REATIVIDADE DOS METAIS SÍNTESE DO GÁS HIDROGÊNIO

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NOME: Ana Clara Morais Militão
OBJETIVO DA EXPERIÊCIA
Produção de gás hidrogênio:
Objetivo da experiência é a produção do gás hidrogênio, que ocorre a partir da reação
entre o hidróxido de sódio em meio aquoso e o alumínio. E também a combustão do gás
hidrogênio que causou uma pequena explosão com a bexiga.
Reatividade de metais:
O experimento tem o objetivo de mostrar a reatividade de metais em função da velocidade
com que os metais reagem com a solução aquosa de ácido clorídrico (HCl).
INTRODUÇÃO
Produção de gás hidrogênio:
O hidrogênio é considerado o átomo mais abundante da tabela periódica, mesmo sendo
conhecido muitas vezes como um elemento simples. É considerado um elemento que
possui propriedades químicas muito ricas. Sua massa está em nono lugar como a mais
abundante, já na tabela periódica ele está em terceiro lugar. O hidrogênio é um ametal que
possui semelhanças com os halogênios, sendo que precisa de apenas um elétron de
valência para completar sua configuração e ficar com a sua configuração de um gás nobre,
lembrando que as propriedades químicas do hidrogênio se diferem das propriedades dos
halogênios dessa forma o hidrogênio não pode ser identificado com nenhum grupo de
elemento da tabela periódica. Hidrogênio pode ser encontrado nos minerais, oceanos e em
todos os seres vivos. Mesmo possuindo um único elétron ele tem propriedades químicas
variadas, além de variar quando está em meio básico forte de Lewis ou em um ácido forte
dele Lewis.
Estado mais estável do hidrogênio é quando forma uma molécula de atômica, ou seja, a
formação do gás hidrogênio que é a combinação de dois átomos de hidrogênio. Essas
reações sim o Silvinho envelhecer muito só podem ser produzidas com temperaturas
altíssimas. O fato é que o hidrogênio atômico para ser produzido necessita do fornecimento
de temperatura entre 2000 a 3000 k ou através de um arco elétrico.
Através da decomposição da água o gás hidrogênio pode ser obtido, nesse processo o
hidrogênio queima sem poluir o ar fazendo com que não contribua consideravelmente para
o efeito estufa. Por conta de sua abundância o hidrogênio pode ser considerado uma fonte
de combustível para utilizado no futuro levando em conta que o petróleo, o carvão e o gás
natural se tornarão cada vez mais escassos.
Os métodos mais utilizados para obtenção do hidrogênio são a reforma catalítica do gás
natural e a eletrólise, mas no caso desses processos ocorre a liberação do dióxido de
carbono na atmosfera além da alta demanda de energia para que a reação ocorra,
tornando esses processos muitas vezes inviável se considerarmos a poluição além do
gasto de energia. Por isso a necessidade da produção de hidrogênio com a utilização de
metais em meio aquoso, sendo que o alumínio se destaca dentre os metais reativos, e
também por ser um metal que pode ser encontrado de forma abundante na natureza.
Dessa forma, o experimento realizado tem como objetivo promover a visibilidade da
produção de gás hidrogênio através da reação entre o alumínio e a solução aquosa de
hidróxido de sódio.
Reatividade dos metais:
A reatividade dos metais varia de acordo com a eletropositividade, ou seja, quanto mais
eletropositivo o metal for por ele será mais reativo, lembrando que quanto mais reativo
foram metais, maior será a tendência de perder elétrons, dessa maneira poderão ser
formados mais facilmente os íons positivos.
Quanto mais reativo o metal for menos Nobre ele vai ser. Um exemplo é o cobre metálico
utilizado no experimento, que por ser um metal nobre ele não reage facilmente com o ácido
clorídrico.
De acordo com a fila de reatividade dos metais podemos observar que os metais mais
reativos que o hidrogênio reage com ácidos isso faz com que o H+ seja deslocado e forme
o gás hidrogênio, se na reação for adicionado ácido clorídrico no caso dos metais nobres
como ouro, cobre, por exemplo, a reação não acontecerá.
APARELHAGEM UTILIZADA:
Experimento - Produção de gás hidrogênio:
• Kitassato de 500ml
• Uma mangueira
• Hidróxido de sódio (NaOH)
• A água
• Funil
Experimento - Explicando a reatividade de metais: experimentos com alguns metais
em HCl:
• HCl aquoso
• Cobre metálico(Cu)
• Ferro em pó (Fe)
• Zinco metálico (Zn)
• Magnésio metálico (Mg)
METODOLOGIA
Produção de gás hidrogênio:
• Inicialmente deve-se acoplar a mangueira ao kitassato, depois acoplar a
outra extremidade da mangueira a bexiga (passar uma fita isolante em
volta dá boca da bexiga para que não escape ar ou pressionar para que
não ocorra a fuga do gás hidrogênio);
• Segundo passo: é adicionar soda cáustica ou hidróxido de sódio (NaOH)
granulado no kitassato com o auxílio do funil, deve ser adicionado uma
colher de sopa cheia de soda cáustica no funil para dentro do kitassato;
• Terceiro passo: depois devemos colocar um punhado de bolinhas de
papel alumínio dentro do kitassato;
• Quarto passo: é adicionar água no kitassato e obstruir a entrada com
uma tampa rapidamente após colocar a água.
Podemos observar que depois de mexer o que kitassato começa a efervescência do papel
alumínio formando bolhas, e uma fumaça que é a formação do gás hidrogênio que está
sendo produzido. O gás passa pela gandula direcionada pela mangueira até a bexiga, onde
será armazenada para em seguida gerar a sua combustão. É importante que a bexiga fique
na posição vertical.
Após a bexiga encher com até o término dá reação, devemos tirar a bexiga da mangueira
rapidamente e amarrar as pontas para fechar a bexiga. Hidrogênio é menos denso que o ar
por isso a bexiga flutua.
Gás produzido é altamente inflamável.
Para combustão vamos utilizar um espeto e algodão umedecido com álcool que será posto
na ponta do espeto. Uma espécie de tocha. Depois essa tocha deve ser presa em um
pregador fixado na madeira, para evitar aproximação do professor ao realizar combustão.
Lembrando que somente profissionais habilitados devem realizar esse experimento.
Experimento - Explicando a reatividade de metais:
• Na estante foram colocados 4 tubos de ensaio com ácido clorídrico dentro.
• No primeiro tubo foi colocado cobre metálico, no segundo tubo foi colocado o
ferro em pó;
• terceiro tubo zinco metálico;
• quarto tubo magnésio metálico;
RESULTADOS E DISCUSSÕES:
Produção de gás hidrogênio:
Esse experimento se trata de uma reação exotérmica, ou seja, ocorre a liberação de calor,
como a temperatura sobe rápido a água começa a ferver. Ocorre pois o hidróxido de sódio
libera calor para dissolver na água, além da liberação de calor por parte da reação do
alumínio com a solução.
Também é produzido o aluminato de sódio além do gás hidrogênio. A reação que ocorre é
a
seguinte:
2 NaOH + 2 Al + 2 H2O → 2 NaAlO2 + 3 H2
Reações intermediárias e paralelas:
2 NaOH + 2 Al + 6 H2O → 2 NaAl(OH)4 + 3 H2
NaAl(OH)4 → NaAlO2 + 2 H2O
Na reação o hidróxido de sódio é utilizado como um catalisador, nesse sentido a função do
catalisador é permitir que o alumínio possa ser hidrolisado pela água, e também se trata de
um processo químico espontâneo.
Experimento - Explicando a reatividade de metais:
O magnésio metálico reagiu rapidamente liberando gás hidrogênio.
No caso do zinco também teve a formação de hidrogênio de forma mais lenta que no caso
do magnésio metálico.
O ferro também forma gás hidrogênio mais em uma velocidade menor do que a reação
com zinco metálico.
E o cobre não reagiu pois é um metal nobre.
Já no caso do magnésio ele é mais reativo que o zinco e o ferro isso de acordo com a fila
de reatividade dos metais.
Com base nesse experimento pode-se concluir que o elemento mais reativo doa elétrons
para o cátion do elemento menos reativo.
Reação do ferro com ácido clorídrico:
Fe + 2HCl + 4H2O → FeCl2·4H2O + H29
Reação do magnésio com ácido clorídrico: 1
Mg(s) + 2 HCl(aq) → 1 MgCl2(aq)+ 1 H2
Reação do Zinco com ácido clorídrico: 1
Zn(s) + 2 HCl(aq) → 1 Zn MgCl2(aq) + 1 H2
Reação do cobre com ácido clorídrico:
Cu(s) + 2 HCl(aq) → não há produtos
CONCLUSÃO
A partir dos experimentos realizados foram demonstradas algumas maneirasde obtenção
do gás hidrogênio, levando em consideração a reatividade dos metais.
No primeiro experimento o alumínio foi utilizado e é um metal reativo, além da utilização do
hidróxido de sódio como catalisador, o experimento foi espontâneo. Trata-se de um método
simples para obtenção do gás hidrogênio que pode ser utilizado posteriormente na
produção de energia e menos poluente por conta da água como único produto da
combustão.
No segundo experimento foi demonstrado que de acordo com a reatividade dos metais o
magnésio reagiu mais rápido que o zinco, depois o ferro, e o cobre não reagiu pois se trata
de um metal nobre sendo menos reativo que o hidrogênio.