Hidrogenio

UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAÚ – UVA

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

CURSO DE BACHARELADO EM QUÍMICA

DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL I

PRÁTICA 01: HIDROGÊNIO

MARCELO MESQUITA PINTO CRUZ

MARIA LUZILANE PAIVA SOARES

MARYANE LIRA DO NASCIMENTO

NARDO CLISMAN DA SILVA

PROFº DRAÚLIO SALES

09 DE ABRIL DE 2014

SOBRAL – CEARÁ

INTRODUÇÃO

O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo e o décimo quinto mais abundante na Terra. A diminuição parcial da quantidade de hidrogênio da Terra reflete a sua volatilidade durante a formação do planeta. É um dos elementos mais importantes na crosta terrestre, onde é encontrado nos minerais, nos oceanos e em todas as coisas vivas.

Pelo fato de que um átomo de hidrogênio possui somente um elétron, poderíamos pensar que as propriedades das substâncias químicas do elemento são comuns, mas isto está longe de ocorrer. O hidrogênio possui propriedades químicas muito variadas, apesar de seu único elétron, sob certas circunstâncias, poder ligar mais do que um átomo simultaneamente. Além disso, varia em caráter desde uma base forte de lewis(como o íon hidreto, H-) a um ácido forte de Lewis (como no cátion do hidrogênio, H+, o próton).

O hidrogênio não se ajusta nitidamente na tabela periódica. Ele é algumas vezes colocado no início dos metais alcalinos no Grupo 1, considerando a análise racional de que o hidrogênio e os metais alcalinos somente possuem um elétron de valência. Entretanto, esta posição não é um metal sob condições normais. Para alcançar um forma metálica, o hidrogênio deve se submetido a pressões muito altas. As pressões necessárias ainda não foram alcançadas em laboratório, mas as pressões atingidas atualmente parecem estar próximas dos valores requeridos. O hidrogênio pode ser metálico no centro de Júpiter. Menos frequentemente, o hidrogênio é colocado acima dos halogênios no Grupo 17/VII, considerando a análise racional de que, como os halogênios, requer um eletron para completar sua camada de valência.

Os atomos de hidrogênio podem alcançar a estabilidade de três maneiras diferentes: Formando uma ligação covalente (um par de eletrons) com outro átomo. O hidrogênio forma esse tipo de ligação preferencialmente com não metais, por exemplo H2, H2O, HCl ou CH4. Muitos metais também formam esse tipo de ligação. Perdendo um eletron para formar H+. Um próton é extremamente pequeno. Por ser o H+ muito pequeno, ele tem um poder polarizante muito grande, e portanto deforma a nuvem eletrônica de outros átomos. Assim, os protons estão associados a outros átomos ou moléculas. Prótons livres não existem em condições normais, embora eles sejam encontrados em feixes gasosos a baixas pressões, por exemplo num espectrômetro de massa. Adquirindo um elétron e formando H-. Sólidos cristalinos como o LiH contém o íon H-, sendo formados por metais altamente eletropositivos (todo o Grupo 1 e parte do Grupo 2). Os íons H- não são, porém, muito comuns. Como a eletronegatividade do H é 2,1, ele pode valer-se de qualquer um desses três meios, sendo o mais comum a formação de ligações covalentes.

O hidrogênio é preparado em grande escala por diversos métodos. 1) O hidrogênio pode ser obtido em grande escala e a baixo custo, passando-se vapor de água sobre coque aquecido ao rubro. O produto obtido é o gás d’agua, ou seja, uma mistura de CO e H2. Trata-se de um combustível industrial importante, pois é fácil de se obter e queima liberando uma grande quantidade de calor. Não é fácil obter H2 puro a partir do gás d’agua, pois a remoção do CO é difícil. O CO pode ser liquefeito a baixas temperaturas e sob pressão, podendo assim ser separado do H2. Alternatuvamente, a mistura gasosa pode ser misturada com vapor, resfriada a 400ºC e passada sobre óxido de ferro num conversor adequado, formando H2 e CO2 assim formado pode ser facilmente removido, ou dissolvendo-o em água sob pressão ou reagindo-se com uma solução de K2CO3. Nesse caso forma-se KHCO3 em solução e o H2 gasoso permanece inalterado.

2) O hidrogênio também pode ser obtido dessa maneira é utilizado no processo Haber de síntese de amônia e para a hidrogenação de óleos. Hidrocarbonetos leves, como o metano, são misturados com vapor de água e passados sobre um catalisador de níquel a 800-900ºC. Esses hidrocarbonetos podem ser encontrados no gás natural e, também, são obtidos em refinarias o processo de “craqueamento” de hidorcarbonetos mais pesados. O gás que sai do reator é constituido por CO, CO2, H2 e excesso de vapor d’água. A mistura gasosa é enriquecida com mais vapor, resfriada a 400ºC e passada por um conversor que contém um catalisador de ferro ou cobre, onde o CO é transformado em CO2.

3) Nas refinarias de petróleo, misturas naturais de hidrocarbonetos de elevado peso molecular, tais como nafta e óleo combustível, são submetidos ao processo de “craqueamento” para formar misturas de hidrocarbonetos de pesos moleculares menores, que podem ser usadas como combustível automotivo. O hidrogênio é um valioso subproduto desse processo.

4) Hidrogênio muito puro é preparado por eletrolise da água ou de soluções de NaOH ou KOH. Esse é o método mais dispendioso. A água naão conduz muito bem a corrente elétrica, sendo comum a eletrolise de soluções de NaOH e KOH numa célula com anodos de níquel e cátodos de ferro. Os gases produzidos nos compartimentos do ânodo e do cátodo devem ser mantidos separados.

5) Uma grande quantidade de hidrogênio puro também é formado como subproduto da indústria de cloro e álcalis. Nesse caso, soluções aquosas de NaCl são eletrolisadas para formar NaOH, Cl2 e H2.

6) O método comum de preparação do hidrogênio em laboratório é a reação de ácidos diluídos com metais, ou de álcali com alumínio.

7) O hidrogênio pode ser preparado pela reação de hidretos salinos em água.