Obtenção do Gás Hidrogênio

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO - UEMA

CENTRO DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS - CECEN

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E BIOLOGIA

CURSO: QUÍMICA LICENCIATURA

DISC.QUÍMICA INORGANICA

PROFESSOR DR. WILLIAM DA SILVA CARDOSO

ALUNO: GUILHERME CARLOS SANTOS DA SILVA

OBTENÇÃO DO GÁS HIDROGÊNIO

SÃO LUÍS, MA

2018

1 Introdução

Elemento de imensa contestação de sua posição na tabela periódica, o hidrogênio é visto comumente n a família 1A por ter apenas 1 elétron em seu único nível eletrônico (s), porém, o hidrogênio apresenta poucas semelhanças com os elementos dessa família. Por apresentar um elétron a menos que um gás nobre, isso lhe possibilita a formação de uma carga diatômica com carga -1 semelhante a família dos halogênios. O hidrogênio também se assemelha com os elementos da família do carbono, pois possuem seus orbitais semipreenchidos na camada de valência, além de terem eletronegatividade similares, o que lhes fornece a capacidade de formar ligações covalentes. Com tudo, o hidrogênio se destaca dos outros elementos, tanto por abundancia no universo, como por propriedades, o que lhe destaca na tabela periódica de forma a parte. (GARY L. MIESSLER, 2014, p. 253)

Mesmo sendo o elemento mais abundante do universo, não quer que seja o mais abundante na terra, sendo o elemento mais leve o hidrogênio é muito leve, e aa atração gravitacional tem não tem força o bastante para mantê-lo em nossa atmosfera. Por ser leve o hidrogênio foi muito utilizado como gás de levantamentos nos Zepelins (dirigíveis), porém, por ser muito instável e inflamável, devido os acidentes ele foi substituído pelo gás hélio que por outro lado, como gás possuía estabilidade. Hoje em dia o hidrogênio é muito utilizado para se obter amônia usada na fabricação de fertilizantes, na hidrogenação de ácidos graxos para conservação de alimentos, e como combustível veicular, etc.

Pelo fato de não ser abundante na terra, foram desenvolvidas diversas formas de obtenção do hidrogênio, geralmente em forma gás e não de elemento, ou seja, molécula de hidrogênio. Uma forma interessante de obtenção do Hidrogênio é através do íon Hidreto(H-), esse íon é um excelente agente, e reagindo com água pode gerar o gás hidrogênio. (GARY L. MIESSLER, 2014, p. 254)

H- + H2O → H2 + OH-

Na indústria o hidrogênio pode ser obtido através do aquecimento de hidrocarbonetos como por exemplo o metano com água com o uso de um catalizador.

CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g)

O CO monóxido de carbono por ser um gás venenoso e letal, pode ser aproveitado em uma reação de deslocamento com água, na qual a água é reduzida à hidrogênio. (ATKINS e SHRIVER, 2003, p. 286)

CO + H2O → CO2 + H2

Em laboratórios o hidrogênio pode ser obtido através da reação de ácidos e bases com metais, e o principal fator para termos uma reação vigorosa será a reatividade do metal que irá ser utilizado. A reatividade dos metais é a capacidade de cada metal poder reagir, quanto mais reativo for o metal melhor ele irá reagir.

Na tabela periódica a ordem de reatividade cresce tanto para a esquerda quanto para direita. O crescimento para esquerda é dos elementos que precisam receber elétrons, e o crescimento para direita é dos elementos que querem doar elétrons. A reatividade dos metais varia com a eletropositividade, quanto mais eletropositivo mais reativo será o metal. Os metais mais reativos são aqueles que possuem grande tendência de perder elétrons, e formam íons positivos com mais facilidade.

A ordem crescente de reatividade dos metais:

2 Objetivos

2.1Obter de forma simples e acessível em laboratório o gás hidrogênio;

2.2Observar a reatividade de metais na presença de um ácido ou base forte;

2.3Comprovar a propriedade do hidrogênio sofre combustão.

3 Materiais e Reagentes

4 tubos de ensaio, alumínio metálico, zinco metálico, ácido clorídrico, hidróxido de sódio, 2 balões volumétricos de 50 mL, pipeta graduada de 100ml, 2 beckers de 10 mL.

4 Procedimento Experimental

4.1 Preparou-se 50 mL de soluções aquosas a 2 mol L-1 de ácido clorídrico e de hidróxido de sódio de acordo com a quantidade calculada.

HCl:

1mol-36.46g-1000mL g=3.646/1000=3,65g 1mL= (D·P)/100

2mol-g-50mL 1mL= (37·1,19)/100=0,44g V= 3.65/0,44=8,2mL

4.2 Despejou-se do frasco em um becker o volume superior a 8,2 mL, e na capela pipetou-se o volume de 8,2 mL, e posteriormente adicionou-se em um balão volumétrico já contendo água destilada. Finalmente usando uma pisseta completou-se o volume do balão com água destilada tangenciando o menisco até a linha de aferição.

NaOH:

1mol-40g-1000mL g=4000/1000=4g

2mol-g-50mL

4.3 Pesou-se na balança analítica em um becker cerca de 4g de hidróxido de sódio, e posteriormente adicionou-se água destilada para dissolver, adicionado aos poucos no balão volumétrico e em seguida completou-se o volume do balão com água destilada tangenciando o menisco até a linha de aferição. Em seguida os balões foram rotulados com as devidas informações.

4.4 Colocou-se em uma estante metálicas 4 tubos de ensaio, e posteriormente adicionou-se 1g de alumínio metálico em dois dos tubos, e posteriormente adicionou-se 1g de zinco metálico nos dois tubos restantes.

4.5 Ambientou-se um becker com a solução de HCl e outro com a solução de NaOH para que recebesse do balão 10mL das soluções.

4.6 Foi adicionado cerca de 10 mL da solução de HCl um dos tubos contendo o zinco e no outro tubo contendo alumínio. Posteriormente repetiu-se