El hidrógeno es obviamente un no metal, pero ¿por qué los científicos dicen que hay hidrógeno metálico líquido dentro de Júpiter?

El hidrógeno es de hecho un elemento no metálico. El llamado hidrógeno metálico simplemente significa que el hidrógeno tiene propiedades metálicas en determinadas condiciones. El hidrógeno es un elemento no metálico

El hidrógeno ocupa el primer lugar en la tabla periódica de elementos porque es el elemento con menor peso atómico, con un peso atómico de 1 y formado por un solo protón y un electrón. El hidrógeno es un gas a temperatura y presión normales y es el gas más ligero. La molécula de hidrógeno está compuesta por dos átomos de hidrógeno. En la Tierra, el hidrógeno suele existir en forma de compuestos químicos, como el agua, que está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno.

Hay tres isótopos del hidrógeno: protio, deuterio y tritio. El núcleo del deuterio contiene un protón y un neutrón, lo que significa que su peso atómico es 2. El peso atómico del tritio es 3 y hay dos neutrones en el núcleo. El comúnmente denominado hidrógeno se refiere al protio, porque representa el 99,98% de la cantidad total de hidrógeno en la naturaleza.

En el universo, el hidrógeno es el elemento más abundante, seguido del helio. En términos de masa, al comienzo del universo, el hidrógeno representaba aproximadamente el 75% de la masa atómica total del universo y el helio representaba aproximadamente el 25%. Hay muchas estrellas en el universo y la reacción de fusión nuclear del hidrógeno en helio se produce dentro de las estrellas. A medida que pasa el tiempo, la proporción de hidrógeno disminuirá y la proporción de helio y otros elementos aumentará. Júpiter está compuesto principalmente de hidrógeno y helio, al igual que el Sol. La diferencia entre metales y no metales

Para entender qué es el hidrógeno metálico, primero debemos entender la diferencia entre metales y no metales. Los metales y los no metales suelen distinguirse por sus propiedades físicas y químicas y sus estructuras atómicas.

Existen más de 100 elementos en la tabla periódica de elementos, de los cuales 23 son elementos no metálicos y más de 80 son elementos metálicos. A juzgar por la distribución de la interfaz de la tabla periódica de elementos, los elementos metálicos se distribuyen principalmente en el área inferior izquierda, mientras que los elementos no metálicos se distribuyen principalmente en el área superior derecha. A temperaturas y presiones normales, todos los elementos metálicos excepto el mercurio líquido son sólidos; excepto el bromo líquido, todos los elementos no metálicos son sólidos o gaseosos.

La imagen de arriba muestra mercurio metálico líquido

La imagen de arriba muestra bromo líquido no metálico

Los metales tienen brillo y ductilidad metálicos, y son buenos conductores del calor. y la electricidad. La densidad es mayor; los no metales suelen ser malos conductores del calor y la electricidad, no tienen brillo metálico y tienen una densidad menor. Los metales pueden conducir electricidad porque hay una gran cantidad de electrones libres en su interior.

En química, utilizamos la capacidad de los átomos de un elemento de ganar o perder electrones para describir la fuerza de su metalicidad o no metalicidad. Los átomos con mayor capacidad para perder electrones son más metálicos; los átomos con mayor capacidad para ganar electrones son más no metálicos. En las reacciones redox, generalmente cuanto más fuerte es la metalicidad, más fuerte es la reducción; por el contrario, cuanto más fuerte es la no metalicidad, más fuerte es la oxidación;

La metalicidad o no metalicidad de un elemento está relacionada con los electrones externos del átomo. Excepto en el caso de unos pocos metales, el número de electrones en la capa más externa de los átomos de otros átomos metálicos es inferior a 4, mientras que el número de electrones en la capa más externa de los átomos de elementos no metálicos es generalmente mayor que 4.

De hecho, no existe un límite estricto entre metales y no metales, y se producirán cambios de fase bajo ciertas temperaturas o presiones. Por ejemplo, el estaño metálico, un alótropo del estaño, se transformará en una forma no metálica de estaño gris a bajas temperaturas. Los elementos ubicados en la zona de intersección de metales y no metales en la tabla periódica también se denominan metaloides (metaloides o semimetales). Suelen ser semiconductores, entre ellos el silicio, el germanio, el arsénico, el antimonio y otros elementos. El hidrógeno metálico sólo existe en entornos de presión ultraalta.

La conductividad eléctrica y el brillo metálico son una de las propiedades importantes que distinguen a los metales de los no metales. Cuando el hidrógeno tiene propiedades metálicas en determinadas condiciones, se le llama hidrógeno metálico.

Ya en 1934, los científicos predijeron teóricamente que el hidrógeno, un elemento del grupo principal, exhibiría propiedades metálicas en condiciones extremas. Es muy difícil producir hidrógeno metálico, porque el hidrógeno se puede convertir en hidrógeno metálico a una presión de aproximadamente 5 millones de veces la presión atmosférica estándar. No es fácil producir una presión tan alta en un laboratorio en la Tierra.

La imagen de arriba muestra el proceso de cambio de fase del hidrógeno sólido a hidrógeno metálico sólido.

Cuando el hidrógeno se comprime, cambiará de gaseoso a líquido, y cuando se continúa la presión, Entonces se forma hidrógeno metálico. En el estado normal, dos átomos de hidrógeno utilizan electrones para formar moléculas de hidrógeno. En un entorno de presión ultraalta, la estructura molecular del hidrógeno en el hidrógeno sólido se destruye y se transforma en una estructura metálica compuesta de átomos de hidrógeno. En pocas palabras, en condiciones extremas, los enlaces de valencia se transforman en enlaces metálicos.

En este momento se forma una gran cantidad de electrones libres en el hidrógeno sólido, que ya tiene conductividad eléctrica. La estructura metálica también le da al hidrógeno un brillo metálico, por lo que se llama hidrógeno metálico.

El hidrógeno metálico ya no es una sustancia en el sentido habitual, sino una sustancia degenerada. Debido a que la distancia entre los átomos está muy comprimida, la densidad del hidrógeno metálico es muchas veces mayor que la del hidrógeno ordinario y es similar a la densidad del agua líquida, aproximadamente un gramo por centímetro cúbico.

El hidrógeno metálico se puede dividir en estado líquido y sólido. Los protones del hidrógeno metálico líquido no tienen orden reticular. El hidrógeno metálico producido por los científicos en la Tierra es hidrógeno metálico sólido. Las condiciones de existencia del hidrógeno metálico líquido son más exigentes que las del hidrógeno metálico sólido y requieren no sólo una presión más fuerte sino también temperaturas extremadamente altas.

El hidrógeno metálico está compuesto por protones y electrones estrechamente combinados. Tiene las características de alta densidad y contiene mucha energía. Sin embargo, debido a las condiciones extremadamente duras para la existencia del hidrógeno metálico, sus perspectivas de aplicación actualmente parecen muy escasas. La presión interna de Júpiter es extremadamente alta y la temperatura es extremadamente alta

Júpiter es el planeta con mayor masa y volumen del sistema solar. Tiene 2,5 veces la masa combinada de los otros siete planetas. es un planeta gigante gaseoso. Saturno, Neptuno y Urano también son planetas gaseosos. Aunque a Júpiter se le llama planeta gaseoso, su núcleo sigue siendo sólido. Júpiter está compuesto principalmente por un 75% de hidrógeno y un 25% de helio. Bajo la influencia de una gravedad súper fuerte, la presión interna es extremadamente alta y el hidrógeno metálico puede existir por completo. Saturno, el segundo planeta más grande del sistema solar, es muy similar a Júpiter y en su interior también contiene hidrógeno metálico líquido.

La estructura de Júpiter de exterior a interior es: hidrógeno gaseoso, hidrógeno líquido, hidrógeno metálico líquido y núcleo de roca sólida.

La razón por la cual el hidrógeno metálico dentro de Júpiter es líquido es porque la presión dentro de Júpiter es extremadamente alta, decenas de millones de veces la presión atmosférica de la Tierra, y la temperatura dentro de Júpiter es tan alta como decenas de miles de grados centígrados. En tales condiciones, el hidrógeno metálico sólo puede existir en forma líquida.

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