Obtenção e reatividade do hidrogênio

Prévia do material em texto

Obtenção e reatividade do hidrogênio
Jasmin Neiva e Roberto Teixeira.
Química Inorgânica II Professor Dr. André Martins Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia 19/10/2017.
	Introdução
O Hidrogênio é o elemento mais abundante no universo, possui menor número atômico com apenas um elétron e um próton, não é encontrado em sua forma atômica, mas sim combinado em diversos compostos devido à sua instabilidade e sua alta reatividade indicada na figura 1 abaixo. 
Figura 1 – Comparativo da reatividade de alguns elementos
Esse elemento é reagente de diversas reações orgânicas e de formação de ácidos e hidretos orgânicos, combustível de foguetes e automóveis, maçaricos para corte de metais e é uma opção de energia limpa.
Objetivos
Obter gás hidrogênio em laboratório. 
Comparar a reatividade do hidrogênio atômico com o molecular.
Parte Experimental
Experimento 1
Colocou-se em um tubo de ensaio cerca de 2,0 mL de solução 1,0 mol.L-1 de ácido clorídrico, a seguir, adicionou-se dois a três grânulos de zinco granulado e repetiu-se o experimento com uso de solução 2 mol.L -1. Depois se repetiram as etapas anteriores substituindo o zinco pelo cobre. 
Experimento 2
Em um tubo de ensaio, colocou-se cerca de 5,0 mL de solução 2,0 mol.L-1 de hidróxido de sódio e um pedaço de 1,0 cm de fita de alumínio Aproxime um fósforo aceso no tubo de ensaio.
Experimento 3
Montou-se para obtenção de gás hidrogênio um esquema a partir da eletrólise da água e realizou-se a eletrólise.
Experimento 4
Em um tubo de ensaio, colocou-se 6,0 mL de solução de H2SO4 1,0 mol.L-1 e, a seguir, adicionou-se gotas de solução 0,05 mol.L-1 de KMnO4, agitou-se a mistura e dividiu-se em dois tubos de ensaio distintos. Em um terceiro tubo colocou-se 3,0 mL de solução de HCl 2,0 mol.L-1 e 3 grânulos de zinco. Tampou-se com uma tampa com saída ar para um
	dos tubos preparado na primeira parte. Ao mesmo tempo, adicionou-se alguns grânulos de zinco ao outro tubo do primeira parte.
Resultados e Discussão
Experimento 1
Na primeira reação entre o HCl 1,0 mol.L-1e zinco pudemos observar a formação de bolhas de gás e quando repetimos a experiência dobrando a concentração do ácido observamos que a quantidade de gás formado aumentou consideravelmente. É sabido que a reatividade do Zn é maior que a do H de forma que o primeiro tem o poder de deslocar o H para formar novos compostos por oxirredução onde o zinco é o agente redutor e o hidrogênio o agente oxidante. Quando a concentração foi alterada houve mais quantidade de gás devido a maior concentração de íons H+ presentes na solução. As semi reações são:
Zn Zn2- + 2é
2H+ + 2é H2 (g
Quando o cobre foi adicionado à solução HCl não houve reação de devido à baixa reatividade deste metal que não tem o poder de reduzir o H+.
Experimento 2
Como no primeiro experimento esse também será explicado pela alta reatividade do metal que em contato com a solução desloca o hidrogênio presente que é reduzido formando gás 
Experimento 3
Usamos carbono como eletrodo pois é inerte e não reage alem de ter boa condutividade para transportar os elétrons, em contato com a água os elétrons são atraídos pelos íons H+ presentes que se reduzem e formam o gás H2.
Experimento 4
Quando o hidrogênio molecular produzido no terceiro tubo encontra radicais livres dos metais de transição sofre oxidação e doa seus elétrons de forma que a ligação entre os dois átomos de hidrogênio é enfraquecida e quebrada formando o hidrogênio atômico facilitando a formação de água a partir do seu encontro com o oxigênio que antes não seria possível cineticamente.
Conclusão
Foi possível observar por meio dessas experiências a reatividade do hidrogênio quando exposto a outros elemento e também sua obtenção simples.
	Sabemos que o íon H+ presente no ácido tem alta afinidade eletrônica o que torna um potencial agente redutor, quando o Zn é adicionado à solução sofre oxidação e libera elétrons que por sua vez são recebidos pelos H+ gerando a ligação H2 que por ser um gás é eliminado da solução. Quando a concentração foi alterada houve mais quantidade de gás devido a maior concentração de íons H+ presentes na solução. As semi reações são: