Diferença entre Fenômenos

Prévia do material em texto

<p>Processo Haber N2 + 3 H2 2 NH 3 and ammonia and H2 Cooling coil. Fritz Habe 1868-1934 Heat exchanger Uncombined A mixture of and H2 H2 and is pumped over Catalyst Recirculating a catalytic pump surface. Unchanged Heating reactants coil are recycled in the catalytic Liquid ammonia chamber.</p><p>Propriedades dos Isótopos trítio é radioativo e sofre decaimento com emissão 1 + 1e- H2 reage mais rápido do que o Ea do H2 é menor H2O dissocia (Kd = 1,0x10-14 mol/L) três vezes mais do que a água pesada (Kd = 3,0x10-15 mol/L);</p><p>Hidretos Só é possível com elementos de eletronegatividade menor que 2,1 Hidretos com elementos do grupo 1 são mais reativos do que os do grupo 2. (Reatividade aumenta de cima para baixo no grupo - por quê?) H- é instável em água Todos hidretos reagem com água LiH + LiOH + H2 São poderosos agentes redutores 2CO + NaH H-COONa + C Aula 3: Química de Elementos 21</p><p>Perde um elétron para formar íon H+ H+ é muito pequeno, apresenta alto poder polarizante e deforma a nuvem eletrônica de outros átomos. H+ está sempre associado a outras moléculas: H3O+; ou Em média são 6 moléculas de água. H+ livre não existe em condições normais, mas é encontrado em feixes gasosos a baixas pressões. Estrutura de solvatação Zundel H5O2+ Aula 3: Química de Elementos 3</p><p>Isótopos de Hidrogênio Protium (H) Deuterium (D) Tritium (T) 99,98% 0,0156% 0,0044% Proton Electron Neutron Aula 3: Química de Elementos 5</p><p>Obtenção de Hidrogênio Metal + Acido + NaOH</p><p>Obtenção de Hidrogênio Eletrólise da Água Reforma a vapor</p><p>7. Métodos Biológicos Algas Verdes e Biofotólise Cianobactérias Fotossíntese Bactérias Fotodecomposição Fotossintetizantes de Compostos Orgânicos Bactérias Fermentação Fermentação de Compostos Fermentativas Orgânicos Sistemas Híbridos Bactérias Fermentativas + Fotossintetizantes</p><p>Química do Hidrogênio</p><p>Obtenção de Hidrogênio 1. Reforma a vapor: principal método comercial Reação catalisada da água com hidrocarbonetos a altas temperaturas CH4(g) + H20(g) 1000°C + 3H2(g) Reação similar com coque como redutor: reação do gás de água + 1000°C + Ambas reações são seguidas por outra etapa Fe/Cr CO(g) + 2. Craqueamento de nafta e óleo combustível nas refinarias de petróleo : H2 é subproduto da reação Aula 3: Química de Elementos 9</p><p>Propriedades Gerais e Químicas H2 - gás natural, inodoro, baixa solubilidade em solventes de baixa densidade. Substitui o He em balões metereológicos Possui ligação covalente muito forte (435,9 Pouco reativo em condições naturais (predomina aspectos cinéticos em relação aos termodinâmicos). Deve haver quebra da ligação H-H --> Ea alta ==> reações lentas ou requerem altas temperaturas ou catalisadores.</p><p>Hidretos Covalentes Hidretos dos elementos do grupo p: pequena diferença de eletronegatividade entre estes átomos e hidrogênio São voláteis, baixo e p.e Constituídos por moléculas covalentes, mantidas por forças de Van der Walls Hidretos do grupo 13 são polímeros mononucleares Ex: B4H (AIH3)n Nos outros grupos, exceto halogênios, forma hidretos polinucleares. Principalmente C, N e O Ex: CH4; N2H4; Aula 3: de Elementos 22</p><p>Hidretos metálicos ou intersticiais Elementos do grupo d ou f reagem com hidrogênio; Elementos situados no centro do bloco d não formam hidretos; Propriedades semelhantes aos dos metais correspondentes: Duros, brilho metálico, condutores de eletricidade, propriedades Magnéticas; Formam hidretos com diferentes estequiometrias: Ex: CeH UH3; NbH 0,7i PdH 0,6</p><p>Hidrogênio e Hidretos Abundância Mais abundante no universo (92%) 10° elemento na crosta terrestre (minerais; oceanos, vulcões e toda forma de vida). Configuração Eletrônica - - Forma ligação covalente, preferencialmente com não-metais CH H 4 C H H H2 Aula 3: Química de Elementos 2</p><p>Usos do Hidrogênio 1 - Síntese de amônia 2H2 + (O2 + 4N2 (ar)) 1100°C + 4N2 N2 + 3H2 Fe/400°C/200atm 2NH3 2 - Hidrogenação catalítica de óleos - fabricação de margarina 3 - Manufatura de reagentes orgânicos síntese do metanol pelo processo de hidroformilação + 2H2 Co MeOH 4 - Produção de HCI, hidretos metálicos, combustível e na metalurgia (redução de óxidos a metais) Aula 3: Química de Elementos 14</p><p>Propriedades Gerais e Químicas H2 - queima no ar ou oxigênio, liberando muita energia: 2H2 + O2 = -485kJmol-1 H2 reage com os halogênios: H2 + F2 2HF ( violenta mesmo a baixa T) H2 + 2HCI (catalisada pela luz, explosiva à luz solar direta</p><p>Adquire um elétron para formar Hidretos (H-) Sólidos cristalinos: formados por metais altamente eletropositivos (grupo 1 e 2). Hidreto de Lítio (LiH) O Hidrogênio apresenta eletronegatividade igual a 2,1, podendo doar ou receber elétrons.</p><p>Hidretos Os hidretos são compostos inorgânicos hidrogenados, que apresentam o hidrogênio como o elemento mais eletronegativo, ou seja, como ânion de estado de oxidação -1 - ( ). Hidretos Reação do H com metais do grupo 1 e 2(Ca, Sr,Ba), a altas temperaturas Ex: NaH, CaH2 Sólidos de ponto de fusão elevados Quando fundidos conduzem eletricidade Eletrólise da solução fundida libera H2 Possuem estrutura cristalina conhecida Aula 3: Química de Elementos 20</p><p>Posição na Tabela Periódica 1° elemento da TP (propriedades semelhantes ao G18) 1° período H e He (propriedades diferentes dos principais grupos da TP) GRUPO 1 GRUPO 14 GRUPO 17 Semelhanças 1 no Nível Falta 1 para nível mais eletrônico configuração externo externo de gás nobre semi- preenchido Diferenças Tende a Formação de formar íons negativos ligações não é típico covalentes para o H Aula 3: Química de Elementos 8</p><p>3. Eletrólise de NaOH ou KOH: 99,9% pureza Método caro, viável economicamente quando integrado com as indústrias de cloro-alcali. Anodo (Ni) 20H- -> + 1/2 O2 + 2e- Catodo (Fe) + 2e- 20H + H2 Reação global H2 + 1/2 O2 4. Subproduto na indústria de cloro e álcalis Soluções aquosa de sofrem eletrólise para formar NaOH, e H2 5 - Reações de ácidos diluídos com metais do grupo 1, 2, 3, 4 e lantanídeos ou de álcalis com alumínio Zn + ZnSO4 + H2 2AI + + + 3H2 6 - Reações de hidretos com água LiH + LiOH + H2 Aula 3: Química de Elementos 10</p><p>H2 é muito estável: condições normais apresenta baixa tendência em dissociar. H2 2H AH = 435,9kJmol-1 (muito endotérmica) Possível a altas T, campo elétrico ou radiação UV mas átomo de H tem vida de menos de 1/2 segundo. H2 como combustível: substituir carvão e petróleo; não libera poluentes como CO2. Hidrocarbonetos 19</p><p>Propriedades dos Isótopos Ligações com o prótio são rompidas mais facilmente (18 vezes) do que com o deutério Ex: eletrólise da água libera H2 mais facilmente que e a água remanescente após a eletrólise torna-se enriquecida com A hidrólise de 29.000L de fornece 1L de D2O sofre todas as reações da Ex.: D2O possui menor constante dielétrica menor solubilidade de íons</p><p>Formação de Hidretos: reações do H2 com metais para formar Hidretos. As reações são violentas e requerem altas temperaturas. Produção industrial de NH3 (Processo Haber) + 3H2 2NH3 AG 298K = -33,4kJmol-1 Favorecida por altas pressões, baixas T (380 a 450°C e 200atm) e catalisadores (Fe) Reações de hidrogenação - adição de H2 a C=C Ex: saturação de ácidos graxos (Pd como catalisador) + H2 Redução de nitrobenzeno a anilina em indústria de corantes Produção de metanol CO + 2H2 CH3OH (necessita catalisador) Aula Química de Elementos</p>