Obtenção de hidrogênio

[pic 1]

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA

LICENCIATURA EM QUÍMICA

QUIMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL I

TURMA: 2015.1

Graduandas: Íngrede F. Silva e Regina Morais

Professor: Tancredo Fontineles

Entrega: 22/04/2015

Obtenção do Hidrogênio

[pic 2]

---

1. Introdução

O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo com 92% seguido do hélio (7%) e os demais elementos (1%); é o quarto elemento mais abundante na Terra e é encontrado em grandes quantidades no oceano e nos organismos vivos (na forma de carboidratos e proteínas), compostos orgânicos, combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural), amônia e ácidos. O hidrogênio forma mais compostos que qualquer outro elemento. Foi isolado pela primeira vez pelo químico inglês Henry Cavendish (Figura 1). O hidrogênio é um gás insípido, incolor e inodoro. Como as moléculas de H2 são apolares, elas só podem interagir por forças de London muito fracas.

[pic 3]

Figura 1. Henry Cavendish. Fonte: http://www.nndb.com/people/030/000083778/

Segundo J. D Lee (1999), “o hidrogênio possui a estrutura atômica mais simples que qualquer outro elemento, sendo constituído por um núcleo contendo um próton com carga +1 e um elétron circundante. A configuração eletrônica pode ser representada como 1s1”. Os átomos de hidrogênio podem alcançar a estabilidade de três maneiras diferentes: formando uma ligação covalente com outro átomo, perdendo um elétron para formar H+ ou adquirindo um elétron para formar H-.

Segundo Peter Atkins e Loretta Jones (2006), “as propriedades químicas do hidrogênio são muito diferentes daquelas dos halogênios. Como ele não pode ser claramente identificado com nenhum grupo de elementos, não vamos associá-lo a grupo nenhum”.

A maior parte do hidrogênio comercial é obtida como um subproduto do refino do petróleo, em uma sequência de duas reações catalisadas. Segundo Peter Atkins e Loretta Jone (2006), “a primeira é a reação de reforma catalítica, na qual um hidrocarboneto e vapor são convertidos em monóxido de carbono e hidrogênio sobre um catalisador de níquel”, Eq. (1).

                                                                              (1)[pic 5][pic 4]

A reação de reforma é seguida pela reação de deslocamento, Eq. (2), em que o monóxido de carbono do gás de síntese reage com a água:

[pic 6]

                                                                               (2)[pic 7]

O hidrogênio é preparado no laboratório pela redução dos íons hidrogênio de um ácido forte (como o ácido clorídrico) por metais com potencial padrão negativo, como o zinco:

                                                                                  (3)[pic 8]

2- Objetivos:

• Obter o hidrogênio (H2) a partir de reações de metais com ácido e base;
• Observar a reatividade dos metais.

3- Procedimentos Experimentais:

3.1- Materiais e Reagentes:

• Ácido Clorídrico 2 M;
• Hidróxido de Sódio  2 M;
• Fitas de Magnésio;
• Zinco em pó;
• Pedaços de alumínio;
• Barra de cobre;
• Espátula;
• Fenolftaleína;
• Balão Volumétrico;
• Béquer;
• Pipeta 10 mL;
• Tubos de Ensaio.
• Balança Analítica.

3.2- Procedimentos Realizados:

Foram preparadas 50 mL de soluções aquosas de ácido clorídrico 2 M e hidróxido de sódio 2 M. Em oito tubos de ensaio foram colocados em duplicata 0,3 g de magnésio, alumínio  e zinco (Figura 1).

[pic 9]

Figura 2. Tubos de ensaio contendo os metais utilizados no experimento.

Foi adicionado em um dos tubos contendo cada metal, 5 mL da solução de ácido clorídrico, e no outro tubo, 5 mL de hidróxido de sódio. A barra de cobre foi posta em um béquer contendo ácido clorídrico e logo depois, colocou-se a outra extremidade da barra em um béquer contendo hidróxido de sódio (Figura 3).

[pic 10]

Figura 3. barra de cobre na solução de ácido clorídrico.

4- Resultados e Discussão:

A Tabela 1 relaciona as equações das reações entre os metais e o HCl com os resultados observados durante o procedimento.

Tabela 1. Aspectos da reação entre metais e ácido clorídrico.

Metal	Reação	Observações
Magnésio (Mg)	[pic 11]	Grande formação de gás. O fósforo acesso colocado na abertura do tubo apagou.
Alumínio (Al)	[pic 12]	Formação de gás.
Zinco (Zn)	[pic 13]	Não houve formação significante de gás. Formou precipitado.
Cobre (Cu)	[pic 14]	Não houve formação significante de gás.

A maioria das reações químicas entre um ácido e um metal, irá liberar gás hidrogênio (H2) e formar um sal correspondente. Segundo André Luis da Silva (2013), “comumente se estabelece na Química Inorgânica  uma regra em relação a reações entre ácidos e metais. Essa regra sugere que: metais reagem com ácidos, liberando gás hidrogênio”. Entretanto, tal regra torna-se válida quando se tem um metal mais reativo do que o hidrogênio, conforme a ordem de reatividade mostrada abaixo (Figura 4):