Obtenção e reatividade do hidrogênio

[pic 1]         Curso: Licenciatura em Química

Disciplina: Química Inorgânica Experimental II – 96QIE2

Prof. André Rosa Martins

Obtenção e reatividade do hidrogênio

Estudante: Gildeison Antônis Vieira de Santana

Porto Seguro

Agosto de 2015

1. APRESENTAÇÃO

Este relatório descreve as atividades desenvolvidas por Gildeison Antônis Vieira de Santana no curso de licenciatura em química do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, Campus Porto Seguro, no âmbito da disciplina 96QIE2 – Química Inorgânica Experimental II, ministrada pelo Prof. André Rosa Martins, durante o 1º semestre de 2015.

Porto Seguro, 09 de agosto de 2015.

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2. INTRODUÇÃO

O hidrogênio além de ser o primeiro elemento da tabela periódica é o que possui também a estrutura atômica mais simples e características únicas. Na tabela periódica, o hidrogênio se encontra no Grupo 1, porém as suas propriedades não podem ser comparadas com as dos elementos de nenhum outro grupo da tabela, sendo assim, um elemento com características singular.

O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo, segundo estimativas ele chega a constituir 92% do universo, onde os outros 7% são de hélio e o 1% restante é a soma dos outros elementos. No seu estado elementar o hidrogênio é encontrado como um gás (H2), porém na atmosfera terrestre ele é raro, pelo fato das moléculas de H2 serem muito leves e terem velocidade média muito grande, tendendo a escapar da atmosfera. A maior parte do hidrogênio encontrado na terra está ancorado com elementos mais pesados, formando assim compostos. [1]

A obtenção do hidrogênio pode ser realizada a partir de vários procedimentos em laboratório como na eletrolise da água, que é o composto onde se encontra a maior parte do hidrogênio da terra, na redução de seus íons de um ácido forte por alguns metais com potencial padrão de redução negativo e a partir da reforma do vapor.

Em escala industrial e comercial o hidrogênio é mais obtido a partir da reforma a vapor do metano. Neste processo um hidrocarboneto (CH4) e vapor são convertidos em monóxido de carbono e hidrogênio sobre um determinado catalisador, conforme ilustrado na equação 1 [1]

                                            (1)[pic 2]

O hidrogênio além de ser um gás muito leve devido a sua baixa densidade ele não é muito reativo, isso se deve a ligação covalente muito forte que une os dois átomos de hidrogênio (energia de ligação 435,9 kj molˉ¹). Desta forma é necessária uma energia de ativação muito alta para dissociar a molécula de hidrogênio e obter o hidrogênio atômico. (equação 2) [2]

                  ΔH = 435,9 kj molˉ¹           (2)[pic 3]

O hidrogênio está sendo bastante estudado, pois ele tem uma forte tendência a ser o combustível do futuro, tanto pelo fato dele está em abundancia nos compostos terrestres e também por sua combustão ser bastante exotérmica e formar água, dessa maneira seria um combustível não poluente ao meio ambiente, situação que totalmente contrária aos combustíveis utilizados hoje em dia, que são derivados do petróleo. Os estudos estão sendo focados mais na parte de produção do hidrogênio, que se for produzido em largar escala por eletrolise fica inviável para alguns lugares devido a gastar muita energia e na questão de armazenamento, pois o hidrogênio como combustível trás o risco de explosão.

3. OBJETIVOS

Obter gás hidrogênio em laboratório a partir de reações em soluções ácidas, básicas e no processo de eletrolise.

4. PARTE EXPERIMENTAL

No experimento 01 foi colocado em um tubo de ensaio um pouco mais de 2,0 mL de solução 2,0 mol.L ˉ¹ de ácido clorídrico, devido a solução ter sido colocada com o auxílio de um conta gota. Como os granulados de zinco estavam um pouco desfarelados, foi adicionada uma quantidade pequena de zinco com o auxilio de uma espátula e logo após registraram-se as observações. Em seguida foi repetido o mesmo experimento, só que ao invés de ser solução 2,0 mol.L ˉ¹ de ácido clorídrico seria solução 6,0 mol.L ˉ¹ de ácido clorídrico , porém foi observado que não tinha esta solução no laboratório. Daí foi feita uma nova solução com concentração a 0,5 mol.L ˉ¹ de ácido clorídrico, onde adicionou-se 30 mL de água destilada em um béquer contendo 10 mL de solução 2,0 mol.L ˉ¹ de ácido clorídrico. Ao realizar o experimento foram registradas as observações.

Ainda no experimento 01 foi realizado os mesmos procedimentos, com as soluções de 2,0 moL ˉ¹ de ácido clorídrico e 0,5 mol.L ˉ¹ de ácido clorídrico, mas no lugar do zinco foi adicionado pedações de fio de cobre, que foram lixados antes de serem colocados na solução. Observou-se

No experimento 02, foi colocado em um tubo de ensaio um pouco mais de 5mL de solução 2,0 mol.L ˉ¹ de hidróxido de sódio, devido a solução ter sido colocada com o auxílio de um conta gota. Em seguida adicionou-se um pedaço de fita de alumínio de aproximadamente 2 cm, só que antes de colocar a fita na solução, a mesma foi embrulhada em forma de bola. Em seguida aproximou-se um fosforo aceso ao tubo de ensaio. Observou-se

No experimento 03, foi adicionado em um béquer 500 mL de solução 0,2 moL ˉ¹ de ácido sulfúrico, em seguida ligou-se o circuito montado para a eletrólise da água e obtenção de hidrogênio, com dois eletrodos de grafite em uma tomada de 220V. Foram feitas as devidas observações e anotações.

No experimento 04, foi adicionado a um tubo de ensaio cerca de 6,0 mL de solução  de ácido sulfúrico 1,0 mol.L ˉ¹e logo em seguida foi adicionada 6 gotas de solução 0,05 moL ˉ¹ de permanganato de potássio. A solução resultante foi dividida em dois tubos de ensaio guardada. Em seguida foi adicionado a um terceiro tubo de ensaio 3,0 mL de solução de ácido clorídrico 2,0 mol.L e meia colher da espátula de granulados de zinco. O tubo de ensaio foi tampado com uma mangueira fina onde a outra extremidade da mangueira foi mergulhada em um dos tubos que tinham sidos separados e guardados. Ao mesmo tempo adicionou-se granulados de zinco no outro tubo de ensaio guardado.