Hidrógeno

Su configuración 1s¹ coincide con la de los alcalinos: un solo electrón de valencia que puede perderse para dar H⁺. Pero su electronegatividad es mucho mayor y también puede captar un electrón para dar H⁻, como los halógenos del grupo 17. Por eso ocupa un lugar singular: encabeza el grupo 1 por su configuración, aunque algunas tablas lo duplican sobre el grupo 17 o lo aíslan aparte.

Son etiquetas según cómo se produce, no tipos distintos de molécula. El gris se obtiene por reformado de gas natural y emite unos 9 kg de CO₂ por kilo de H₂. El azul usa el mismo proceso pero captura y almacena gran parte del CO₂. El verde se produce por electrólisis del agua con electricidad renovable, sin emisiones directas. El verde es el más limpio, pero hoy el más caro y minoritario.

Porque dos átomos de hidrógeno comparten sus electrones en un enlace covalente y ambos completan su capa con dos electrones, como el helio. Esta unión libera mucha energía, así que la molécula H₂ es mucho más estable que dos átomos separados. Romperla exige 436 kJ por mol; por eso el H₂ es poco reactivo a temperatura ambiente sin chispa o catalizador.

Es la atracción entre un hidrógeno unido a un átomo muy electronegativo (oxígeno, nitrógeno o flúor) y un par de electrones de otra molécula. Es débil frente a un enlace químico, pero en conjunto determina que el agua sea líquida, que el ADN mantenga su doble hélice y que las proteínas se plieguen. Sin él, la química de la vida tal como la conocemos no existiría.

Porque las moléculas de agua se atraen entre sí mediante enlaces de hidrógeno: el hidrógeno unido al oxígeno queda con carga parcial positiva y atrae al oxígeno de la vecina. Esta red de atracciones exige mucha energía para romperse, lo que eleva el punto de ebullición a 100 °C. Sin estos puentes, el agua herviría muy por debajo de 0 °C, como ocurre con el sulfuro de hidrógeno, su análogo sin enlaces de hidrógeno.

Son los tres isótopos del hidrógeno: el mismo protón con distinto número de neutrones. El protio no tiene neutrones y forma el 99,98 % del hidrógeno natural. El deuterio tiene un neutrón, es estable y pesa el doble; se usa en agua pesada y como trazador. El tritio tiene dos neutrones, es radiactivo con 12,3 años de periodo y se emplea en investigación de fusión nuclear.

Tiene bazas fuertes: su combustión solo produce agua y las pilas de combustible generan electricidad sin emisiones. Pero plantea retos grandes: ocupa mucho volumen y debe comprimirse a 700 bar o licuarse a −253 °C, las fugas son fáciles y hoy casi todo se produce a partir de gas natural. Será clave en industria y transporte pesado si baja el coste del hidrógeno verde.