Relatório Inorgânica - Hidrogênio

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO        4

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO HIDROGÊNIO        4

HIDROGÊNIO MOLECULAR E ATÔMICO        5

ISÓTOPOS DE HIDROGÊNIO        5

APLICAÇÕES NAS INDÚSTRIAS        6

2.MATERIAIS E REAGENTES        8

3.PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL        9

CONCLUSÃO        15

REFERÊNCIAS        16

1. INTRODUÇÃO

O Hidrogênio é o elemento químico com grande abundância na crosta terrestre. O nome hidrogênio derivado do grego significa “que gera água” foi atribuído por Antoine Lavoisier. Este elemento compõe 75% da massa do planeta, além de possuir extrema importância para as mais variadas atividades industriais e ciclos naturais. A molécula de água essencial para a vida no planeta Terra é composta por um átomo de Oxigênio e dois átomos de Hidrogênio (H2O).

É um elemento com características únicas, não sendo metal nem ametal, por isso não faz parte de nenhuma família da Tabela Periódica.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO HIDROGÊNIO

- Elemento extremamente pequeno, simples e leve;

- Incolor, inflamável, inodoro e insolúvel em água;

- Geralmente encontrado na forma gasosa com dois átomos (H2);

- Reage diretamente com a maioria dos elementos;

O hidrogênio é o elemento da tabela periódica que possui a estrutura atômica mais simples. Seu núcleo contém apenas um próton com carga +1, e um elétron circundante na eletrosfera, com isso sua configuração eletrônica é 1s¹.

[pic 1]

Figura 1: Representação de um átomo de Hidrogênio

Os átomos de hidrogênio podem obter estabilidade de três maneiras:

1. Formando uma ligação covalente (compartilhamento de um par de elétrons) com outros átomos;

2. Perdendo um elétron para formação do próton H+;

3. Adquirindo elétrons e formando hidretos (H-);

O hidrogênio é o único elemento da Tabela Periódica que apresenta características exclusivas. Sua estrutura eletrônica se assemelha com o Grupo 1 (Metais Alcalinos), Grupo 14 (Grupo do carbono) e com o Grupo 17 (halogênios) da tabela.

Tabela 1: Algumas semelhanças do Hidrogênio com alguns grupos da Tabela Periódica

HIDROGÊNIO MOLECULAR E ATÔMICO

O Hidrogênio molecular (H2) é um gás muito leve por sua baixa densidade e é encontrado na natureza. Seus átomos estão unidos por uma ligação covalente muito forte.

O Hidrogênio atômico ou nascente (H+) é produzido através do rompimento da ligação entre os átomos em altas temperaturas, tornando assim o hidrogênio 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. Atua como agente oxidantenão sendo encontrado no meio ambiente.

ISÓTOPOS DE HIDROGÊNIO

O hidrogênio possui três isótopos mais conhecidos são eles o prótio, o deutério e o trítio. Esses isótopos apresentam a mesma configuração eletrônica e as mesmas propriedades químicas. As diferenças são encontradas nos números de nêutrons, nas velocidades das reações e nas constantes de equilíbrio.

Prótio (11H ou H):É o mais leve e mais abundante, este é composto por apenas um próton no núcleo e nenhum nêutron.

Deutério (21H ou D):Este isótopo possui apenas um nêutron e um próton em seu núcleo, é pesado e estável. Geralmente utilizado em processos de fusão nuclear e forma a água pesada quando combinado com o Oxigênio.

Observação: Compostos iônicos são menos solúveis em D2O, pois a presença de um nêutron ameniza a força de atração do núcleo (H+) com o polo negativo da molécula iônica prejudicando a dissociação iônica, ou seja, o D2O é um composto menos polar que a água (H2O)sendo assim ocorre uma interação menor com os compostos iônicos que são muitos polares. O D2O é chamado usualmente de “água pesada”.

Trítio (31H ou T): Este isótopo é composto por 1 próton e 2 nêutrons, é um isótopo radioativo e o menos abundante na Terra. Geralmente utilizado em sistemas de mira de armas de fogo de alta precisão.

[pic 2]

Figura 2: Os 3 tipos de isótopos

APLICAÇÕES NAS INDÚSTRIAS

• Grandes quantidades de H2 são necessárias nas indústrias de petróleo e química.  Sendo a maior aplicação0no "aprimoramento" de combustíveis fósseis e na produção de amoníaco;
• O H2 é utilizado como um agente hidrogenizante, particularmente no aumento do nível de saturação de gorduras insaturadas e óleos (itens como margarina) e na produção de metanol;
• É utilizado como um gás de proteção nos métodos de soldagem como soldagem de hidrogênio atômico;
• O H2 é usado como cooler de geradores em usinas, por que tem a maior condutividade térmica que qualquer gás;
• Outras aplicações podem ser encontradas nas indústrias automotiva, química, de geração de energia, aeroespacial e de telecomunicações;

2.MATERIAIS E REAGENTES

Materiais:

• Palitos de Fósforo;
• 4 tubos de ensaio;
• Estante para tubos de ensaio;
• Pipetas de 5 ou 10 mL;
• Espátula;
• Vara de Vidro Moldada;

Reagentes:

• Zinco Metálico;
• Solução de Permanganato de Potássio;
• Ácido Clorídrico concentrado;
• Ácido Sulfúrico diluído e concentrado;

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3.PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

I) Experimento I

• Colocou-se em um tubo de ensaio 2 grãos de zinco e 5mL de concentrado;[pic 3]
• Em outro tubo de ensaio, colocou-se 2,5 ml da solução de permanganato de potássio ;[pic 4]
• Com o auxílio de uma vara de vidro moldada, colocou-se uma ponta da vara de vidro no tubo contendo os grãos de zinco e o ácido e a outra ponta no tubo contendo solução de  (coloração púrpura);[pic 5]
• Observou-se o recolhimento do gás hidrogênio formado para o tubo que continha a solução de  e observou-se se ocorre descoramento da solução ou não;[pic 6]

II) Experimento II

• Adicionou-se a um mesmo tubo de ensaio 2,5 ml de solução de , alguns grãos de  e 5 mL de concentrado;[pic 7][pic 8][pic 9]
• Observou-se se ocorre descoramento ou não da solução púrpura.

III) Experimento III

• Colocou-se em um tubo de ensaio ácido sulfúrico concentrado  e pedaços de ;[pic 10][pic 11]
• Fechou-se bem o tubo com o polegar, por mais ou menos dois minutos;
• Aproximou-se o palito de fósforo aceso;
• Observou-se o resultado;

4.RESULTADOS E DISCUSSÕES

Experimento I

Ao colocar o HCl em contato com o Zn, pode- se observar um  desprendimento de gáse o aquecimento do tubo de ensaio. O desprendimento gasoso formado foi a liberação de Hidrogênio que tem como característica a liberação de calor (exotérmica).

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