Obtenção do hidrogênio

Prática: Obtenção de hidrogênio

Introdução

A prática teve por objetivo a produção de hidrogênio, assim como a utilização do hidrogênio para determinar a massa molar do gás hidrogênio, observando também a reatividade do magnésio.

O hidrogênio é o elemento mais simples, pois em seu estado fundamental possui apenas um elétron no seu único nível de energia e um próton, está localizado no primeiro período da tabela periódica, que é a família dos metais alcalinos, e possuem apenas um elétron na camada de valência.

Porém o hidrogênio é um elemento atípico, pois ele não é um metal alcalino, diferente de todos os outros elementos, o mesmo não se enquadra em nenhuma família da tabela periódica.

É o elemento mais abundante no universo, e foi formado logo depois do Bing Bang, podendo ser encontrado em oceanos, nos minerais, combustíveis fósseis e em tudo que é vivo. Na natureza não é encontrado em sua forma atômica (H), mas em condições ambientes ele é um gás extremamente inflamável, sem cheiro e sem gosto.

O hidrogênio pode alcançar a estabilidade formando uma ligação covalente com outro átomo. Reage com metais, ametais e semimetais, e seu principal composto encontrado na natureza é a água (H2O). O mesmo possui três isótopos, o prótio, deutério, e trítio.

Materiais utilizados

-Filme plástico;

-Béqueres de 100ml, 300ml e 50ml;

- Duas provetas de 50 ml;

-Fósforo;

-Termômetro;

-Magnésio;

-Balança analítica;

-Pinça metálica;

-Solução concentrada de ácido clorídrico.

Procedimento experimental

Primeiramente foi medido na balança analítica a massa da fita de magnésio, procurando obter um valor entre 0,06 e 0,08g. Em seguida, foi adicionado 20mL de água destilada em um béquer de 300mL, e 100mL em uma proveta, fechando-a em seguida com um pedaço de filme plástico evitando a formação de bolhas, colocando-a então invertida dentro do béquer anteriormente preenchido com água. Com muito cuidado para não haver formação de bolhas, foi retirado o filme plástico da proveta.

Depois de enrolada a fita de magnésio para ficar mais densa, foi prendida em uma haste universal, dentro da proveta, deixando uma distância mínima entre a boca da proveta e o fundo do béquer, suficiente para que a fita de magnésio não escapasse para o béquer. Logo em seguida, dentro da capela, manuseado o ácido clorídrico colocando 10mL do mesmo em um béquer de 50mL, que já continha 10mL de água destilada, levando até o béquer com a fita de magnésio, nessa operação foi necessário um cuidado para que todo o gás formado fosse recolhido na proveta.

Neste momento foi medido a temperatura da solução e através dela, verificado a pressão conforme a tabela abaixo, logo após foi igualado o nível de líquido da proveta com a do béquer, tendo por finalidade igualar a pressão interna com a pressão atmosférica.

Pressão de vapor da água em diversas temperaturas

Fonte: roteiro da prática, 2015.

A fim de calcular o número de mols de gás hidrogênio produzido foi utilizado a fórmula: P.V=n.R.T, e para cálculo de volume obtido utilizou-se a fórmula: V= (π.r2.h)/3.

Para finalizar foi aproximado um fósforo aceso na borda da proveta assim que foi retirada do béquer, para observar a reação antes do gás ser liberado.

Discussão e resultados

No momento em que foi colocado a fita de magnésio na água, observou-se que não houve reação alguma, porém quando se adicionou o ácido clorídrico (HCl), a fita de magnésio começou a se movimentar e iniciou-se a produção de gás, ficando visível as bolhas de H2 subindo, consumindo o magnésio gradativamente até a sua desintegração total, enquanto o volume de gás no interior da proveta e o volume de água no béquer aumentavam proporcionalmente. Observe a reação:

A massa medida da fita de magnésio foi 0,0757 gramas. Após o gás hidrogênio ser obtido a temperatura medida foi de 295K (22°C), e consequentemente uma pressão de vapor de 0,026 atm, e a pressão atmosférica local de 1 atm, o gás tendo uma altura 18 cm, e a proveta com 2,5 cm de diâmetro, resultando em um volume de 29,46 cm3 ou 6,32x10-2 L de gás. Para o cálculo de mols gás hidrogênio produzido no experimento é necessário descontar da pressão atmosférica da pressão da água chegando então a 0,974 atm, fazendo o cálculo de mols, encontra 2,545x10-3 mol de gás hidrogênio produzido. Acompanhe o cálculo:

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