El hidrógeno es el elemento químico más simple que existe y también el más abundante del universo. Junto con el carbono y el oxígeno, es esencial en los procesos orgánicos. En este artículo vamos a ver y explicar cómo es el ciclo biogeoquímico del hidrógeno, sus etapas o fases y su importancia, junto a varias imágenes o ciclo del hidrógeno dibujo.
El hidrógeno: qué es, el ciclo del hidrógeno resumen
El hidrógeno, representado por el símbolo H, es el elemento químico de número atómico 1 y es el más simple y ligero de todos los elementos de la tabla periódica. También, como dijimos, es el elemento más abundante, al constituir aproximadamente el 75% de la materia visible del universo. El hidrógeno se trata de un gas inflamable, incoloro, inodoro, no metálico e insoluble en agua, que se suele presentar en su forma molecular diatómica de H2.
Con respecto a dónde se formó el hidrógeno originalmente, este fue el primer elemento químico en crearse después del Big Bang. En ese momento, empezó a condensarse en nubes de gas que darían lugar a las primeras estrellas y, más tarde, galaxias. Así, este elemento se encuentra en abundancia en las estrellas en forma de plasma y en planetas gaseosos gigantes.
Sin embargo, el hidrógeno gaseoso es extremadamente poco abundante en la atmósfera de la Tierra (1ppm en volumen), debido a su pequeña masa que le permite escapar al influjo de la gravedad terrestre más fácilmente que otros gases más pesados. En la Tierra, el hidrógeno forma compuestos con la mayoría de los elementos y está presente en el agua y en la mayoría de los compuestos orgánicos. Tiene un papel particularmente importante en la química ácido-base, en la que muchas reacciones implican el intercambio de protones (iones hidrógeno, H+) entre moléculas solubles. Además, puesto que es el único átomo neutro para el que se puede resolver analíticamente la ecuación de Schrödinger, el estudio de la energía y del enlace del átomo de hidrógeno ha sido fundamental hasta el punto de haber desempeñado un papel principal en el desarrollo de la mecánica cuántica.
En cuanto a cómo se produce, el hidrógeno, de forma natural, se produce a través de interacciones roca-agua, en fuentes hidrotermales submarinas o como subproducto de metabolismos microbianos. Así, el hidrógeno gaseoso es producido por algunas bacterias y algas, y también es un componente natural de las flatulencias. El H2 libre puede luego ser consumido por otros microbios, oxidarse fotoquímicamente en la atmósfera o perderse en el espacio.
No obstante, como el hidrógeno elemental es relativamente raro en la Tierra, para su uso es producido industrialmente a partir de hidrocarburos como, por ejemplo, el metano. La mayor parte del hidrógeno elemental se obtiene in situ, es decir, en el lugar y en el momento en que se necesita. Los mayores mercados del mundo disfrutan de la utilización del hidrógeno para el mejoramiento de combustibles fósiles y en la producción de amoniaco. El hidrógeno también puede obtenerse a partir del agua por un proceso de electrólisis, pero resulta un método mucho más caro.
Por su parte, el ciclo del hidrógeno o ciclo biogeoquímico del hidrógeno es el ciclo o recorrido que realiza el hidrógeno como elemento químico en los distintos procesos biológicos y geológicos que tienen lugar en el planeta. Es un ciclo, porque el elemento se encuentra en cierto momento en un estado particular y sufre una serie de transformaciones, al cabo de las cuales vuelve a hallarse en el estado inicial. Este ciclo describe la sucesión de las modificaciones que sufren las distintas formas de hidrógeno (dihidrógeno, nitrato, nitrito, amoniaco, hidrógeno orgánico (proteínas)) en la Tierra, lo cual suele tener lugar por medio del agua.
Ciclo del hidrógeno etapas. ¿Cuántas fases del ciclo del hidrógeno son? Cuáles son las etapas del ciclo del hidrógeno
Como el hidrógeno es uno de los dos elementos químicos que forma parte de la composición del agua, es de esperar que el ciclo ocurra también en la hidrosfera, compartiendo sus fases. Así pues, los principales procesos del ciclo del hidrógeno implicados en el ciclo del agua son:
- Evaporación: El ciclo hidrológico debe estar en el proceso final para que el hidrógeno cumpla con su función. La evaporación de las superficies de agua (mares, ríos, lagos y glaciares) es el comienzo del ciclo biogeoquímico del hidrógeno. Por otra parte, la descomposición orgánica que tienen los suelos contiene altos niveles de hidrógeno que son liberados al aire.
- Transpiración: las plantas absorben el agua a través de sus raíces para bombearla al resto de su cuerpo y suministrar los nutrientes y el hidrógeno necesarios. Luego de esto, el agua es eliminada de las plantas a través de sus poros para ser transmitida a la atmósfera. La transpiración representa el 10% del agua que se evapora en el mundo.
- Condensación: Las diferencias de temperatura de la atmósfera condensan el agua que se evapora y que contiene hidrógeno.
- Precipitación: Se produce por el enfriamiento de las gotas de agua que contiene la atmosfera, que se precipitan debido al peso y tamaño que alcanzan.
- Infiltración: Es cuando el agua vuelve al suelo y fluye dentro del mismo para volver a las superficies de agua y a las plantas, cerrando y repitiendo el ciclo.
Ciclo del hidrógeno explicación. ¿Cómo se lleva a cabo el ciclo del hidrógeno?
El ciclo del hidrógeno consiste en intercambios de hidrógeno entre fuentes bióticas (vivas) y abióticas (no vivas) y sumideros de compuestos que contienen hidrógeno.
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.
Los átomos de hidrógeno pueden estar representados como líquidos o en gas. La naturaleza almacena al hidrógeno de forma líquida ya que ocupa menos espacio que su condición natural y densa de gas.
Así, el hidrógeno está contenido en el agua de la hidrosfera y forma parte del ciclo del agua, pero también se halla en la biosfera, en forma de moléculas y sustancias como los carbohidratos, los cuales toman los animales (incluido el hombre) a través de las plantas (y estas, a su vez, toman el H2 del agua). Por tanto, los seres vivos contienen hidrógeno. Asimismo, cuando los animales mueren, la descomposición orgánica de la materia orgánica que tiene lugar en los suelos, contiene altos niveles de hidrógeno que son liberados a la atmósfera por oxidación, los cuales retornarán a la Tierra mediante la precipitación del agua, cerrando así el ciclo.
En cuanto a la relación del ciclo del carbono y el ciclo del hidrógeno, la formación de metano (CH4) a partir de carbono e hidrógeno es llevada a cabo por arqueobacterias (bacterias metanógenas); con respecto a la relación del ciclo del nitrógeno y el ciclo de hidrógeno, en la etapa de fijación del nitrógeno, el N2 pasa a NH4+; y en lo que a la relación del ciclo del hidrógeno y el ciclo del azufre se refiere, ciertos tipos de bacterias son capaces de extraer el azufre de compuestos orgánicos obteniendo H2S en condiciones anaerobias.
¿Por qué es importante el ciclo del hidrógeno? Importancia del ciclo biogeoquímico del hidrógeno
Como hemos dicho al principio de este artículo, el hidrógeno es el elemento químico más abundante del universo. Forma parte de los seres vivos, siendo vital para su supervivencia y para la del ser humano. Está representado en los alimentos y bebidas que consumimos, el cuerpo humano está compuesto por un 70% de agua y el consumo de hidrógeno ayuda a mantener el pH del organismo.
Además, como hemos visto, el ciclo del hidrógeno está relacionado con otros ciclos biogeoquímicos, especialmente con el del agua, elemento indispensable para la vida, formando parte de su composición.
Asimismo, el H2 puede interferir con la eliminación de metano de la atmósfera y hay hipótesis de que formó parte de los primeros metabolitos de la Tierra.
Sin embargo, el ciclo del hidrógeno se está viendo afectado por la contaminación del aire, y no podemos olvidar la utilización del hidrógeno por parte del hombre, el cual lo usa para producir ácido clorhídrico y amoníaco, como agente de elevación de globos aerostáticos, y como combustible de cohetes y vehículos; alterando el ciclo del hidrógeno.
Igualmente, hay que tener en cuenta que los cambios previstos en la temperatura y en los patrones de precipitación debidos al cambio climático, podrían tener una gran influencia en los ciclos de los nutrientes que controlan las comunidades microbianas que forman parte del ciclo del hidrógeno y de otros ciclos biogeoquímicos.
Por tanto, debemos hace hincapié en la preservación de los componentes naturales que forman parte o afectan al ciclo del hidrógeno. Investigar sobre el ciclo biogeoquímico del hidrógeno puede ser de gran ayuda para comenzar con la concientización de la sociedad global.
Fuentes: Wikipedia, Agro Krebs (Facebook), Paxala.com y RecursosdeAutoayuda