Antes de marcar elementos como ‘metales’ o ‘no metales’, es imprescindible comprender el significado de estas terminologías: ¿qué son? ¿Qué se entiende por “carácter metálico” de los elementos? El término ‘carácter metálico’ se deriva precisamente de la aptitud de los elementos para perder electrones formando lo que se conoce como el ‘mar de electrones’, que une los cationes y da lugar a un fenómeno conocido como ‘enlace metálico’. En consecuencia, los elementos con entalpías de baja ionización tienden a ser metales y aquellos con entalpías de alta ionización normalmente no son metales. (Utilice los hipervínculos en esta respuesta para comprender los términos teoría de bandas y enlaces metálicos antes de continuar en los siguientes párrafos).
Ahora, el hidrógeno es el único elemento con un electrón, un protón y ningún neutrón. Al principio, debo enfatizar la necesidad de darse cuenta de la diferencia entre ‘electropositividad’ y ‘carácter metálico’. La existencia de varios aniones metálicos, como los iones de sodida, kalida o aurida, no hace que sus respectivos elementos no sean metales. El hidrógeno es un elemento no metálico bien establecido durante siglos, ya que existe más abundantemente como hidro-no metaluros ácidos (hidrógeno en agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno, ácidos halógenos, etc.). Todos estos son compuestos covalentes y el hidrógeno en ninguno de estos compuestos es metálico. Sin embargo, a principios de este año, el hidrógeno gaseoso se comprimió artificialmente a su fase metálica utilizando una presión de 495 GPa. Los fisiólogos, Ranga P. Dias e Isaac F. Silvera informaron sobre su estudio teórico y experimental el 26 de enero de 2017 en la revista ‘Science’. La fase metálica del hidrógeno ha mostrado su reflectividad tan alta como 0.91. Wigner y Huntington (WH) imaginaron la transición del hidrógeno gaseoso a hidrógeno metálico sólido (SMH) hace más de 80 años. Predijeron una transición disociativa de primer orden a una red atómica a través de la compresión de hidrógeno molecular sólido a una densidad suficientemente alta; El hidrógeno atómico sólido sería un metal con un electrón por átomo con una banda de conducción medio llena. Las propiedades de baja presión del hidrógeno molecular sólido son extremadamente fascinantes. Puede haber hasta 6 fases distintas de hidrógeno con diferentes propiedades. En la fase I de baja presión y baja temperatura, las moléculas están en estados cuánticos esféricamente simétricos y forman una estructura hexagonal compacta. Las fases II, III y IV son fases con cambios estructurales y orden de orientación de las moléculas. Una nueva fase en hidrógeno observada a temperaturas de helio líquido que se cree que precede a la fase metálica se denominó [math] H_2 [/ math] -PRE. El hidrógeno metálico, en el estudio realizado por Dias y Silvera, es un superconductor de temperatura ambiente propuesto y una fase metaestable cuando se libera la presión. Por lo tanto, se cree que tiene un impacto importante en los dominios de energía y cohetes.
En resumen, el hidrógeno es un elemento que puede mostrar caracteres no metálicos y metálicos dependiendo de las condiciones externas como la temperatura y la presión.
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Referencias (frases / oraciones se han adoptado libremente de muchas de las siguientes fuentes) y publicaciones relacionadas / útiles:
- Shriver and Atkins ‘Inorganic Chemistry, OUP, 5ª edición.
- RPDias, IFSilvera, Observación de la transición de Wigner-Huntington a hidrógeno metálico. Ciencias. doi: 10.1126 / science.aal1579
- IF Silvera, RJ Wijngaarden, nueva fase de baja temperatura del deuterio molecular a presión ultra alta. Phys. Rev. Lett. 47, 39-42 (1981). doi: 10.1103 / PhysRevLett.47.39
- RJ Hemley, HK Mao, transición de fase en hidrógeno molecular sólido a presiones ultra altas. Phys. Rev. Lett. 61, 857–860 (1988). doi: 10.1103 / PhysRevLett.61.857 Medline
- HE Lorenzana, IF Silvera, KA Goettel, Evidencia de una transición de fase estructural en hidrógeno sólido a presiones de megabares. Phys. Rev. Lett. 63, 2080-2083 (1989). doi: 10.1103 / PhysRevLett.63.2080 Medline
- MI Eremets, IA Troyan, hidrógeno denso conductor. Nat. Mater. 10, 927–931 (2011). doi: 10.1038 / nmat3175 Medline
- RT Howie, CL Guillaume, T. Scheler, AF Goncharov, E. Gregoryanz, Fase molecular y atómica mixta de hidrógeno denso. Phys. Rev. Lett. 108, 125501 (2012). doi: 10.1103 / PhysRevLett.108.125501 Medline
- R. Dias, O. Noked, IF Silvera, Nueva transición de fase cuántica en hidrógeno denso: el diagrama de fase a 420 GPa. arXiv: 1603.02162v1 , (2016).
- MI Eremets, IA Troyan, AP Drozdov, Diagrama de fase de baja temperatura de hidrógeno a presiones de hasta 380 GPa. Una posible fase metálica a 360 GPa y 200 K. arXiv: 1601.04479 , (2016).
