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 [1] mezcla gaseosa utilizada para soldar . Teóricamente, una proporción de 2:1 de hidrógeno:oxígeno 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 denominarse Knallgas ( Knallgas escandinavo y alemán ; literalmente, ' bang-gas ' ), aunque algunos autores definen knallgas como un término genérico para la mezcla de combustible con la cantidad precisa de oxígeno necesaria para una combustión completa. por lo tanto, el oxihidrógeno 2:1 se denominaría "gases de hidrógeno". [3]
"Gas de Brown" y HHO son términos para el oxihidrógeno que se originan en la pseudociencia , aunque se prefiere x H 2 + y O 2 debido a que HHO significa H 2 O .
El oxihidrógeno arderá cuando se lo lleve a su temperatura de autoignición . Para la mezcla estequiométrica en el aire, a presión atmosférica normal , la autoignición se produce aproximadamente a 570 °C (1065 °F). [4] La energía mínima necesaria para encender una mezcla de este tipo, a temperaturas más bajas, con una chispa es de unos 20 microjulios . [4] A temperatura y presión estándar , el oxihidrógeno puede arder cuando tiene entre aproximadamente 4% y 95% de hidrógeno en volumen. [5] [4]
Cuando se enciende, la mezcla de gases se convierte en vapor de agua y libera energía , que sostiene la reacción: 241,8 kJ de energía ( LHV ) por cada mol de H 2 quemado. La cantidad de energía térmica liberada es independiente del modo de combustión, pero la temperatura de la llama varía. [6] La temperatura máxima de aproximadamente 2800 °C (5100 °F) se logra con una mezcla estequiométrica exacta , aproximadamente 700 °C (1300 °F) más caliente que una llama de hidrógeno en el aire. [7] [8] [9] 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 difundirse por una mayor cantidad de materia y la temperatura de la llama será menor. [6]
Se puede obtener una mezcla estequiométrica pura mediante electrólisis del agua , que utiliza una corriente eléctrica para disociar las moléculas de agua:
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 es 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 necesaria para generar el oxihidrógeno siempre excede la energía liberada al quemarlo, incluso con la máxima eficiencia práctica, como implica la segunda ley de la termodinámica (ver Electrólisis del agua#Eficiencia ).
Se han descrito muchas formas de lámparas de oxihidrógeno , como la candela , que utilizaba una llama de oxihidrógeno para calentar un trozo de cal hasta alcanzar una incandescencia al rojo vivo . [10] Debido a la explosividad del oxihidrógeno, los focos han sido reemplazados por iluminación eléctrica .
Los cimientos de la cerbatana de oxihidrógeno fueron sentados por Carl Wilhelm Scheele y Joseph Priestley alrededor del último cuarto del siglo XVIII. La cerbatana de oxihidrógeno fue desarrollada por el francés Bochard-de-Saron, el mineralogista inglés Edward Daniel Clarke y el químico estadounidense Robert Hare a finales del siglo XVIII y principios del XIX. [11] Produjo una llama lo suficientemente caliente como para fundir materiales refractarios como platino , porcelana , ladrillo refractario y corindón , y fue una herramienta valiosa en varios campos de la ciencia. [12] Se utiliza en el proceso Verneuil para producir corindón sintético. [13]
Un soplete de oxihidrógeno (también conocido como soplete de hidrógeno ) es un soplete de oxigas que quema hidrógeno (el combustible ) con oxígeno (el oxidante ). Se utiliza para cortar y soldar [14] metales , vidrios y termoplásticos . [10]
Debido a la competencia de la soldadura por arco y otros sopletes de oxi-combustible, como el soplete de corte alimentado con acetileno, el soplete de oxihidrógeno rara vez se utiliza hoy en día, pero sigue siendo la herramienta de corte preferida en algunas aplicaciones específicas.
El oxihidrógeno alguna vez se usó para trabajar el platino , porque en ese momento, solo él podía arder lo suficiente como para fundir el metal a 1.768,3 °C (3.214,9 °F). [6] Estas técnicas han sido sustituidas por el horno de arco eléctrico .
El oxihidrógeno está asociado con varias afirmaciones exageradas. [15] [16] [17] A menudo se le llama "gas de Brown" o "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, basada en su teoría marginal de las " magnéculas ". [17]
Se han hecho muchas otras afirmaciones pseudocientíficas sobre el oxihidrógeno, como su capacidad para neutralizar los desechos radiactivos, ayudar a las plantas a germinar y más. [17]
El oxihidrógeno se menciona a menudo junto con vehículos que afirman utilizar agua como combustible . El argumento más común y decisivo contra la producción de este gas a bordo para utilizarlo como combustible o aditivo para combustible es que siempre se necesita más energía para dividir las moléculas de agua de la que se recupera quemando el gas resultante. [16] [19] Además, el volumen de gas que se puede producir para consumo bajo demanda mediante electrólisis es muy pequeño en comparación con el volumen consumido por un motor de combustión interna. [20]
Un artículo en Popular Mechanics en 2008 informó que el oxihidrógeno no aumenta la economía de combustible en los automóviles . [21]
Los automóviles "impulsados por agua" no deben confundirse con los automóviles impulsados por hidrógeno , donde el hidrógeno se produce en otros lugares y se utiliza como combustible o se utiliza como mejora del combustible .
La llama de un soplete de aire-hidrógeno alcanza los 2045 °C, mientras que una llama de oxihidrógeno alcanza los 2660 °C.