KURIOSOS
"La ignorancia afirma o niega rotundamente; la Ciencia duda."

¿Qué es el hidrógeno metálico? ¿Cómo puede ser el hidrógeno un metal?

Todo el mundo reconoce un metal al verlo, porque los metales tienen propiedades muy características. En superficies lisas reflejan la luz con gran eficacia, que es lo que les confiere su "brillo metálico", mientras que los no metales son muy poco reflectantes y poseen una tonalidad opaca. Los metales son fácilmente deformables, se dejan extender en láminas y estirar en hilos, mientras que los no metales son quebradizos y se rompen o se pulverizan al golpearlos. Los metales conducen el calor y la electricidad fácilmente; los no metales, no.
¿De dónde viene la diferencia?
En la mayoría de los compuestos corrientes, como los que vemos a nuestro alrededor en el mar y en la tierra, las moléculas están compuestas por átomos firmemente unidos por electrones compartidos. Cada electrón está ligado firmemente a un átomo determinado. En estos casos la sustancia exhibe propiedades no metálicas.
Según este criterio, el hidrógeno es un no metal. El hidrógeno ordinario está compuesto de moléculas compuesto de moléculas constituidas por dos átomos de hidrógeno. Cada átomo de hidrógeno tiene un sólo electrón, y los dos átomos que componen una molécula comparten los dos electrones a partes iguales. No sobra ningún electrón.
¿Qué ocurre cuando hay electrones que no están firmemente ligados? Consideremos, por ejemplo, el elemento potasio. Cada átomo de potasio tiene diecinueve electrones distribuidos en cuatro capas. Los únicos electrones que se pueden compartir son los de la capa, exterior, de modo que en el caso del potasio cada átomo sólo puede compartir un electrón con su vecino. Además, este electrón exterior esta especialmente suelto porque entre él y el núcleo atómico central que lo atrae se interponen otras capas de electrones. Estas capas intermedias aíslan al electrón exterior de la atracción central.
Los átomos del potasio sólido están empaquetados muy juntos, como esas pirámides de naranjas que se ven a veces en las fruterías. Cada átomo de potasio tiene ocho vecinos. Con tantos vecinos y tan cerca, y estando tan suelto el electrón exterior, es muy fácil que cualquiera de éstos salte de un vecino a otro.
Son estos electrones sueltos y móviles los que permiten a los átomos de potasio empaquetarse tan densamente, conducir fácilmente el calor y la electricidad y deformarse. En resumen, estos electrones sueltos y móviles son los que hacen que el potasio (y otros elementos y mezclas que los poseen) sea metálico.
Pues bien, recordemos que el hidrógeno, al igual que el potasio, tiene un solo electrón para compartir con vecinos. Pero hay una diferencia. Entre ese único electrón del hidrógeno y el núcleo central no hay electrones aislantes. Por consiguiente, el electrón está demasiado sujeto para ser suficientemente móvil y poder convertir el hidrógeno en un metal o hacer que sus átomos se empaqueten densamente.
Pero ¿y si se le da al hidrógeno una pequeña ayuda? ¿Qué ocurre si se le obliga a empaquetarse densamente, no por su propia constitución electrónica, sino por presión exterior? Supongamos que la presión aplicada es suficiente para estrujar los átomos de hidrógeno y hacer que cada átomo quede rodeado por ocho, diez o incluso doce vecinos más próximos. Podría ser entonces que el electrón de cada átomo, a pesar de la fortísima atracción del núcleo, empezara a deslizarse de un vecino a otro. Lo que tendríamos sería "hidrógeno metálico".
Para conseguir que el hidrógeno se empaquete tan densamente, tiene que hallarse en estado casi puro (la presencia de otros átomos, estorbaría) y a una temperatura no demasiado alta. De lo contrario, se expandiría). Por otro lado tiene que hallarse bajo enormes presiones. Uno de los lugares del sistema solar donde las condiciones son casi perfectas es el centro de Júpiter, y hay quienes creen que el interior de este planeta está compuesto por hidrógeno metálico. algo mas.... El hidrógeno, el elemento más común del universo, normalmente es un gas aislante, pero a alta presión puede convertirse en un superconductor. Ahora, científicos de la Carnegie Institution en Washington D.C., EE.UU., han descubierto un compuesto a base de hidrógeno que podría ser útil para buscar formas de hidrógeno metálicos y superconductores. Los resultados se presentan en Physical Review Letters y se destacan en la revista de Física de APS (physics.aps.org). El hidrógeno es el más simple de los elementos: está compuesto de un protón y un neutrón. Dado que el hidrógeno es tan ligero, la teoría cuántica señala que tendrá una energía significativa, incluso cuando se enfríe a muy bajas temperaturas. Por esta razón, el hidrógeno se solidifica únicamente a 14 grados por encima del cero absoluto. Una predicción científica apuntan que debería ser posible formar metal de hidrógeno, pero la presión que se necesitaría para hacerlo (cerca de 4 millones de atmósferas), supera incluso la del centro de la Tierra. La formación de compuestos de hidrógeno con otro elemento, como el Si, hace bastante posible unas densas formas de hidrógeno que se conviertan en metales a presiones más accesibles experimentalmente. De hecho, el SiH4 se convierte en metal con alrededor de una décima parte de la presión necesaria para crear el hidrógeno puro metálico, y un superconductor en alrededor de 1 millón de atmósferas. En su documento, Timothy Strobel, Maddury Somayazulu, y Russell Hemley presente extensos experimentos de alta presión con una mezcla de SiH4 y H2. A presiones de sólo ~ 7.5 GPa, descubrieron un nuevo compuesto — SiH4(H2)2 —, en el que los enlaces del hidrógeno son muy débiles y puede convertirse en metal en altas presiones. El objetivo final de estos estudios es generar condiciones en las que el hidrógeno pueda conviertirse en metálico, y esperamos que en superconductores, a presiones inferiores a las necesarias para el hidrógeno sólido puro. - Publicado enEurekAlert!, el 03/08/09 por James Riordon