Propiedades y Obtención de Hidrógeno, Oxígeno y Agua: Características de Metales y No Metales

Hidrógeno: Propiedades y Características

El hidrógeno es un gas incoloro e insípido. Presenta una molécula diatómica y es prácticamente insoluble en agua. En la naturaleza, su presencia en estado libre es despreciable, pero combinado es muy importante, encontrándose en el agua, petróleo, proteínas, aminoácidos, sales, hidróxidos, etc. Posee una configuración electrónica específica y varios estados de oxidación. Existen tres isótopos del hidrógeno: protio, deuterio y tritio.

Oxígeno: Propiedades y Características

El oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido. Su molécula es diatómica. Constituye el 21% del volumen del aire y el 49,5% de la masa de la corteza terrestre. Combinado, es un elemento esencial en el agua, proteínas, lípidos, aminoácidos, sales, hidróxidos, óxidos (básicos, ácidos y neutros), peróxidos y superóxidos. Su configuración electrónica determina sus estados de oxidación: 0, -1, -2, -1/2. Tiene tres isótopos: ¹⁶O, ¹⁷O y ¹⁸O. Además, presenta variedades alotrópicas como el oxígeno diatómico (O₂) y el ozono (O₃).

Métodos de Obtención del Oxígeno

• Electrólisis del agua.
• Destilación fraccionada del aire líquido.

Agua: Propiedades y Tipos

El agua constituye aproximadamente el 75% de la corteza terrestre. Casi la totalidad de los procesos naturales ocurren en medio acuoso, y la mayoría de los procesos industriales y de laboratorio también se desarrollan en este medio. Es considerada el solvente universal y está presente en la naturaleza en los tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.

Propiedades Fisicoquímicas del Agua

A temperatura ambiente, el agua es un líquido incoloro, inodoro e insípido. Es un mal conductor de la corriente eléctrica y del calor. Su molécula es polar, lo que le confiere la capacidad de ser un solvente universal. Reacciona con diversas sustancias, hidrata sólidos cuando cristaliza y solubiliza gases.

Tipos de Aguas Naturales

• Aguas meteóricas: Incluyen lluvias, granizo y nieve. Se caracterizan por un bajo porcentaje de sustancias disueltas y están saturadas de gases atmosféricos.
• Aguas superficiales: Comprenden ríos, lagos y mares. Generalmente están libres de materia en suspensión, pero contienen sales disueltas.
• Aguas duras: Son aquellas que cortan el jabón y forman precipitaciones al calentarlas. La dureza puede ser temporal (se elimina por ebullición) o permanente. La suma de ambas se denomina dureza total.

Inconvenientes de las Aguas Duras

Las aguas duras forman incrustaciones que disminuyen el caudal y la transmisión de calor. Además, pueden agrietar y producir rupturas en las tuberías. Estos problemas se intensifican con el calentamiento, la ebullición y la concentración.

No Metales: Características y Ejemplos

Los no metales pertenecen al grupo p de la tabla periódica. Su configuración electrónica es variada. No tienen lustre y presentan diversos colores. Los sólidos suelen ser quebradizos, duros o blandos. Pueden ser líquidos o gaseosos. Son malos conductores del calor y la electricidad. La mayor parte de los óxidos no metálicos son sustancias moleculares. Tienden a formar aniones u oxianiones en solución acuosa.

Ejemplos de No Metales

• Carbono: Forma estructuras tridimensionales. Sus propiedades físicas y químicas están relacionadas con su estructura atómica.
• Cloro: Es un gas amarillo verdoso muy tóxico. Se utiliza como bactericida en piscinas y agua potable, así como en desinfectantes y blanqueadores. También se emplea en la producción de PVC y en la obtención de ácido clorhídrico.
• Bromo: Es un líquido marrón-rojizo. Se utiliza en la creación de retardantes de llama y en la purificación de aguas industriales.

Metales: Características y Metalurgia

Los metales son sólidos (excepto el mercurio, que es líquido) con brillo característico. Son maleables y dúctiles, y buenos conductores del calor y la electricidad.

Clasificación de los Metales

• Metales alcalinos: No existen libres en la naturaleza. Son blancos, poco densos, reaccionan con el agua y el oxígeno, y son electropositivos.
• Metales alcalinotérreos: Similares a los alcalinos, pero más duros y densos.
• Metales de transición: Tienen alto punto de fusión, son duros y buenos conductores. Presentan varios estados de oxidación y forman compuestos coloreados. Se utilizan como catalizadores, en estructuras (aceros) y como conductores eléctricos. Se encuentran en la naturaleza formando sales minerales.

Metalurgia

La metalurgia comprende las técnicas para extraer metales de los minerales, elaborarlos y darles forma. Incluye los siguientes procesos:

1. Quebrantado, triturado y pulverizado del mineral.
2. Concentración del mineral.
3. Procesos químicos: El metal, que generalmente se encuentra en forma oxidada, debe reducirse. Esto puede implicar la calcinación en hornos, especialmente para menas sulfurosas, o la eliminación de CO₂, como en el caso de la bauxita (mena del aluminio).