Ciclo del hidrógeno: concepto, fases e importancia
El ciclo del hidrógeno es aquel proceso en el que el hidrógeno se desplaza por medio del agua alrededor de la tierra, siendo así parte esencial de la composición química y atómica de este elemento.
La hidrosfera obtiene hidrógeno solo del agua, elemento formado exclusivamente por la combinación del oxígeno e hidrógeno. Durante la síntesis fotográfica, el hidrógeno se produce por la disociación del agua que forma glucosa después de peinar con dióxido de carbono.
Las plantas proporcionan alimento para los herbívoros y estos animales obtienen glucosa y proteínas de las plantas solamente. El hidrógeno forma carbohidratos, que es una fuente importante de energía para el ser vivo, y estos carbohidratos llegan como alimento.
Existen innumerables tipos de seres vivos en la Tierra. Todos estos están compuestos básicamente de carbono, nitrógeno, oxígeno e hidrógeno. Los animales obtienen estos elementos de la naturaleza y los procesos como formación, crecimiento y descomposición normalmente ocurren en ella.
Varios ciclos suceden como resultado de cada uno de estos procesos, y debido a ellos, están ligados entre sí, estableciendo un equilibrio.
Fases del ciclo del hidrógeno
Los átomos de hidrógeno se pueden almacenar como un gas o un líquido de alta presión. El hidrógeno se almacena a menudo como hidrógeno líquido porque ocupa menos espacio que el hidrógeno en su forma normal de gas.
Cuando un átomo de hidrógeno se une a un átomo fuertemente electronegativo que existe en la vecindad de otro átomo electronegativo con un par solitario de electrones, hace un enlace de hidrógeno, que forma una molécula. Dos átomos de hidrógeno forman una molécula de hidrógeno, H2 para abreviar.
El hidrógeno es un componente clave de muchos ciclos biogeoquímicos, incluyendo el ciclo del agua, el ciclo del carbono, el ciclo del nitrógeno y el ciclo del azufre. Debido a que el hidrógeno es un componente de la molécula de agua, el ciclo del hidrógeno y el ciclo del agua están profundamente ligados.
Las plantas también recombinan agua y dióxido de carbono del suelo y la atmósfera para formar glucosa en un proceso conocido como fotosíntesis. Si se consume la planta, las moléculas de hidrógeno se transfieren al animal de pastoreo.
La materia orgánica se almacena en los suelos a medida que la planta o el animal muere, y las moléculas de hidrógeno son liberadas de nuevo a la atmósfera por oxidación.
1- Evaporación
La mayor parte del hidrógeno en nuestro planeta se encuentra en el agua, por lo que el ciclo del hidrógeno está ínfimamente relacionado con el ciclo hidrológico. El ciclo del hidrógeno comienza con la evaporación de la superficie del agua.
2- Condensación
La hidrosfera incluye la atmósfera, la tierra, las aguas superficiales y las aguas subterráneas. A medida que el agua se mueve a través del ciclo, cambia el estado entre las fases líquida, sólida y de gas.
El agua se mueve a través de diferentes reservorios, incluyendo el océano, la atmósfera, las aguas subterráneas, los ríos y los glaciares, por los procesos físicos de evaporación (incluyendo la transpiración de la planta), sublimación, precipitación, infiltración, escorrentía y flujo sub superficial.
3- Transpiración
Las plantas absorben el agua del suelo a través de sus raíces para luego bombearla y suministrar nutrientes a sus hojas. La transpiración representa aproximadamente el 10% del agua evaporada.
Esta es la descarga de vapor de agua de las hojas de las plantas en la atmósfera. Es un proceso que el ojo no puede ver, a pesar de que las cantidades de humedad que implica son significativas. Se cree que un roble grande puede transpirar 151.000 litros por año.
La transpiración es también la razón por la cual hay mayor humedad en lugares con mucha cobertura vegetal. La cantidad de agua que se transpira a través de este proceso depende de la planta en sí, la humedad en el suelo (suelo), la temperatura circundante y el movimiento del viento alrededor de la planta.
4- Precipitación
Es la caída del agua en cualquier forma a la tierra que da paso a la infiltración, que es el proceso en el cual el agua se absorbe en el suelo o fluye por la superficie. Este proceso se repite una y otra vez como parte de los ciclos terrestres que mantienen los recursos renovables.
Importancia del hidrógeno en la Tierra
Se utiliza principalmente para crear agua. El gas de hidrógeno puede usarse para la reducción de mineral metálico.
Las industrias químicas también lo utilizan para la producción de ácido clorhídrico. El mismo gas hidrógeno es necesario para la soldadura atómica de hidrógeno (AHW).
Hay una variedad de usos para el hidrógeno. Es el elemento más ligero y puede ser utilizado como un agente de elevación en los globos, aunque también es altamente inflamable, por lo que puede ser peligroso. Esta propiedad y otras hacen al hidrógeno adecuado para su uso como combustible.
Dado que el hidrógeno es altamente inflamable, especialmente cuando se mezcla con oxígeno puro, se utiliza como combustible en los cohetes. Estos, usualmente, combinan hidrógeno líquido con oxígeno líquido para hacer una mezcla explosiva.
El hidrógeno es uno de los combustibles más limpios porque al hacer ignición el resultado es agua simple. Esta es una de las principales razones del porqué hay esfuerzos para crear los motores que pueden accionarse mediante el uso de este gas.
Aunque el hidrógeno es altamente inflamable, también lo es la gasolina. Aunque se debe tener cuidado, la cantidad de hidrógeno usada en un automóvil no presentaría más peligro que la cantidad de gasolina usada.
A pesar de ser uno de los combustibles más limpios del planeta, su alto costo para la producción en masa hace imposible en un futuro cercano usarlo para automóviles de uso comercial y doméstico.
Cuando el hidrógeno se calienta a temperaturas extremas, los núcleos de sus átomos se fusionarán para crear núcleos de helio. Esta fusión resulta en la liberación de una enorme cantidad de energía, llamada energía termonuclear. Este proceso es lo que crea la energía del sol.
Los generadores eléctricos utilizan el gas como refrigerante, lo que ha llevado a muchas plantas a utilizarlo como agente de verificación de fugas. Otras aplicaciones incluyen procesamiento y producción de amoníaco.
El amoníaco es parte de muchos productos de limpieza para el hogar. También es un agente de hidrogenación utilizado para cambiar las grasas no saturadas insalubres a aceites saturados y grasas.