A Produção de H2

 

PRODUÇÃO DE H2

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO        4

2 OBJETIVOS ------------------------------------------------------------------------------------- 5

3 METODOLOGIA        6

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO         8

5 CONCLUSÃO         10

REFERÊNCIAS        11

1 INTRODUÇÃO

O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo e é um dos elementos mais importantes do planeta Terra, sendo encontrado nos oceanos e em todas as formas de vida. Apesar de possuir apenas um elétron em sua estrutura atômica, ele exibe propriedades muito complexas e variadas, se comparado a outros elementos (WELLER et al., 2017). 

A forma estável do hidrogênio em condições normais é o di-hidrogênio (H2), sendo, muitas vezes chamado de combustível do futuro por conta de sua disponibilidade, apesar de seu uso direto ser dificultado por conta de sua volatilidade, e baixa densidade de energia. Dessa maneira, esse elemento é muito importante para a indústria química, como matéria prima, e, crescentemente, como combustível (WELLER et al., 2017).

Devida a essa importância, o H2 vem sendo produzido por uma variedade de métodos. O principal processo para a produção do hidrogênio é a reforma a vapor, reação de água e hidrocarbonetos, mas em laboratório, é obtido facilmente por reações de soluções aquosas de ácidos ou álcalis, com elementos eletropositivos (metais reativos). Nessas reações, normalmente realizadas com metais mais reativos que o hidrogênio, como o zinco e alumínio por exemplo, o que ocorre é uma reação de deslocamento, em que o hidrogênio é deslocado por esses metais e liberado no processo (LEE, 2003; WELLER et al., 2017).

Muitos ácidos podem ser utilizados nessas reações, como o ácido sulfúrico (diluído) e o ácido clorídrico que reagem com os metais sem oxidar o hidrogênio. Esse ácidos são melhores escolhas para a produção de hidrogênio em laboratório. Entretanto ácidos como o ácido nítrico ou mesmo o ácido sulfúrico concentrado, são fortes agentes oxidantes, tornando o metal “passivo” e produzindo uma camada de óxido sobre a superfície do metal (LEE, 2003).

Outras formas de se produzir H2, incluem reações de hidretos metálicos com água, reações de Al ou Si com soluções alcalinas e de forma mais eficiente, a partir de fontes renováveis, como a hidrólise da água, todas atendendo a grande demanda por esse elemento tão importante (LEE, 2003).

2 OBJETIVO

Observar experimentalmente a liberação de gás hidrogênio (H2), a partir da reação de ácidos e bases, com base na reatividade de certos metais.

3 METODOLOGIA

  3.1 MATERIAIS E REAGENTES

   3.1.1 Materiais

• Béquer;
• Estante para tubos de ensaio;
• Fósforo;
• Pipeta de Pasteur;
• Proveta de 10 mL;
• Tubos de ensaio;

   3.1.2 Reagentes

• Ácido sulfúrico (H2SO4) (1 mol/L);
• Alumínio metálico (Al);
• Cobre metálico (Cu);
• Hidróxido de sódio (NaOH) (2 mol/L);
• Zinco metálico (Zn);

1.  PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

• Preparou-se 30 mL de soluções aquosas de ácido sulfúrico e de hidróxido de sódio;
• Tomou-se seis tubos de ensaio e acrescentou-se, em três deles, 5 mL de solução de H2SO4 e em outros três, 5 mL de solução de NaOH;
• Em um dos tubos contendo ácido sulfúrico, acrescentou-se 0,33 g de zinco metálico. No outro, 0,30 g de alumínio metálico e em um terceiro, 0,30 g de cobre metálico. Fez-se o mesmo com os tubos contendo hidróxido de sódio;
• Observou-se atentamente e aproximou-se um fósforo aceso da boca de um dos tubos de ensaio
• Anotou-se as observações;

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

 4.1 Reação de zinco metálico (Zn) com solução de ácido sulfúrico (H2SO4)

A reação para o procedimento realizado está representada abaixo:

Zn(s) + 2 H2SO4(aq)  →  Zn(SO4)2(aq) + 2 H2(g)

Essa reação, que ocorreu de forma muito lenta, com liberação de bolhas, teve como produtos o sulfato de zinco e a liberação de gás hidrogênio (H2). A reatividade desse metal se dá por conta de o zinco ser um elemento com um maior poder redutor que o hidrogênio e, portanto, mais reativo que o mesmo. Dessa forma, o zinco deslocará o hidrogênio do ácido e formará o gás hidrogênio (LEE, 2003).

4.2 Reação de alumínio metálico (Al) com solução de ácido sulfúrico (H2SO4)

A reação para o procedimento realizado está representada abaixo:

2 Al(s) + 3 H2SO4(aq)  →  Al2(SO4)3(aq) + 3 H2(g)

Com produtos dessa reação, que ocorreu de forma lenta, tem-se o sulfato de alumínio (Al2(SO4)3) e o desprendimento de gás hidrogênio (H2). O alumínio, metal mais reativo que o hidrogênio, é capaz de se dissolver em ácidos minerais diluídos, liberando hidrogênio (reação de deslocamento) (LEE, 2003).

4.3 Reação de zinco metálico (Zn) com solução de hidróxido de sódio (NaOH)

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