O Hidrogênio e Oxigênio

Hidrogênio

Foi descoberto pelo químico inglês Henry Cavendish em 1766, quando após alguns estudos ele identificou suas propriedades e o designou como um ar inflamável. Somente em 1783 que Lavoisier retomou os estudos de Cavendish e o nomeou de hidrogênio.

- Introdução

O hidrogênio possui a estrutura atômica mais simples, possuindo apenas um próton e um eletron. Sua configuração eletrônica 1s1 permite que ele consiga alcançar a estabilidade de diferentes maneiras. É o primeiro elemento da tabela, situado logo acima dos metais alcalinos, porém não possui nenhuma característica com esses metais, somente compartilha semelhante configuração eletrônica na camada de valencia, por outro lado, mesmo não situado perto dos halogêneos também possui uma característica semelhante a eles, o hidrogênio também precisa ganhar um eletron para alcançar a estrutura estável.

- Isotopos

O elemento  hidrogênio apresenta somente um próton no núcleo, mas apresenta variações com relação ao numero de nêutrons. O elemento é constituído por 3 isotopos: o protio, o deutério e o trítio. O protio possui zero nêutrons, o deutério apresenta 1 e o trítio apresenta 2. O isótopo de hidrogênio mais encontrado na natureza é o protio, de modo que suas propriedades são conferidas de acordo com o isótopo mais leve. O prótio é o hidrogênio como conhecemos, compostos de deutério são usados como solventes na espectroscopia de ressonância magnética nuclear, é utilizado com oxigênio formando uma agua pesada utilizada nas usinas nucleares. O trítio é o isótopo de hidrogênio radioativo, geralmente produzido em reatores nucleares. Nas bombas de hidrogênio são utilizados o deutério e o trítio em um processo de fusão dos dois isótopos.

- Abundancia

O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo. Segundo estimativas, o universo é constituído por 92% de hidrogênio e 7% de hélio e o 1% restante formado por todos os demais elementos juntos. Isso poderia ser explicado pelo fato de como nasceram os elementos, o hidrogênio foi o primeiro elemento do universo, produzido a partir das partículas produzidas no big bang. As estrelas, por exemplo, são formadas basicamente por muito hidrogênio e um pouco de hélio, sendo a partir desses dois elementos formados os outros elementos em um processo continuo de formação de átomos mais leves em átomos mais pesados. A quantidade de gás hidrogênio na atmosfera terrestre é muito pequeno, o campo gravitacional da terra é pequeno demais para prender um elemento tão leve como o hidrogênio. É o décimo elemento mais presente na crosta terrestre, sendo importante no processo de formação das rochas e minerais. Junto com o oxigênio a água. É encontrado no corpo humano, por ser um dos componentes presentes nos carboidratos e proteínas. Está presente nos compostos orgânicos, moléculas formadas por átomos de carbono ligados a outros elementos como o hidrogênio. O hidrogênio é encontrado nos combustíveis fosseis, como o carvão mineral, gás natural e o petróleo. Bastante usado na produção de amonia e de outros produtos químicos, na hidrogenação de gorduras e óleos e na soldagem.

A nasa usa o hidrogênio como fonte de combustível principal dos foguetes, baterias feitas de hidrogênio alimentam o sistema elétrico da espaçonave. Celulas combustíveis feitas de hidrogênio e gases oxigênio geram energia elétrica e energia térmica. Pilhas combustível de hidrogênio e gás oxigênio possuem eficiência superior a de motores de combustão interna. Assim, o hidrogênio é considerado o combustível do futuro por ser uma fonte renovável e não poluente.  

- Propriedades

O hidrogênio é extremamente leve, possui ponto de fusão e ebulição baixos, que o torna em condições naturais um gás. A energia de ionização é definida como a energia necessária para retirar um elétron da camada de valência de um átomo na fase gasosa, a energia de ionização do hidrogênio é considerada média, assim como sua eletronegatividade. O hidrogênio possui estado de oxidação +1 e -1, podendo perder um eletron ou adquirir um eletron, ele pode fazer tanto ligações covalentes quanto iônicas. O tamanho do hidrogênio é bem pequeno.

- Obtenção

O hidrogênio em laboratório pode ser obtido através da limpeza de peças metálicas pela ação de ácidos e bases. Esse tipo de experimento é bem simples, podendo ser feito até em casa, mas é bom evitar devido ao uso de ácidos ou bases corrosivas. Eu trouxe como exemplo a limpeza do alumínio (no experimento do vídeo foi utilizado papel alumínio, pela ação do hidróxido de sódio (a soda caustica) . Em um frasco foi colocado papel alumínio, um pouco de hidróxido de sódio e um pouco de água. Ao tampar o frasco, se mistura a substancia e durante o processo ocorre uma reação exotérmica, ou seja de liberação de calor, onde o gás hidrogênio é evaporado e o sódio e o oxigênio e o alumínio reagem formando o aluminato de sódio. No video O gás hidrogênio é capturado dentro do balão. O hidrogênio no laboratório também pode ser obtido por meio da eletrolise da agua, que é a quebra da molécula da agua com uma força eletromotriz. O hidrogênio na indústria geralmente é obtido por meio do superaquecimento do carvão ou do ferro com água.

Oxigênio

A descoberta do oxigênio é atribuída a Joseph Priestley e Lavoisier, mas na realidade quem primeiro descobriu o oxigênio foi o químico Carl Scheele em 1772. Porém como só publicou seus resultados dois anos após Priestley e Lavoisier, os dois ficaram com o mérito pelo descobrimento. Priestley descobriu o oxigênio queimando uma amostra de oxido de mercúrio com uma lente, usando uma vela ele viu que o ar estava sendo o responsável pela combustão do material. Priestley capturou um pouco desse gás separadamente em um recipiente e inalou o ar tentando descobrir se poderia ser nocivo a saúde e se sentiu muito bem, o que para ele significava que o novo gás seria um ar quase puro, o que fez até com que recomendasse a inalação do ar para outras pessoas em casos de doenças pulmonares. Lavoisier ao conversar com Priestley continuou sua investigação e concluiu que o ar era composto por um gás que sustentava a vida e a combustão, o que levou a criação da química moderna.

- Introdução

O oxigênio é composto por 8 protóns, 8 eletrons e em média tem cerca de 8 neutrons, mas seu numero de nêutrons pode variar de acordo com seus isótopos, o isotopo de oxigênio mais comum é o que representa o elemento, logo é o que contém 8 neutrons, mas suas outras formas podem apresentar 9 neutrons e 10 neutrons

Sua configuração eletrônica 1s² 2s² 2p⁴, apresentando na camada de valência 6 eletrons

O oxigênio pertence ao grupo dos calcogenios, um grupo que apresenta elementos de comportamentos variados, já que o oxigênio é um não metal, mas o polônio por exemplo é caracterizado como um metal.