Relatório: Liberação de Hidrogênio

RESUMO

Palavras chave:

        1.1 INTRODUÇÃO (Boa construção da introdução, estão melhorando ao colocar as referências, mas percebam que alguns parágrafos requerem a identificação da referência, tentem melhorar neste sentido)

O hidrogênio possui uma estrutura atômica simples, o mesmo é constituído por um núcleo que contém um próton e um elétron circundante. Em condições normais, de pressão e temperatura, o H2 é  um  gás  não  tóxico, inflamável,  inodoro e incolor.  Por isso, apesar de aparentemente ser um elemento simples, o hidrogênio ele possui propriedades químicas variadas, desde  uma  base  forte  de  Lewis  à  um  ácido  forte  de  Lewis.  

As propriedades do hidrogênio não podem ser correlacionadas  com nenhum dos  grupos representativos  da  tabela  periódica,  embora  seja semelhante ao grupo dos  metais alcalinos  pois possuem  um  elétron  no  nível  mais  externo, aos halogênios que precisam de um elétron para alcançar sua estabilidade, como também aos  elementos  do  grupo 14 que possuem o nível mais externo semipreenchido, todavia a melhor forma é  considera-lo como um elemento a parte. Os átomos de H2 podem alcançar sua estabilidade  de três maneiras diferentes: Formando uma ligação covalente, perdendo um elétron,  adquirindo um elétron. (LEE, J. D., 1999).

O alquimista Phillipus Aureolos Theophrastus, conhecido como “Paracelsus“, na manipulação de metais e ácidos, produziu um ar explosivo ao qual foi totalmente ignorado como  elemento químico. Logo mais, Henry Cavendish reconheceu o gás como uma  discreta substância química, identificando-a como “ar inflamável”. Mais tarde, Lavoisier nome ou o elemento como hidrogênio, que significa gerador de água.                                    

O H2  por si, é considerado o elemento mais abundante em nosso universo e o décimo quinto  mais abundante na Terra, todavia, a quantidade de hidrogênio em nossa atmosfera é muito pequena, ele pode ser encontrado em gases vulcânicos, nas águas dos oceanos,  que são compostos de hidrogênio na água, organismos vivos, compostos orgânicos,  combustíveis  fósseis,  ácidos e amônia. (RUSSEL, 1994 ; SHRIVER ; ATKINS, 2008).

O  mesmo é obtido em uma grande escala por diversos métodos que são o Processo  Bosch, reforma catalítica de hidrocarbonetos, eletrólise da água, eletrólise de solução  aquosa de NaCl e os métodos comuns em laboratório: ácidos  diluídos com metais,  álcalis  com metais  que  formam hidróxidos  anfóteros,  metais  mais  reativos com água, e  hidretos  salinos com água.  A escolha do melhor método de produção de H2 depende da  quantidade que queremos produzir e do seu grau de pureza. Segundo Júlio Verme, em      “A Ilha Misteriosa”, 1874, disse:

“...creio que um dia o hidrogênio e o oxigênio, utilizados  isoladamente ou em simultâneo, vão constituir uma fonte de calor e luz inesgotável, de uma intensidade de que o carvão não é capaz...”  

O  H2 não é uma fonte de energia primária e sim um  portador  de energia.  Uma das vantagens do hidrogênio é o fato deste poder ser produzido a partir de uma grande  variedade de recursos. Alguns dos metais reativos, reagem com água e produzem o gás hidrogênio, como é o caso dos metais alcalinos e alguns desses metais alcalinos são os terrosos  e outros  metais como o magnésio, o ferro  e o zinco. Eles no entanto,  deslocam  o hidrogênio da água e além de produzirem gás hidrogênio, produzem também o hidróxido correspondente.

Na obtenção de hidrogênio a partir de bases, somente o alumínio, zinco e o estanho reagem com as soluções aquosas de base forte produzindo gás hidrogênio e sais não muito comuns. Muitos metais podem substituir diretamente o  hidrogênio dos ácidos  (reação de deslocamento ou simples troca). O ácido sulfúrico diluído, o ácido clorídrico, diluído ou concentrado,  reage rápida ou lentamente com muitos metais sem oxidar o hidrogênio formado. Estes ácidos são os mais convenientes para a preparação do hidrogênio em laboratório, pelo seu deslocamento com metais.

Equação  gera l:  

W   + HX → WX +  H2

Onde W é o meta l e  HX é o ácido. Para a preparação de hidrogênio a partir de bases, o u seja, soluções aquosas de bases fortes (bases de metais alcalinos), apenas os metais como zinco, alumínio e estanho reagem produzindo hidrogênio  gasoso, H2 e hidroxo-complexo do meta l.  

A reatividade química dos metais ela varia com sua eletropositividade, logo, quanto mais eletropositivo for o elemento, mais reativo será o metal. Os metais mais reativos são aqueles que possuem grande tendência a perder elétrons, logo, formam íons positivos com mais facilidade. Os metais por si, podem ser ordenados por meio de sua reatividade química, estando os metais mais reativos à esquerda, e os menos reativos à direita como mostra a seguir.

[pic 1][pic 2] 

O elemento hidrogênio é mostrado em destaque, apesar de não ser metálico, em vista de muitas literaturas o considerarem como um padrão, ao qual demais elementos são relacionados em sua reatividade química.

Portanto, diante disto, esse trabalho tem por objetivo discutir os métodos  laboratoriais  de obtenção de gás hidrogênio a partir de ácidos e bases na presença de um determinado metal, como também observar a reatividade dos metais a partir do desprendimento de,  preparar um hidreto covalente e verificar o efeito desse hidreto na água.

1. OBJETIVOS (colocar de forma sistemática)

Aprender preparar hidrogênio pela ação de ácidos e bases sobre metais.

Observar a cinética da reação de diferentes ácidos com um mesmo metal reativo.

Identificar a liberação de hidrogênio.

1. PARTE EXPERIMENTAL

1.  MATERIAIS E REAGENTES

Os seguintes materiais, disponíveis no Laboratório de Química do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará – Campus Aracati, foram utilizados neste experimento:; HCl 1M; H3PO4 1M; CH3COOH 1M; HNO3 1M; NaOH 20%; NaOH 1M; Zinco metálico; Cobre metálico; Alumínio metálico; Fósforo; 9 tubos de ensaio;  6 pipetas de 5 ml.