Relatório Química Inorgânica Hidrogênio

1. INTRODUÇÃO

O hidrogênio é um gás insípido, incolor e inodoro e, em sua maior parte, é formado por duas partículas subatômicas, um próton e um elétron, sendo assim o átomo mais simples de todos.

Ele tem a mesma configuração eletrônica de valência dos elementos do grupo 1, ns1, formando íons +1. É também um ametal que se assemelha aos halogênios, precisando apenas de um elétron para completar sua configuração de elétrons de valência, podendo formar íons -1 e existindo como molécula diatômica, H2. Além disso, sua eletronegatividade de 2,2 permite que ele forme ligações covalentes com todos os elementos, exceto os metais. Sendo assim, com propriedades tão distintas, o hidrogênio não é associado a nenhum grupo de elementos, é um elemento a parte.

O hidrogênio é o elemento mais abundante, compondo cerca de 89% de todos os átomos do universo. Mas há muito pouco hidrogênio livre na Terra, pois as moléculas H2 são muito leves e tendem a escapar da gravidade do nosso planeta, precisando de átomos mais pesados para que o hidrogênio fique na Terra na forma de compostos. O hidrogênio é encontrado principalmente na água e também junto com hidrocarbonetos que formam combustíveis fosseis como carvão, petróleo e gás natural.

O hidrogênio comercial é obtido principalmente como um subproduto do refino do petróleo, sendo uma sequência de duas reações catalisadas:

Reação de reforma:          CH4 (g) + H2O(g)    Ni      CO(g) + 3H2 (g)[pic 1]

Reação de deslocamento:         CO(g) + H2O(g)   Fe/Cu    CO(g) + H2 (g)[pic 2]

No laboratório é obtido pela redução dos íons hidrogênio de um ácido forte por metais com potencial padrão negativo.

As moléculas de H2 são apolares, o que as leva a interagir por forças de London muito fracas. Por isso o hidrogênio só se condensa a líquido quando resfriado em temperaturas muito baixas e este hidrogênio líquido tem uma densidade muito baixa (menos de um décimo da densidade da água).

1. OBJETIVO

Este experimento tem como objetivo mostrar os métodos laboratoriais de preparação de hidrogênio gasoso pela reação entre um metal e um ácido, verificar sua pureza e mostrar a combustão do H2 e suas propriedades. E também de mostrar métodos de obtenção de H2 a partir de metais muito reativos com água e a partir de hidróxidos.

1. PROCEDIMENTO

1-Preparação de hidrogênio gasoso pela reação entre um metal e um ácido:

        Foi colocado um pouco de Zn em pó em um tubo de ensaio e adicionou-se 5 ml de H2SO4 20%. O tubo foi fechado com uma rolha de borracha perfurada, atravessada por um tubo de vidro para o escape do gás.

2-Verificação da pureza do gás:

        Recolheu-se o gás desprendido pelo tubo de escape com um tubo de ensaio invertido e este foi levado à chama do bico de Bunsen onde ocorreram pequenas explosões. Este processo foi repetido até que se cessaram as explosões.

3-Combustão do H2:

        Com um fósforo, acendeu-se o H2 que saiu do tubo de escape e segurou-se um béquer totalmente seco, de cabeça para baixo, sobre a chama.

4-Propriedades do H2:

(a) Foi colocada uma pequena quantidade de óxido de cobre em um tubo de ensaio seco. Este tubo de ensaio foi conectado, inclinado, ao tubo gerador de H2 através de uma rolha de borracha furada. Deixou-se o H2 passar pelo CuO por algum tempo. O tubo de ensaio contendo o CuO foi aquecido cuidadosamente, com a chama baixa do bico de Bunsen. Interrompeu-se o aquecimento e o sólido foi deixado para esfriar sob corrente de H2.

(b) Borbulhou-se o H2 durante cerca de 1min em 3 tubos de ensaio contendo, respectivamente, 3 ml de KMnO4 0,01N; K2Cr2O7 0,01N e FeCl3 0,01N. Depois, foram adicionados um grânulo de Zn e 5ml de H2SO4 0,01M.

5-Obtenção de H2 a partir de metais muito reativos com água:

        Colocou-se em três béqueres de 250ml, 150ml de H2O em cada. Foi adicionado, em seguida, um pequeno pedaço de cálcio metálico ao 1º, sódio metálico ao 2º e potássio metálico ao terceiro béquer. Adicionou-se, então, 5 gotas de fenolftaleína a cada béquer.

6-Obtenção de H2 a partir de reações de metais e ácidos:

        Colocou-se em um tubo de ensaio pequenos pedaços de Mg sólido e adicionou-se cerca de 2ml de HCl diluído.

7-Obtenção de H2 a partir de hidróxidos:

        Foram colocados em um tubo de ensaio 10mg de alumínio em pó e 10ml de uma solução aquosa 20% de NaOH.

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

O procedimento para a preparação do hidrogênio gasoso através da reação entre zinco em pó e 5 mL de H2SO4 20% é dada pela seguinte reação:

          Zn + H2SO4            ZnSO4 + H2[pic 3]