El oxihidrógeno es una mezcla de gases de hidrógeno (H 2 ) y oxígeno (O 2 ). Esta mezcla gaseosa se utiliza en sopletes para procesar materiales refractarios y fue la primera mezcla gaseosa [1] utilizada para soldar . 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 ser denominado como Knallgas (Scandinavian y alemán Knallgas : "bang-gas"), aunque algunos autores definen Knallgas a ser un término genérico para la mezcla de combustible con la cantidad precisa de oxígeno requerido para la combustión completa, por lo tanto 2 : 1 oxihidrógeno se llamaría "hidrógeno-knallgas". [3]
"Gas de Brown" y HHO son términos para oxihidrógeno que se encuentran principalmente en la ciencia marginal . [4]
Propiedades
El oxígeno se quemará cuando se lleve a su temperatura de autoignición . Para la mezcla estequiométrica , hidrógeno: oxígeno 2: 1, a presión atmosférica normal , la autoignición se produce a aproximadamente 570 ° C (1065 ° F). [5] La energía mínima necesaria para encender una mezcla de este tipo con una chispa es de unos 20 microjulios . [5] A temperatura y presión estándar , el oxihidrógeno puede arder cuando está entre aproximadamente 4% y 95% de hidrógeno en volumen. [6] [5]
Cuando se enciende, los convertidos mezcla gas a vapor de agua y libera energía , que sostiene la reacción: 241,8 kJ de energía ( LHV ) por cada mol de H 2 quemados. La cantidad de energía térmica liberada es independiente del modo de combustión, pero la temperatura de la llama varía. [7] La temperatura máxima de aproximadamente 2.800 ° C (5.100 ° F) se logra con una mezcla estequiométrica exacta , aproximadamente 700 ° C (1.300 ° F) más caliente que una llama de hidrógeno en el aire. [8] [9] [10] 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 será menor. [7]
Producción
Se puede obtener una mezcla estequiométrica pura mediante electrólisis de 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 será igual a la energía de salida, como establece la primera ley de la termodinámica . Sin embargo, en la práctica ningún sistema está perfectamente cerrado, y la energía requerida para generar el oxihidrógeno siempre excederá la energía liberada al quemarlo, incluso con la máxima eficiencia práctica, como implica la segunda ley de la termodinámica (ver Electrólisis del agua # Eficiencia ).
Aplicaciones
Encendiendo
Se han descrito muchas formas de lámparas de oxihidrógeno , como el candelero , que usaba una llama de oxihidrógeno para calentar un trozo de cal a incandescencia al rojo vivo . [11] Debido a la explosividad del oxihidrógeno, los reflectores han sido reemplazados por iluminación eléctrica .
Cerbatana de oxihidrógeno
Los cimientos de la cerbatana de oxihidrógeno fueron colocados por Carl Wilhelm Scheele y Joseph Priestley alrededor del último cuarto del siglo XVIII. La cerbatana de oxihidrógeno en sí fue desarrollada por el francés Bochard-de-Saron, el mineralogista inglés Edward Daniel Clarke y el químico estadounidense Robert Hare a fines del siglo XVIII y principios del XIX. [12] Producía una llama lo suficientemente caliente como para fundir materiales refractarios como platino , porcelana , ladrillo refractario y corindón , y era una herramienta valiosa en varios campos de la ciencia. [13] Se utiliza en el proceso Verneuil para producir corindón sintético. [14]
Antorcha de oxihidrógeno
Un soplete de oxihidrógeno (también conocido como soplete de hidrógeno ) es un soplete de gas oxi 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 otros sopletes de oxicombustible como el soplete de corte alimentado con acetileno, el soplete de oxihidrógeno rara vez se usa hoy en día, pero sigue siendo la herramienta de corte preferida en algunas aplicaciones de nicho.
El oxihidrógeno se usó una vez para trabajar el platino , porque en ese momento, solo podía arder lo suficientemente caliente como para derretir el metal a 1.768,3 ° C (3.214,9 ° F). [7] Estas técnicas han sido reemplazadas por el horno de arco eléctrico .
Ciencia marginal
El gas de Brown está asociado con varias afirmaciones exageradas. [16] [17] A menudo se le llama "gas HHO", un término popularizado por el físico marginal [18] 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 las " magneculas ". [17]
Se han hecho muchas otras afirmaciones pseudocientíficas sobre el gas de Brown, como la capacidad de neutralizar los desechos radiactivos, ayudar a las plantas a germinar y más. [17] Sin embargo, es bien sabido que los iones de hidrógeno forman la base del equilibrio del pH en cualquier solución, lo que puede explicar por qué esta forma de agua puede ayudar a las semillas a obtener su estado de germinación en algunos casos. [19]
El oxígeno se menciona a menudo junto con vehículos que afirman usar agua como combustible . El contraargumento más común y decisivo contra la producción de este gas a bordo para usarlo como combustible o aditivo de combustible es que siempre se necesita más energía para dividir las moléculas de agua de la que se recupera quemando el gas resultante. [16] [20] Además, el volumen de gas que se puede producir para el consumo bajo demanda a través de la electrólisis es muy pequeño en comparación con el volumen consumido por un motor de combustión interna. [21]
Un artículo en Popular Mechanics informó que la gasolina de Brown no aumenta la economía de combustible en los automóviles . [22]
Los automóviles "alimentados con agua" no deben confundirse con los automóviles alimentados con hidrógeno , donde el hidrógeno se produce en otros lugares y se usa como combustible o donde se usa como combustible .
Referencias
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- ^ Viall, Ethan (1921). Soldadura con soplete de gas y termita . McGraw-Hill. pag. 10 . Archivado desde el original el 3 de agosto de 2016.
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La llama de un soplete de aire-hidrógeno alcanza los 2045 ° C, mientras que una llama de oxígeno alcanza los 2660 ° C.
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