A Preparação do Hidrogênio

   INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ CAMPUS TERESINA CENTRAL

DEPARTAMENTO DE FORMAÇÃO DE PROFESSORES, LETRAS E CIÊNCIAS QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL

DOCENTE: RAFAEL LISANDRO PEREIRA ROCHA

PREPARAÇÃO DO HIDROGÊNIO

                                                         

                                                              Hillary Arrais Araújo

Teresina, PI

2022

SUMÁRIO

RESUMO………………………………………………………………………….……3

1 INTRODUÇÃO…………………………………………………………………….…3

3 PARTE EXPERIMENTAL……………………………………………………….….5

3.1 REAGENTES………………………………………………………………..….…5

3.2 MATERIAIS………………………………………………………………………..5

4 PROCEDIMENTOS…………………………………………………………………5

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO……………………………………………………6

6 CONCLUSÃO………………………………………………….……………….……6

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………………...….7

RESUMO

No experimento foi realizado o preparo, titulação e padronização das soluções de NaOH e HCl, além da produção de hidrogênio reagindo zinco e alumínio metálico com as soluções de hidróxido de sódio e ácido clorídrico.

1 INTRODUÇÃO

     O Hidrogênio é o mais simples dos elementos e o mais abundante no universo. O hidrogênio pode ser obtido: Reação entre um metal e um ácido: Muitos metais podem substituir diretamente o hidrogênio dos ácidos. 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. No entanto, alguns outros ácidos, como o ácido nítrico concentrado ou diluído, ou o ácido sulfúrico concentrado, são agentes oxidantes fortes, e, quando reagem com metais, ocorre à redução dos seus íons negativos, o metal é oxidado e em vez de hidrogênio, forma-se água. (MIESSLER,2014)

    A escolha do melhor método de produção do hidrogênio depende da quantidade que queremos produzir e do seu grau de pureza. As tecnologias de produção do hidrogênio necessitam de energia sobre alguma forma como calor, luz ou eletricidade de forma a que se inicie o processo. A partir de metais muito reativos com a água: Os metais mais eletropositivos tais como o potássio, sódio, cálcio, podem deslocar o hidrogênio da água a temperatura ordinária. Estas experiências devem ser conduzidas com muita precaução porque são muito violentas e podem ser explosivas. (MIESSLER,2014)

    A partir de hidróxidos: Metais como zinco, alumínio e estanho reagem com soluções aquosas concentradas de hidróxidos metálicos fortemente básicos, por exemplo, NaOH e KOH, produzindo hidrogênio e hidroxo-complexos do metal. Certos não-metais também reagem com soluções aquosas concentradas de bases fortes produzindo hidrogênio. Por exemplo, o silício reage com solução concentrada de NaOH, produzindo H2 e Na2SiO3 (DIAS, 2013)

      O hidrogênio possui a estrutura atômica mais simples que qualquer outro elemento, sendo constituído por um núcleo contendo um próton com carga +1 e um elétron circundante. A configuração eletrônica pode ser representada como 1s1. Os átomos de hidrogênio podem alcançar a estabilidade de três maneiras diferentes:

1. Formando uma ligação covalente (um par de elétrons) com outro átomo. O hidrogênio forma esse tipo de ligação preferencialmente com não-metais, por exemplo, H2, H2O, Hcl (gás) ou CH4. Muitos metais também formam esse tipo de ligação.

2. Perdendo um elétron para formar H+Um próton é extremamente pequeno. Por ser o H+ muito pequeno, ele tem um poder polarizante muito grande, e portanto deforma a nuvem eletrônica de outros átomos. Assim, os prótons estão sempre associados a outros átomos ou moléculas. Por exemplo, na água ou soluções aquosas de HCl e H2SO4, o próton existe na forma de H3O+, H9O4+ ou H(H2O)n+. Prótons livres não existem em “condições normais”, embora eles sejam encontrados em feixes gasosos a baixas pressões, por exemplo num espectrômetro de massa.

3. Adquirindo um elétron para formar H-

Sólidos cristalinos como o LiH contêm o íon H-, sendo formados por metais altamente eletropositivos (todo Grupo 1 e parte do Grupo 2). Os íons H- não são, porém, muito comuns. Como a eletronegatividade do H é 2,1, ele pode valer-se de qualquer um desses três meios, sendo o mais comum a formação de ligações covalentes. O hidrogênio é o elemento mais abundante no Universo e o mais leve, sendo também o mais simples da tabela periódica de Mendeleiev. É conhecido desde há centenas de anos como um gás que se obtém quando ácido sulfúrico diluído é posto em contato com o ferro, sendo inflamável no ar. Henry Cavendish mostrou que o gás hidrogênio se forma pela ação de ácidos como o clorídrico ou o ácido sulfúrico em contacto com metais como zinco e o ferro. Ele também fez explodir misturas deste gás em contacto com o ar com faíscas elétricas (1784), e encontrou um produto que parecia “água pura”.  (CHANG, 2013).

 

2 OBJETIVO

    O objetivo da prática foi como obter H2 a partir de ácidos e bases na presença de um metal , bem como a manipulação dos reagentes e pesagem com a balança analítica.

3 PARTE EXPERIMENTAL

 3.1 Materiais

Os seguintes materiais, disponíveis no laboratório de ensino do Departamento de Química do IFPI, foram utilizados neste experimento:

• Tubos de ensaio
• Palito de fósforo
• Câmara de exaustão
• Espátula de ferro
• Balança de semi-precisão

3.2 Reagentes

Os seguintes reagentes, disponíveis no laboratório de ensino do Departamento de Química do IFPI, foram utilizados nesse experimento:

• Zinco Metálico
• Alumínio Metálico        
• Hidróxido de Sódio
• Ácido Clorídrico

4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

     Separou quatro tubos de ensaio. No primeiro tubo adicione 3,09 mL de HCl com concentração 1 mol/L, no segundo 1 mL de H2SO4 1 mol/L, ao terceiro tubo 1 mL de H3PO4 1 mol/L e ao quarto tubo 1 mL de CH3COOH 1 mol/L. Em seguida colocou-se no primeiro e no segundo tubo uma amostra de 1g de Zinco metálico e acrescentou-se 5 cm³ de Hcl. Fechou-se o tubo com o dedo polegar durante a reação por aproximadamente dois minutos.