O Experimento Hidrogênio

Universidade Federal de Alagoas Instituto de Química e Biotecnologia

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UFAL
IQB

 QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL

Curso: Química Licenciatura

Professora:

Experimento Hidrogênio

Maceió, AL

Introdução

        Hydrogen foi o nome atribuído por Antoine Lavoisier no qual quis designar o átomo sendo um “formador de água” (Hydro- água e Gene- formador). Não localiza-se em nenhum grupo da tabela na tabela periódica. Além de ser o elemento de maior abundância no cosmos, representando 75% de massa de toda matéria do universo, o Hidrogênio também ocupa o ranking de maior exuberância, presente em 93% de todos átomos do cosmo. Reconhecido, também, como o elemento mais simples e mais leve de todos, presente neste átomo, apenas 1 próton em seu núcleo e 1 elétron na sua eletrosfera em seu estado fundamental. Possui características tais como inodoro, incolor, insípido e inflamável, enquanto, combinado com outros componentes podem-se formar ácidos e bases, água, gases vulcânicos, substâncias orgânicas como proteínas, carboidratos e combustíveis fósseis.

Principal combustível de formação e manutenção da vida das estrelas, em notoriedade o nosso Sol, onde ocorrem reações de fundição de núcleos leves reajustando-os e liberando grandes quantidades de energia.

        Em nossa natureza podemos encontrar não apenas o hidrogênio em seu estado rudimentar, molécula diatômica apolar, mas também como seus isótopos denominados deutério (0,015% na atmosfera) possuindo um nêutron juntamente ao próton na composição nuclear, ou o trítio (1 para cada 10^17 átomos de hidrogênio) possuindo, desta vez, 2 nêutrons juntos ao próton no núcleo. O hidrogênio apresenta-se no planeta combinado com um grande número de diferentes compostos e nunca livre, pois possui grande instabilidade e é predisposto a sofrer reestruturação em seu estado eletrônico de diversas formas.

        O átomo de H possui uma alta energia de ionização e uma afinidade eletrônica baixa, mas positiva. A eletronegatividade de Pauling do hidrogênio é 2,2. A forma estável do Hidrogênio elementar sob condições normais é o dihidrogênio, H2, mais informalmente “hidrogênio”. A molécula H2 tem uma entalpia de ligação alta e um comprimento de ligação curto (0,74 Å). Como possui poucos elétrons, as forças entre as moléculas de H2 vizinhas são fracas, e a 1 atm o gás condensa em um liquido somente quando resfriado a 20 K.

        O hidrogênio molecular é inerte às temperaturas habituais. Porém à altas temperaturas, a ligação entre os átomos é rompida e o hidrogênio torna-se ativo.

A energia interna dos átomos de hidrogênio é muito maior que a de uma molécula deste elemento; devido a isto o hidrogênio atômico é muito mais ativo que o molecular.

        É possível obter-se hidrogênio por ação de metais sobre as soluções diluídas dos ácidos com metais ou bases com alumínio.

        

Objetivo

        Através das experimentações, observar os diferentes modos de reação do hidrogênio com desprendimento de maior ou menor quantidade proveniente de metais divergentes, seguindo as análises elaborar por quais razões haverá mais ou, talvez, menos interação do elemento.

Materiais e Reagentes

Tubos de ensaio                                

Água destilada                

Grânulos de Zinco                

Pinça de Madeira                

Palito de fosforo                

Solução de H2SO4

Magnésio em pó

Ferro em pó

Solução de CuSO4

Tiras de Alumínio

Solução de NaOH

        

Metodologia

1. Obtenção e Combustão do Hidrogênio

Em tubo de ensaio, são adiciona-se 3 grânulos de zinco, com a sucessão de 2ml da solução de ácido sulfúrico (6M), caso o progresso de desprendimento do gás for lenta adiciona-se algumas gotas de CuSO4 (1M). Iniciando a emissão do gás sobrepõe-se outro tubo de ensaio, sustentado por uma pinça de madeira, vazio, desta vez com a abertura orientada para baixo, para que seja possível o aprisionamento do gás. Após o tempo, estimado em 3 minutos aproxima-se uma chama no tubo de ensaio contido o hidrogênio.

1. Comparação entre reatividades de dois metais aos ácidos

Prepara-se dois tubos de ensaio 1ml da solução de ácido sulfúrico H2SO4 a 6M com 2ml de água destilada, agitando-os. Um dos tubos será adicionado uma pequena quantia de magnésio Mg e ao outro ferro Fe.

1. Obtenção de hidrogênio através das reações entre metais e bases

Em um tubo de ensaio com um 1ml da solução de hidróxido de sódio NaOH (6M) e 2ml de água destilada acrescenta-se um pequeno pedaço de alumínio.

Resultados e Discussões

        

a)

No Experimento A, após a adição do Ácido Sulfúrico no tubo de ensaio que continha grânulos de Zinco, foi possível observar o aparecimento de bolhas que correspondiam a liberação do gás Hidrogênio. Segue abaixo a equação da reação:

Zn (s)  -> Zn2+ (aq) + 2 e-

H2SO4 (aq) ->  2 H+ (aq) + SO42- (aq)

2 H+ + 2 e-  ->   H2 (g)

Zn2+ (s) + SO42- (aq)  ->  ZnSO4 (aq)[pic 3]

Zn(s) + H2SO4(aq) -> ZnSO4(s) + H2(g)

Entretanto como a reação se mostrou ser lenta, foram adicionadas gotas de Sulfato de Cobre que teve a participação de catalizador na reação, acelerando o processo de liberação do gás sem alterar a reação.

O gás Hidrogênio, quando capturado no segundo tubo de ensaio, eventualmente observamos que este apresenta-se incolor e ao aproximando a chama do tubo de ensaio houve uma pequena explosão que dada pelo fato do gás apresentar característica volátil, além do aparecimento de gotículas de água.