Oxidrógeno

El oxohidrógeno es una mezcla de gases de hidrógeno (H2 ₎ y oxígeno (O2 ₎ . Esta mezcla gaseosa se utiliza en sopletes para procesar materiales refractarios y fue la primera ^[1] mezcla gaseosa utilizada para soldadura . Teóricamente, una proporción de hidrógeno:oxígeno de 2:1 es suficiente para lograr la máxima eficiencia; en la práctica, se necesita una proporción de 4:1 o 5:1 para evitar una llama oxidante . ^[2]

Esta mezcla también puede denominarse Knallgas (en escandinavo y alemán Knallgas ; literalmente, ' bang-gas ' ), aunque algunos autores definen knallgas como un término genérico para la mezcla de combustible con la cantidad precisa de oxígeno necesaria para una combustión completa, por lo que el oxhidrógeno 2:1 se llamaría "hidrógeno-knallgas". ^[3] 

"Gas de Brown" y HHO son términos para designar al oxhidrógeno que tienen su origen en la pseudociencia , aunque se prefiere x H ₂ + y O ₂ debido a que HHO significa H ₂ O .

El oxhidrógeno arderá cuando se lo lleve a su temperatura de autoignición . Para la mezcla estequiométrica en el aire, a presión atmosférica normal , la autoignición ocurre a aproximadamente 570 °C (1065 °F). ^[4] La energía mínima requerida para encender dicha mezcla, a temperaturas más bajas, con una chispa es de aproximadamente 20 microjulios . ^[4] A temperatura y presión estándar , el oxhidrógeno puede arder cuando tiene entre un 4% y un 95% de hidrógeno en volumen. ^{[5] [4]}

Cuando se enciende, la mezcla de gases se convierte en vapor de agua y libera energía , que sostiene la reacción: 241,8 kJ de energía ( LHV ) por cada mol de H ₂ quemado. La cantidad de energía térmica liberada es independiente del modo de combustión, pero la temperatura de la llama varía. ^[6] La temperatura máxima de aproximadamente 2800 °C (5100 °F) se logra con una mezcla estequiométrica exacta , aproximadamente 700 °C (1300 °F) más caliente que una llama de hidrógeno en el aire. ^{[7] [8] [9]} Cuando cualquiera de los gases se mezcla en exceso de esta proporción, o cuando se mezcla con un gas inerte como el nitrógeno, el calor debe extenderse por una mayor cantidad de materia y la temperatura de la llama será menor. ^[6]

El oxhidrógeno es explosivo y puede detonar al encenderse, liberando una gran cantidad de energía. Esto se demuestra a menudo en entornos de aulas en los que los profesores llenan un globo con el gas, debido al fácil acceso del hidrógeno y el oxígeno. ^[10]

Se puede obtener una mezcla estequiométrica pura mediante electrólisis del agua , que utiliza una corriente eléctrica para disociar las moléculas de agua:

Electrólisis: 2 H ₂ O → 2 H ₂ + O ₂

Combustión: 2 H ₂ + O ₂ → 2 H ₂ O

William Nicholson fue el primero en descomponer el agua de esta manera en 1800. En teoría, la energía de entrada de un sistema cerrado siempre es igual a la energía de salida, como lo establece la primera ley de la termodinámica . Sin embargo, en la práctica, ningún sistema es perfectamente cerrado y la energía necesaria para generar el oxhidrógeno siempre supera la energía liberada al quemarlo, incluso con la máxima eficiencia práctica, como lo implica la segunda ley de la termodinámica (ver Electrólisis del agua#Eficiencia ).

Se han descrito muchas formas de lámparas de oxhidrógeno , como la lámpara de cal , que utilizaba una llama de oxhidrógeno para calentar un trozo de cal viva hasta alcanzar una incandescencia blanca . ^[11] Debido a la explosividad del oxhidrógeno, las lámparas de cal han sido reemplazadas por iluminación eléctrica .

Las bases del soplete de oxígeno e hidrógeno fueron establecidas por Carl Wilhelm Scheele y Joseph Priestley alrededor del último cuarto del siglo XVIII. El propio soplete de oxígeno e hidrógeno fue desarrollado por el francés Bochard-de-Saron, el mineralogista inglés Edward Daniel Clarke y el químico estadounidense Robert Hare a finales del siglo XVIII y principios del XIX. ^[12] Producía una llama lo suficientemente caliente como para fundir materiales refractarios como el platino , la porcelana , el ladrillo refractario y el corindón , y era una herramienta valiosa en varios campos de la ciencia. ^[13] Se utiliza en el proceso Verneuil para producir corindón sintético. ^[14]

Un soplete de oxhidrógeno (también conocido como soplete de hidrógeno ) es un soplete de oxígeno y gas que quema hidrógeno (el combustible ) con oxígeno (el oxidante ). Se utiliza para cortar y soldar ^[15] metales , vidrios y termoplásticos . ^[11]

Debido a la competencia de la soldadura por arco y otras antorchas de oxicorte , como la antorcha de corte alimentada con acetileno, la antorcha de oxihidrógeno rara vez se utiliza hoy en día, pero sigue siendo la herramienta de corte preferida en algunas aplicaciones específicas.

En el pasado, el oxhidrógeno se utilizaba para trabajar el platino , porque en aquella época era el único que podía arder lo suficientemente caliente como para fundir el metal a 1768,3 °C (3214,9 °F). ^[6] Estas técnicas han sido sustituidas por el horno de arco eléctrico .

El oxhidrógeno se asocia con varias afirmaciones exageradas. ^{[16] [17] [18]} A menudo se lo llama "gas de Brown" o "gas HHO", un término popularizado por el físico marginal ^[19] Ruggero Santilli , quien afirmó que su gas HHO, producido por un aparato especial, es "una nueva forma de agua", con nuevas propiedades, basadas en su teoría marginal de "magnéculas". ^[18]

Se han hecho muchas otras afirmaciones pseudocientíficas sobre el oxhidrógeno, como su capacidad para neutralizar desechos radiactivos, ayudar a las plantas a germinar y más. ^[18]

El oxhidrógeno se menciona a menudo en relación con los vehículos que afirman utilizar agua como combustible . El contraargumento más común y decisivo contra la producción de este gas a bordo para su uso como combustible o aditivo de combustible es que siempre se necesita más energía para dividir las moléculas de agua que la que se recupera quemando el gas resultante. ^{[17] [20]} Además, el volumen de gas que se puede producir para el consumo a demanda mediante electrólisis es muy pequeño en comparación con el volumen consumido por un motor de combustión interna. ^[21]

Un artículo en Popular Mechanics en 2008 informó que el oxhidrógeno no aumenta el ahorro de combustible en los automóviles . ^[22]

Los automóviles "alimentados con agua" no deben confundirse con los automóviles alimentados con hidrógeno , en los que el hidrógeno se produce en otra parte y se utiliza como combustible o se utiliza como mejora del combustible .