Propiedades Químicas del Hidrógeno, Dureza del Agua y Procesos de Metalurgia

El Hidrógeno ($H_2$): Molécula y Naturaleza

El $H_2$ es una molécula diatómica. En la naturaleza, aparece en forma de sus isótopos.

Producción de $H_2$

Extracción de combustibles fósiles

El gas natural es una fuente de energía no renovable formada por una mezcla de gases ligeros, compuesta principalmente por metano. El reformado con vapor es un método para obtener hidrógeno a partir de hidrocarburos y, en particular, del gas natural. Este proceso requiere una gran cantidad de energía y consiste en exponer el gas natural al vapor de agua a altas temperaturas y presión moderada.

Electrólisis del agua

Consiste en la descomposición del agua en los gases oxígeno e hidrógeno por medio de electricidad aplicada a través del agua.

Isótopos del Hidrógeno

El hidrógeno posee tres isótopos naturales:

• Protio: Es el más común, con una abundancia del 99,98%.
• Deuterio: Es el otro isótopo estable del hidrógeno; tiene un neutrón y un protón. El agua enriquecida con moléculas de deuterio se conoce como agua pesada. Esta posee altos puntos de fusión y ebullición, es muy densa y se utiliza como refrigerante en reactores.
• Tritio: Posee un protón y dos neutrones en su núcleo. Es radiactivo y se desintegra con emisión beta. Se encuentra en la naturaleza por la interacción de rayos cósmicos con gases atmosféricos. Se utiliza en reacciones de fusión nuclear y dispositivos luminosos autoalimentados.

Aplicaciones industriales del hidrógeno

Sus usos principales incluyen el refinado de combustible, la producción de amoníaco para fertilizantes y la industria fotovoltaica.

Dureza del agua

Se define como la concentración de compuestos minerales de cationes polivalentes presentes en una cantidad de agua determinada.

• Agua blanda: Menos de 13 mg/L.
• Agua dura: Entre 13 mg/L y 180 mg/L.
• Agua muy dura: Más de 180 mg/L.

Metalurgia

La metalurgia es la técnica de obtención y tratamiento de metales, abarcando desde minerales metálicos hasta los no metálicos. En la litosfera se encuentran los minerales, que son una combinación de ganga y mena.

• Mena: Es el componente de origen natural del que se extraen uno o más metales.
• Ganga: Contiene cantidades variables de materias extrañas, como piedras o tierra.

Es necesario someter los materiales a una serie de operaciones cuya finalidad es separar la mena de la ganga y aislar el metal.

Procedimiento metalúrgico

El proceso consta de: tratamiento preliminar, reducción y refinamiento.

Pirometalurgia

Es la rama de la metalurgia que obtiene y refina los metales utilizando calor. Las principales operaciones pirometalúrgicas son:

• Calcinación
• Tostación
• Fundición (para concentraciones mayores a 180 mg/L).