Relatório sobre Produção de hidrogênio e metais do grupo s

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Produção de Hidrogênio e Reações com Metais Alcalinos
	Prática 1
	Hélio José da Silva
	
	Curso de Engenharia Química, Centro Universitário Maurício de Nassau, Recife, Brasil.
	
	Professor: Aleksándros El Áurens Meira de Souza
	
	Data da prática: 28/08/2015; Data de entrega do relatório: 04/09/2015.
	
Resumo
Neste relatório serão abordadas algumas reações inorgânicas para produção de hidrogênio e verificação de comportamento dos metais em meios ácidos e básicos.
Palavras chaves: Hidrogênio; Metais alcalinos; Reações; 
Química Inorgânica, Hélio Jose da Silva (01091061), Pratica 1.
Introdução
O Hidrogênio é o elemento mais abundante no universo e o décimo quinto mais abundante na terra. Pelo fato de que um átomo de hidrogênio possui somente um elétron, poderíamos pensar que as propriedades das substancias químicas do elemento são comuns, mas isto esta longe de ocorrer. O hidrogênio possui propriedades químicas muito variadas apesar de que seu único elétron sob certas circunstancia poder se ligar a mais do que um átomo simultaneamente (ATIKINS, p.283).
O hidrogênio pode ser obtido através de diversos métodos aos quais ficam a critério de como deseja se obtiver, seja pela relação custo-benefício, seja pela qualidade / quantidade que se deseja.
As propriedades físicas e químicas dos metais do bloco s (Alcalinos e Alcalinos Terrosos) estão intimamente relacionadas com sua estrutura eletrônica e seu tamanho. Todos esses elementos são metais, excelentes condutores de eletricidade, moles e altamente reativos (J.D. LEE, p.139).
Os metais desse grupo são reativos demais para serem encontrados livres na natureza. Todavia seus compostos estão entre os mais estáveis ao calor, de modo que sua decomposição térmica é praticamente impossível (J.D. LEE, p.140).
As reações com tais metais podem ser identificadas através de mudanças na coloração da reação, assim como, a formação de precipitados.
Metodologia
Materiais e métodos
Materiais
Equipamentos e vidrarias:
Tubo de ensaio pequeno
Béquer (50 ml)
Cápsula de porcelana.
Pipeta graduada.
Tubo de ensaio grande
Garra de madeira para tubo de ensaio
Espátula
Estante para tubo de ensaios.
Bico de Bunsen.
Reagentes e Soluções:
Acido Clorídrico concentrado (HCl);
Cloreto de ferro 0,1N (FeCl3);
Fenolftaleína;
Zinco metálico;
Água destilada
Hidróxido de sódio (NaOH) 6N;
Sulfato de Cobre 2N (CuSO4);
Sulfato de Zinco 1N (ZnSO4);
Ácido Nítrico 5N (HNO3);
Óxido de Magnésio (MgO);
Sódio Metálico;
Cloreto de Amônio (NH4Cl);
Ácido Sulfúrico (H2SO4);
Métodos
Reação do Zinco com o Ácido Clorídrico;
Em um tubo de ensaio colocou-se uma partícula de aproximadamente 2g de Zinco solido e 30 ml de Ácido clorídrico. Observando-se a mudança na coloração para cinza e o aborbulhamento da solução. Verifica-se também a saída de um gás, que ao se riscar um fósforo entra em combustão espontânea. 
Reação de Sódio e Água + Fenolftaleína;
Em uma cápsula de porcelana colocar 20 ml de agua e cerca de 1 ml de fenolftaleína, e logo após soltar 1g de sódio. Observar o sódio “correr” no liquido deixando um rastro rosa e ao final a reação ficar toda rosada.
Reação do Zinco com o Hidróxido de sódio;
Em um tubo de ensaio colocar cerca de 2g de Zinco, e 5 ml de Hidróxido de sódio. Segurar com a garra de madeira sobre o bico de Bunsen e observar o desprendimento de um gás.
Reação de Cobre com Ácido sulfúrico;
Em um tubo de ensaio colocar aproximadamente 3g de Cobre, Deseja-se inicialmente que passe lã de aço para retirar a camada de isolamento do cobre, caso trate de um fio condutor. E acrescentar 2 ml de Ácido sulfúrico ou 40 gotas. Pegar o tubo de ensaio com a garra de madeira e posicionar sobre a chama do bico de Bunsen. Caso aquecer demais, haverá um estalo violento.
Reação do Zinco com o Ácido Sulfúrico
Em um Tubo de ensaio gotejar 40 gotas ou 2 ml de Ácido Sulfúrico e logo em seguida colocar cerca de 2 g de Zinco. Observar o desprendimento lentamente de bolhas na reação.
Reação do Zinco com o Sulfato de Cobre
Em um tubo de ensaio colocar uma amostra de cerca de 2 g de Zinco, e logo em seguida Por 40 gotas ou 2 ml de Sulfato de cobre. Observar que o zinco começa a se desfazer na reação, soltando pedaços de cor avermelhada.
Reação de Cobre com Sulfato de zinco;
Em um tubo de ensaio colocar aproximadamente 3g de Cobre, Deseja-se inicialmente que passe lã de aço para retirar a camada de isolamento do cobre, caso trate de um fio condutor. E acrescentar 2 ml de Sulfato de cobre ou 40 gotas. Observar que nesse caso não acontecerá reação alguma.
Reação de Oxido de Magnésio com Água e medição de Ph;
Em um tubo de ensaio colocar partículas de óxido de magnésio, cerca de 2g e completar com água ate a metade do tubo de ensaio, agitar, e utilizar uma fita de identificação de Ph, imergindo-a na solução completamente e comparando com o indicador de Ph. 
Reação de Sulfato de Cobre e Hidróxido de sódio;
Em uma capsula de porcelana colocar 3 ml ou 60 gotas da solução de Sulfato de Cobre, e adicionar lentamente gotas de Hidróxido de sódio, observar que forma-se precipitado, pastoso e escuro na solução.
 Reação de Hidróxido de magnésio e Ácido Nítrico;
Dentro de um tubo de ensaio pequeno colocar 2g de Óxido de magnésio com 1 ml de água, agitando lentamente. Dentro da capela, e com o auxilio da garra de madeira, pegar o tubo de ensaio e com a pipeta graduada colocar 2 ml de Ácido nítrico no tubo de ensaio,agitando lentamente. Observar a formação de um precipitado no fundo do tubo.
Reação de Cloreto de amônio e Hidróxido de sódio;
Em um tubo de ensaio colocar 2 ml de Cloreto de amônio e em seguida 2 ml de Hidróxido de sódio, pegar a mistura com a garra de madeira e posiciona-la sobre o Bico de Bunsen. Ao aquecer a solução nota-se a liberação de um gás e a presença de um cheiro forte;
Reação de Ácido Clorídrico e Hidróxido de sódio;
Em um tubo de ensaio colocar 2 ml ou 40 gotas de Ácido clorídrico e em seguida colocar 10 gotas de fenolftaleína, observa-se a mudança da solução para um tom alaranjado. Logo em seguida coloca-se 2 ml de hidróxido de sódio e percebe a mudança da reação, passando a uma cor turva. Coloca-se então mais 10 gotas de fenolftaleína e percebe-se que ao bater na reação, ela adquire um tom róseo; e com o gotejar a substancia vai voltando a coloração transparente, mas ao final aparece um precipitado ao fundo do tubo de ensaio.
Preparação do Óxido de magnésio;
Para a preparação do óxido de magnésio, pega-se uma fita de magnésio e coloca-se fogo nela, ao qual sairá uma chama bastante brilhante, resultando num pó branco; trata-se do óxido de magnésio.
Resultados e Discussão
Reação do Zinco com o Ácido Clorídrico;
A fórmula da reação consta abaixo:
Trata-se de uma reação de oxirredução, verificando um grande aborbulhamento, e a coloração cinza, formando o Cloreto de Zinco () , um sal, e liberando Hidrogênio (H2) na forma de gás, que pode ser constatado, riscando um fósforo sobre o tubo, e observar a combustão instantânea do gás.
Reação de Sódio e Água + Fenolftaleína;
Tal reação pode ser descrita através da fórmula abaixo:
A reação é muito exotérmica, e por liberar calor, este inflama o gás hidrogênio (gás muito inflamável) que sai na reação, percebe-se a liberação de faíscas e chamas, dependendo da quantidade posta do sódio em água; o resultado é o Hidróxido de sódio uma base forte dissolvida na agua. 
A fenolftaleína trata-se de um indicador de ácido-base, apresentando coloração distinta dependendo da maior concentração do meio. Como o resultado é uma base, a coloração da solução se torna rosada.
Reação do Zinco com o Hidróxido de sódio;
Reação descrita abaixo:
 
Trata-se de uma reação não espontânea, por tanto para acontecer é preciso fornecer energia em forma de calor, e o produto de uma base com um metal (Zinco), forma um sal (Zincato de Sódio) mais gás hidrogênio.
Reação de Cobre com Ácido sulfúrico;
Reação descrita abaixo:Esta é mais uma reação que não acontece espontaneamente porque o cobre é menos reativo que o hidrogênio, Portanto necessita de fornecimento de energia em forma de calor para que a mesma ocorra; e como resultados têm um sal, o sulfato de cobre, e desprendimento de hidrogênio em forma de gás.
Reação do Zinco com o Ácido Sulfúrico;
Descrita pela reação abaixo:
Tal reação ocorre lentamente, e tem-se novamente uma reação de um metal com um ácido, formando um Sal (sulfato de zinco) com liberação do gás hidrogênio.
Reação do Zinco com o Sulfato de cobre;
Descrita através da reação abaixo:
Trata-se de outra reação de oxirredução; o sulfato de cobre possui coloração azul e em contato com o zinco, percebe-se que a coloração começa a mudar e aparecer um resíduo. Acontece que o zinco tem maior reatividade, ou seja, tem maior tendência de ceder elétrons que o cobre. Logo o cobre sofre uma redução e o zinco oxida, pois o metal mais reativo possui essa característica.
Reação de Cobre com Sulfato de zinco;
		
	Reação descrita por:
A reação não ocorre, devido o cobre ser menos reativo que o zinco e não ser possível desloca-lo como aconteceria caso a reação fosse ao contrário, é o contrário da reação anterior. Numa reação de substituição, a substância simples deve ser mais reativa que o elemento a ser deslocado no composto, transformando-se numa nova substância simples, mas o cobre é menos reativo que o zinco. Podendo ser percebido através da fila de reatividade dos metais:
.http://www.brasilescola.com/quimica/reacoes-deslocamento-substituicao-ou-simples-troca.htm
Reação de Oxido de Magnésio com Água e medição de Ph;
		A reação é dada por:
A reação mostra a produção de uma base, o Hidróxido de magnésio mais a liberação do gás oxigênio; a identificação dessa solução pode ser feita através da fita de indicador ácido-base, que em contato com a solução apresentou Ph igual a 9. 
Vale ressaltar que meios ácidos apresentam Ph menor que 7 e meios básicos acima de 7, tendo como base a agua que possui índice Ph = 7, caracterizando-se como neutra.
Reação de Sulfato de Cobre e Hidróxido de sódio;
Reação dada por:
	
Trata-se de uma reação de dupla troca; para que uma reação desse tipo ocorra pelo menos deve se formar um precipitado insolúvel, formar um gás ou um produto não ionizado. Para a reação descrita, formou-se um precipitado azul, o hidróxido de sódio que pode ser visualizado no fundo da cápsula de porcelana.
Reação de Hidróxido de magnésio e Ácido Nítrico;
	Reação descrita através de:
Trata-se de uma reação de dupla troca de neutralização, nesta reação a neutralização é total, que significa que para cada 2 cátions é produzido 2 anions de . O resultado disso é um sal neutro e água na solução.
 Reação de Cloreto de amônio e Hidróxido de sódio;
	Reação descrita por:
	Tal reação é uma reação de um sal base fraca mais uma base forte. Originalmente forma-se dessa reação Cloreto de sódio mais hidróxido de amônio, mas este ultimo é muito volátil, e logo se decompõe em água e amônia, liberada em forma de gás; podendo ser constatada através do odor característico.
Reação de Ácido Clorídrico e Hidróxido de sódio + indicador Fenolftaleína;
Reação descrita através de:
	Trata-se de uma reação de um ácido com uma base, formando um sal mais agua.
	No primeiro momento quando a fenolftaleína foi pingada no meio acido, apresentou uma coloração alaranjada; quando foi misturada a solução com o hidróxido de sódio, o liquido da solução se tornou turvo, e quando se gotejava o indicador, aparecia uma coloração rosada, indicando uma base. Ao final, percebeu-se que o liquido voltou ao estado incolor, mas dessa vez no fundo do tubo de ensaio apareceu um precipitado. De acordo com a solução o precipitado era o Cloreto de sódio, sal resultante da mistura e o liquido sobre ele, água. 
Preparação do Óxido de magnésio;
Reação descrita por:
	O magnésio é um elemento extremamente reativo, e sua combustão pode ser definida como uma reação de síntese; pois ela se une ao Oxigênio para formar o oxido de magnésio, um produto de cor característica cinza.
Conclusão
Percebe-se que há varias formas de Obter-se Hidrogênio, embora todas as reações feitas produziram o gás em pequena escala. Percebe-se também a importância da segurança na obtenção deste gás, que por ser muito inflamável, necessita-se de cuidados a serem tomados. 
Quanto as Reações com os metais, fica evidente através das comparações entre os reagentes aqui apresentados os índices de reatividade. Um bom exemplo pode ser percebido entre o Zinco e o Cobre, que o primeiro em contato com o sulfato do segundo reagiu, já o contrário não ocorreu;
Por fim fica importância das práticas inorgânicas que faz assimilar melhor a compreensão das reações e transformações na composição química da matéria. 
Referências
D.F. SHRIVER & P.W. ATKINS. Química Inorgânica. 3° Ed. Porto Alegre: Editora Bookman, 2003.
J.D. LEE. Química Inorgânica não tão concisa. 5° Ed. São Paulo: Editora Blusher, 2009.
Portal: Brasil Escola. Disponível em: http://www.brasilescola.com/quimica/reacoes-deslocamento-substituicao-ou-simples-troca.htm. Acesso em 04 de setembro de 2015.
Portal: Química - Prof. MSC. João Neto. http://www.profjoaoneto.com.br/pratica/propriedades_5a.htm. Acesso em 04 de setembro de 2015.