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HidrogênioHidrogênio
Hidrogênio
•Elemento mais abundante no universo
Encontrado em minerais, oceanos e em todos os 
organismos vivos
 •Forma muitos compostos 
• Estrutura eletrônica mais simples de 
todos os elementos 
• Posição incerta na Tabela Periódica
Hidrogênio
1. Colocado no topo dos metais alcalinos: possuir apenas um
 elétron de valência
2. Colocado acima dos halogênios: requer um elétron para 
completar sua camada de valência
Periodicidade QuímicaPeriodicidade Química
Energia de IonizaçãoEnergia de Ionização
Incolor, inodoro e insípido
Muito inflamável com o ar ou halogênios
 
Baixa densidade e muito difuso
Molécula de H2 estável 
Insolúvel na água e outros solventes
Propriedades Gerais
Usos do Hidrogênio
Usos do Hidrogênio
Usos do Hidrogênio
Usos do Hidrogênio
Perspectivas futuras: Utilização em células a combustível
Emprego de hidrogênio como vetor energético solucionaria alguns 
problemas causado pelo uso intensivo dos combustíveis fósseis
Células a combustível: elemento essencial na economia do H2 
Convertem eficientemente hidrogênio em 
eletricidade
Atuação como armazenadores de energia
Usos do Hidrogênio
Perspectivas futuras: Utilização em células a combustível
H2 do 
tanque
 Ânodo Cátodo 
 
Membrana de 
permuta protônica
O2 do 
ar
Exaustor
Corrente Elétrica
Reações:
Cátodo: 1/2O2 (g) + 2e-  O2- 
Ânodo: H2 (g)  2H+ + 2e-
Global: O2- + 2H+  H2O (l)
Usos do Hidrogênio
Perspectivas futuras: Utilização em células a combustível
Aplicações em sistemas portáteis:
Usos do Hidrogênio
Perspectivas futuras: Utilização em células a combustível
Aplicações em sistemas estacionários:
Residencial: 1 – 10 kW Comercial: 250kW
Usos do Hidrogênio
Perspectivas futuras: Utilização em células a combustível
Aplicações em veículos elétricos:
Carro de marca OPEL (modelo 
Zafira) da General Motors 
apresentado na Feira de 
Hannover (2003) que usa como 
combustível o hidrogênio.
Tipo Eletrólito Íon de 
Transporte
Temperatura 
(ºC)
Combustível
AFC 
Alcalina
KOH OH - 50 - 120 H2
PAFC PAFC 
(Ácido (Ácido 
Fosfórico)Fosfórico)
Ácido Ácido 
OrtofosfóricoOrtofosfórico
H+ 180 - 210 Gás Natural Gás Natural 
ou Hou H22
PEMFCPEMFC
(Membrana (Membrana 
Polimérica)Polimérica)
HH++
Ácido Ácido 
Sulfônico em Sulfônico em 
PolímeroPolímero
HH2260 - 11060 - 110
DMFCDMFC
(Metanol (Metanol 
Direto)Direto)
Ácido Ácido 
Sulfônico em Sulfônico em 
PolímeroPolímero
45 - 100 Metanol
MCFCMCFC
(Carbonato (Carbonato 
Fundido)Fundido)
SOFCSOFC
(Óxido Sólido)(Óxido Sólido)
Carbonatos Carbonatos 
de Li e Kde Li e K
COCO3-3-
Zircônia Zircônia 
estabilizada estabilizada 
com Ytriacom Ytria
OO2-2- 500 - 1000500 - 1000
Gás Natural, Gás Natural, 
Gás de Síntese, Gás de Síntese, 
HH22
600 - 800600 - 800 Gás Natural, Gás Natural, Gás de Gás de 
Síntese, HSíntese, H22
H+
Processos de Obtenção 
Processos de Obtenção 
Processos de Obtenção 
Ácidos diluídos com metais ou um álcali com alumínio 
(obtenção em laboratório). 
 K Ba Na Mg Al Zn Fe H Cu Hg Ag Au
Reatividade crescente
Processos de Obtenção 
Processos de Obtenção 
Eletrólise da Salmoura 
Salmoura: solução concentrada de cloreto de sódio
 
1. Purificação – pré-digestores adicionando a quente NaOH 
e Na2CO3 para precipitação do CaCO3 e Mg(OH)2. Adição 
de fécula de mandioca para facilitar a decantação desses 
precipitados 
2. Neutralização – A solução da salmoura apresenta-se 
muito básica: ajuste do pH com HCl 
3. Eletrólise – célula eletrolítica onde é aplicada uma 
corrente contínua o que provoca a reação nos eletrodos 
Reforma a Vapor da Nafta 
Reforma a Vapor da Nafta 
Nafta– fração líquida do petróleo, entre a gasolina e o 
querosene 
Reforma a Vapor da Nafta 
1.Dessulfurização da nafta
 
2.Reação da nafta dessulfurizada com vapor 
3.Redução do conteúdo de CO 
4.Remoção de CO2 
5.Metanação do CO e CO2 
Reforma a Vapor da Nafta 
Reforma a Vapor da Nafta 
Reforma a Vapor da Nafta 
Reforma a Vapor da Nafta 
Reforma a Vapor da Nafta 
Reforma a Vapor da Nafta 
Vapor de água sobre coque aquecido 
C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g)
Essa reação já foi a fonte primária de H2 e pode tornar-se 
importante novamente quando os hidrocarbonetos naturais se 
esgotarem 
CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)
Reação de Deslocamento:
Oxidação Parcial de Hidrocarbonetos 
2CH4 (g) + O2 (g) 2CO (g) + 4 H2 (g)
• Utiliza oxigênio no lugar do vapor
• Produz menos hidrogênio que a reforma a vapor do gás natural
CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)
Reação de Deslocamento:
Ligação de Hidrogênio 
 Interação dipolo-dipolo 
 Ocorre entre moléculas que 
têm hidrogênio ligado a átomos 
eletronegativos, como nitrogênio, 
oxigênio e flúor. 
Ligação de Hidrogênio 
Devido grande diferença de eletronegatividade entre o H e um dos 
elementos eletronegativo, o hidrogênio terá uma carga parcial positiva e 
será atraído pelo oxigênio, que terá uma carga parcial negativa. 
Ligação de Hidrogênio 
Ligação de Hidrogênio 
Efeito das ligações de H 
sobre algumas propriedades 
físicas:
 Ponto de Fusão
 Ponto de Ebulição
 Entalpia de Vaporização
 Entalpia de Ebulição
Ligação de Hidrogênio 
O papel absorve água porque as 
moléculas da celulose contém 
grupos -OH e, portanto, formam 
pontes de hidrogênio com a água. 
Moléculas de polietileno de alta 
densidade (PEAD), utilizada para 
produção de plástico, não forma 
ligação de hidrogênio. É um 
material impermeável a água. 
Propriedades Especiais para a H2O 
A tensão superficial da água: As 
moléculas da superfície são atraídas 
apenas para dentro no sentido das 
moléculas volumosas e para o lado.
Essa desigualdade de atrações na superfície 
cria uma força sobre essas moléculas e 
provoca a contração do líquido, causando a 
chamada tensão superficial, que funciona 
como uma fina camada, ou como se fosse uma 
fina membrana elástica na superfície da água. 
Propriedades Especiais para a H2O 
O gelo flutua sobre a água líquida: 
isto porque a densidade do estado 
sólido, na água, é menor do que no 
estado líquido. 
 As moléculas no sólido são mais densamente empacotadas do que 
no líquido, e portanto são mais densos
 No gelo as moléculas de águas são ordenadas como um hexágono 
regular aberto para otimizar as ligações de hidrogênio
 Devido ao aumento da distância entre as moléculas, cria-se uma 
estrutura menos densa que a água
Propriedades Especiais para a H2O 
Propriedades Especiais para a H2O 
Cristais de Gelo 
Propriedades Especiais para a H2O 
Solubilização de alguns sólidos