Obtenção do hidrogênio

Prática: Obtenção de hidrogênio

Introdução

A prática teve por objetivo a produção de hidrogênio, assim como a utilização do hidrogênio para determinar a massa molar do gás hidrogênio, observando também a reatividade do magnésio.

O hidrogênio é o elemento mais simples, pois em seu estado fundamental possui apenas um elétron no seu único nível de energia e um próton, está localizado no primeiro período da tabela periódica, que é a família dos metais alcalinos, e possuem apenas um elétron na camada de valência.

Porém o hidrogênio é um elemento atípico, pois ele não é um metal alcalino, diferente de todos os outros elementos, o mesmo não se enquadra em nenhuma família da tabela periódica.

É o elemento mais abundante no universo, e foi formado logo depois do Bing Bang, podendo ser encontrado em oceanos, nos minerais, combustíveis fósseis e em tudo que é vivo. Na natureza não é encontrado em sua forma atômica (H), mas em condições ambientes ele é um gás extremamente inflamável, sem cheiro e sem gosto.

O hidrogênio pode alcançar a estabilidade formando uma ligação covalente com outro átomo. Reage com metais, ametais e semimetais, e seu principal composto encontrado na natureza é a água (H2O). O mesmo possui três isótopos, o prótio, deutério, e trítio.

Materiais utilizados

-Filme plástico;

-Béqueres de 100ml, 300ml e 50ml;

- Duas provetas de 50 ml;

-Fósforo;

-Termômetro;

-Magnésio;

-Balança analítica;

-Pinça metálica;

-Solução concentrada de ácido clorídrico.

Procedimento experimental

Primeiramente foi medido na balança analítica a massa da fita de magnésio, procurando obter um valor entre 0,06 e 0,08g. Em seguida, foi adicionado 20mL de água destilada em um béquer de 300mL, e 100mL em uma proveta, fechando-a em seguida com um pedaço de filme plástico evitando a formação de bolhas, colocando-a então invertida dentro do béquer anteriormente preenchido com água. Com muito cuidado para não haver formação de bolhas, foi retirado o filme plástico da proveta.

Depois de enrolada a fita de magnésio para ficar mais densa, foi prendida em uma haste universal, dentro da proveta, deixando uma distância mínima entre a boca da proveta e o fundo do béquer, suficiente para que a fita de magnésio não escapasse para o béquer. Logo em seguida, dentro da capela, manuseado o ácido clorídrico colocando 10mL do mesmo em um béquer de 50mL, que já continha 10mL de água destilada, levando até o béquer com a fita de magnésio, nessa operação foi necessário um cuidado para que todo o gás formado fosse recolhido na proveta.

Neste momento foi medido a temperatura da solução e através dela, verificado a pressão conforme a tabela abaixo, logo após foi igualado o nível de líquido da proveta com a do béquer, tendo por finalidade igualar a pressão interna com a pressão atmosférica.

Pressão de vapor da água em diversas temperaturas

Temperatura (°C)	Pressão (mm Hg)	Temperatura (°C)	Pressão (mm Hg)
16	13,6	26	25,2
17	14,5	27	26,7
18	15,5	28	28,4
19	16,5	29	30,0
20	17,5	30	31,8
21	18,7	31	33,7
22	19,8	32	35,7
23	21,1	33	37,7
24	22,4	34	39,9
25	23,8	35	42,2

Fonte: roteiro da prática, 2015.

A fim de calcular o número de mols de gás hidrogênio produzido foi utilizado a fórmula: P.V=n.R.T, e para cálculo de volume obtido utilizou-se a fórmula: V= (π.r2.h)/3.

Para finalizar foi aproximado um fósforo aceso na borda da proveta assim que foi retirada do béquer, para observar a reação antes do gás ser liberado.

Discussão e resultados

No momento em que foi colocado a fita de magnésio na água, observou-se que não houve reação alguma, porém quando se adicionou o ácido clorídrico (HCl), a fita de magnésio começou a se movimentar e iniciou-se a produção de gás, ficando visível as bolhas de H2 subindo, consumindo o magnésio gradativamente até a sua desintegração total, enquanto o volume de gás no interior da proveta e o volume de água no béquer aumentavam proporcionalmente. Observe a reação:

A massa medida da fita de magnésio foi 0,0757 gramas. Após o gás hidrogênio ser obtido a temperatura medida foi de 295K (22°C), e consequentemente uma pressão de vapor de 0,026 atm, e a pressão atmosférica local de 1 atm, o gás tendo uma altura 18 cm, e a proveta com 2,5 cm de diâmetro, resultando em um volume de 29,46 cm3 ou 6,32x10-2 L de gás. Para o cálculo de mols gás hidrogênio produzido no experimento é necessário descontar da pressão atmosférica da pressão da água chegando então a 0,974 atm, fazendo o cálculo de mols, encontra 2,545x10-3 mol de gás hidrogênio produzido. Acompanhe o cálculo:

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