Experiência: 01 – A Química do Hidrogênio

Professora: Cleide Leite

Aluna: Rita Marie Pinheiro Lima

Experiência: 01 – A Química do Hidrogênio

Campus das Auroras, Redenção – Ce

19 de outubro de 2017

1. RESUMO

Este trabalho objetiva mostrar as formas de obtenção do hidrogênio em laboratório e deu-se através e reações realizadas com ácidos e bases na presença de um metal. A liberação de H2 foi observada na maioria das reações e houve exceção em dois casos que serão relatados ao decorrer do trabalho. Dessa forma, observou-se que o processo de obtenção do H2 foi eficiente atingindo os objetivos propostos pela prática.

2. INTRODUÇÃO

O alquimista Phillipus Aureolos Theophrastus, conhecido como “Paracelsus“, na manipulação de metais e ácidos, produziu um ar explosivo ao qual foi ignorado como elemento químico. Posteriormente, Henry Cavendish reconheceu o gás como uma discreta substância química, identificando como “ar inflamável”, mais tarde, Antonie Lavoisier nome ou o elemento como hidrogênio, que significa gerador de água. O hidrogênio possui uma estrutura atômica simples, sendo constituído por um núcleo contendo um próton e um elétron circundante. Em condições normais de pressão e temperatura, o hidrogênio é um gás não tóxico, inflamável, incolor e inodoro. Apesar de aparentemente ser um elemento simples, o hidrogênio possui propriedades químicas variadas, desde uma base forte de Lewis à um ácido forte de Lewis. Suas propriedades não podem ser correlacionadas com nenhum dos grupos representativos da tabela periódica, embora se assemelhe ao grupo dos metais alcalinos (possuem um elétron no nível mais externo), aos halogênios (precisam de um elétron para alcançar a estabilidade) e aos elementos do grupo 14 (possuem o nível mais externo semi preenchido), mas a melhor alternativa é considera -lo como um elemento a parte. Os átomos de hidrogênio podem alcançar a estabilidade de três maneiras diferentes: Formando uma ligação covalente, perdendo um elétron, adquirindo um elétron. (LEE, J. D., 1999) O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo e o décimo quinto mais abundante na Terra, contudo a quantidade de H2 na atmosfera terrestre é muito pequena, ele pode ser encontrado nos gases vulcânicos, nas águas dos oceanos, organismos vivos, compostos orgânicos, combustíveis fósseis, amônia e ácidos.

O hidrogênio é obtido em grande escala por diversos métodos: Processo Bosch, reforma catalítica de hidrocarbonetos, eletrólise da água, eletrólise de solução aquosa de NaCl e os métodos comuns em laboratório: ácidos diluídos + metais, álcalis + metais que formam hidróxidos anfóteros, metais mais reativos + água e hidretos salinos + água. A escolha do melhor método de produção do hidrogênio depende da quantidade que queremos produzir e do seu grau de pureza.

Júlio Verme, em “ A ilha Misteriosa”, 1874, disse: “...creio que (...) um dia (...) o hidrogênio e o oxigênio (...), utilizados isoladamente ou em si multâneo, vão constituir uma fonte de calor

e luz inesgotável, de uma intensidade de que o carvão não é capaz...”

O hidrogênio não é uma fonte de energia primária e sim um portador de energia. Uma das vantagens do hidrogênio é o fato deste poder ser produzido a partir de uma grande variedade de recursos. Alguns metais reativos, por exemplo, reagem com água produzem o gás hidrogênio, é o caso dos metais alcalinos e alguns metais alcalinos terrosos e outros metais como o magnésio, o f erro e o zinco. Eles deslocam o hidrogênio da água e além de produzirem gás hidrogênio, produzem também o hidróxido correspondente. Na obtenção de hidrogênio a partir de bases, somente o alumínio, zinco e o estanho reagem com as soluções aquosas de base forte produzindo gás hidrogênio e sais não muito comuns. Diante disto, esse trabalho tem como objetivo discutir os métodos laboratoriais de obtenção de gás hidrogênio a p artir de ácidos e bases na presença de um metal, observar a reatividade dos metais a partir do desprendimento de H2.

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3. MATERIAIS E REAGENTES

Estante para tubos de ensaio, 6 tubos de ensaio grandes, espátulas, pissetas, lamparina, placa de petri (vidro), frascos-estoque para sólidos, frasco-estoque para líquidos, proveta de 10ml, béquer de 250ml, pipetas graduadas de 5ml.

REAGENTES SÓLIDOS SOLUÇÕES

Metais: Mg, Zn, Al, Cu HCL, H2SO4, H3PO4, CH3COOH 3 mol/L e HNO3, Solução de NaOH 20%

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

A. Produção de gás hidrogênio pela ação de ácidos

A.1 Obtenção do gás H2 utilizando diferentes ácidos com um mesmo metal

Separou quatro tubos de ensaio. No primeiro tubo adicione 1 mL de HCl com concentração 1 mol/L, no segundo 1 mL de H2SO4 1 mol/L, ao terceiro tubo 1 mL de H3PO4 1 mol/L e ao quarto tubo 1 mL de CH3COOH 1 mol/L. Em seguida colocou-se no primeiro tubo uma pequena amostra de Mg metálico. Fechou-se o tubo com o dedo polegar durante a reação por aproximadamente dois minutos. Ao final aproximou-se um palito de fósforo em chama, enquanto o gás escapa. Este procedimento foi repetido para os outros três tubos.

A.2. Obtenção do gás H2 utilizando o ácido HCl, porém variando os metais

Separou-se quatro tubos de ensaio. Adicionou-se 1 mL de HCl 1 mol/L em cada tubo. De forma simultânea colocou-se uma pequena amostra de Mg no primeiro tubo, Zn no segundo, Al no terceiro e Cu no quarto

A.3. Obtenção do gás H2 utilizando o ácido