico a los motores de combustión interna.
Por cuenta de que l'hidróxenu ye escasu en forma llibre y la mayor parte d'él atópase combináu con otros elementos, nun ye una fonte d'enerxía primaria, como sí lo son el gas natural, el petroleu y el carbón. En realidá, el dihidrógeno ye un vector enerxéticu, ye dicir un portador d'enerxía que se debe producir a partir de fontes primaries. Aun así, el dihidrógeno como combustible presenta diverses ventayes. El dihidrógeno quemar nel aire llibre cuando hai concentraciones ente'l 4 y el 75 % del so volume. Sicasí, el gas natural failo ente'l 5,4 y el 15 %. La temperatura por combustión bonal ye de 585 °C, ente que pal gas natural ye de 540 °C. El gas natural esplota en concentraciones del 6,3 al 14 %, ente que'l dihidrógeno requier concentraciones ente'l 13 y el 64 %, polo que'l gas natural ye más esplosivu que'l dihidrógeno.
Na actualidá esisten cuatro formes d'utilizar l'hidróxenu pa producir enerxía: Xuniendo los sos nucleos dientro d'un reactor denomináu Tokamak, mientres el procesu conocíu como fusión nuclear. Combinándolo electroquímicamente col dioxígeno ensin xenerar llapada pa producir direutamente lletricidá dientro d'un reactor conocíu como pila de combustible. Combinándolo químicamente col dioxígeno del aire al traviés de quemadores convencionales y al traviés de procesos catalíticos, métodu que cunta con una amplia aplicación doméstica. Combinándolo químicamente col oxíxenu en mediu aguacientu dientro d'una caldera non convencional pa producir vapor motriz, nel ciclu conocíu como Chan K'iin .
Unu de los principales problemes que se tienen col dihidrógeno ye'l so almacenamientu y tresporte. Si se confina en forma gaseosa, el contenedor tendría que soportar presiones d'hasta 200 atmósferes. Si deseyar almacenar en forma líquida, tiense qu'esfrecer a -253 °C y darréu guardase nun depósitu perfectamente aislláu. Otra forma d'almacenamientu puede llevase a cabu por aciu una reaición química reversible con diverses sustancies pa formar hidruros metálicos.
Propiedaes físiques y químiques Les carauterístiques de solubilidá y d'adsorción del dihidrógeno con dellos metales son bien importantes na metalurxa (dellos metales pueden sufrir debilitamientu per hidróxenu) y nel desenvolvimientu de formes segures d'almacenamientu pal so usu como combustible. El dihidrógeno ye bien soluble en munchos compuestos formaos por metales de les tierres rares y metales de transición,Takeshita T, Wallace WE, Craig RS. (1974). Hydrogen solubility in 1:5 compounds between yttrium or thorium and nickel or cobalt. Inorg Chem 13(9):2282. y puede eslleise tantu en metales cristalinos como en metales amorfos.Kirchheim R, Mutschele T, Kieninger W. (1988). Hydrogen in amorphous and nanocrystalline metals Mater. Sci. Eng. 99: 457–462. La solubilidá del dihidrógeno nos metales ta influyida por aburuyar locales y les impureces de la rede cristalina del metal.Kirchheim R. (1988). Hydrogen solubility and diffusivity in defective and amorphous metals. Prog. Mater. Sci. 32(4):262–325.
Combustión thumb|300px|left|Na imaxe aprecia la diferencia ente la llapada de dihidrógeno (nos motores de la danzadera, cuasi invisible) y les llapaes d'otros combustibles (nos cohetes propulsores llaterales).
El dihidrógeno gaseosu ye bien inflamable y ambura en concentraciones bien baxes n'aire (4 % de H2). La entalpía de combustión del dihidrógeno ye −286 kJ/mol, y la reaición de combustión ye la siguiente: 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ/mol
Cuando s'entemez con dioxígeno nun ampliu rangu de proporciones el dihidrógeno esplota. Nel aire, el dihidrógeno ambura violentamente. Les llapaes de dioxígeno y dihidrógeno puru son cuasi invisibles al güeyu humanu, como se constata al ver lo tenues que son les llapaes de los motores principales de les llanzaderes espaciales (en contraposición a lo fácilmente visibles que son les llapaes de los cohetes impulsores de les danzaderes). Por esti motivu, ye difícil detectar visualmente si un escape de dihidrógeno ta amburando. Les llapaes que s'aprecien nes semeyes del dirixible Hindenburg son llapaes de dihidrógeno coloriaes pol material de la cubierta de l'aeronave, que contenía carbonu y polvu d'aluminiu pirofórico, según otros materiales combustibles. (Independientemente de la causa d'esta quema, ye claro que se produció la ignición del dihidrógeno, yá que n'ausencia d'esti gas la cubierta del dirixible tardaría hores en quemar). Otra carauterística de los fueos alimentaos por dihidrógeno ye que les llapaes tienden a xubir rápido col gas al traviés del aire (daqué que tamién se puede apreciar nes fotografíes del accidente del Hindenburg), causando menos daños que los fueos alimentaos por hidrocarburos. Por casu, dos tercios de los pasaxeros del dirixible sobrevivieron a la quema, y munches de les muertes que se producieron fueron por cayíes al vaciu y pola combustión de gasolina.
El H2 reacciona direutamente con otros elementos oxidantes. Puede producise una reaición bonal y violento a temperatura ambiente en presencia de dicloro o diflúor, cola formación de los correspondientes halogenuros d'hidróxenu: cloruru d'hidróxenu y fluoruro d'hidróxenu.
Historia
Descubrimientu del H2 L'hidróxenu diatómico gaseosu, H2, foi formalmente descritu per primer vegada por T. Von Hohenheim (más conocíu como Paracelso, 1493 - 1541) que lo llogró artificialmente entemeciendo metales con ácidos fuertes. Paracelso nun yera consciente de que'l gas inflamable xeneráu nestes reaiciones químiques taba formáu por un nuevu elementu químicu. En 1671, Robert Boyle redescubrió y describió la reaición que se producía ente limaduras de fierro y ácidos esleíos, y que xeneraba dihidrógeno gaseosu.