Discutir tipos de hidretos (covalentes, iônico e metálico) química do hidrogênio, forças intermoleculares, periodicidade

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INSTITUTO FEDERAL DO NORTE DE MINAS GERAIS – CAMPUS SALINAS 
LICENCIATURA EM QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARIA DAS DORES PEREIRA DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 PRÁTICA 01: HIDROGÊNIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SALINAS 
MINAS GERAIS - BRASIL 
2017 
MARIA DAS DORES PEREIRA DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRÁTICA 01: HIDROGÊNIO 
 
Trabalho apresentado ao IFNMG – Campus Salinas, 
como parte da avaliação da disciplina de Laboratório 
de Inorgânica ministrada pelo Prof. Fabio Wéliton 
Jorge Lima. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SALINAS 
MINAS GERAIS - BRASIL 
2017 
1. INTRODUÇÃO 
 
Em condições normais, o hidrogênio não pode ser considerado como um metal. Sendo 
o elemento mais abundante do universo, é normalmente encontrado nos minerais, oceanos e 
todos os organismos vivos. É um elemento de ricas e variadas propriedades químicas, que 
apesar do seu único elétron, em certas situações pode ser ligado a mais de um átomo 
simultaneamente, tendo caráter variável, se comportando como base forte de Lewis (como íon 
hidreto, H-) ou ácido forte de Lewis (como cátion hidrogênio, H+, o próton) (SHRIVER e 
ATKINS, 2008). 
O hidrogênio era muito utilizado como gás de balões e dirigíveis, pela razão de ser mais 
leve do que o ar, porém, foi logo substituído por um elemento menos inflamável, o hélio. 
Atualmente, o hidrogênio é empregado em muitas produções, como exemplo: obtenção do 
amoníaco para fertilizantes, o metanol, a hidrogenação do carvão, a soldadura, e ainda é 
utilizado como redutor para obtenção de metais, devido à solubilidade e características do 
hidrogênio o qual pode ocasionar fragilidade em muitos metais. No estado líquido, o hidrogênio 
é usado como carburante para foguetes e para refinamento dos combustíveis fósseis. 
O hidrogênio é considerado um hidreto ao ser combinado com metais. Os seus 
compostos possuem baixa polaridade quando contêm elementos com eletronegatividade similar 
a sua e os compostos nos quais o hidrogênio está ligado a um centro com alta eletronegatividade 
geralmente são ácidos (SHRIVER e ATKINS, 2008). 
O átomo de hidrogênio possui uma energia de ionização equivalente a 1310 KJ mol -1, 
extremamente alta, e uma baixa afinidade eletrônica, correspondente a 77 KJ mol-1. A 
eletronegatividade de Pauling do hidrogênio é equivalente a 2,2, semelhante ao do B, C e Si, de 
forma que as ligações E__H que envolve estes elementos não devem ser muito polares 
(SHRIVER e ATKINS, 2008). 
 O hidrogênio com metais forma compostos chamados de hidretos metálicos, no entanto, 
só podem ser considerados coo íon hidreto (H-) os compostos com metais altamente 
eletropositivos dos Grupos 1 e 2. Ao ser combinado com elementos altamente eletronegativos, 
situados a direita na tabela periódica, a ligação E__H é definida como covalente e polar, tendo 
o átomo de hidrogênio uma caga parcial positiva muito pequena (SHRIVER e ATKINS, 2008). 
Compostos de hidrogênio de não-metais eletronegativos com no mínimo um par isolado, 
frequentemente são associados através de ligação de hidrogênio. Exemplos dessa dissociação, 
são: água, gelo e hidratos claratos. As ligações de hidrogênio são de extrema importância para 
as propriedades dos compostos de hidrogênio ricos em elétrons do segundo período, como por 
exemplo, suas densidades, viscosidades, pressões de vapor e caracteres ácido-base, apesar de 
ser uma ligação muito mais fraca do que as demais (SHRIVER e ATKINS, 2008). 
Ao colocarmos os metais para reagirem com os ácidos, a grande maioria possui 
afinidade química e a reação ocorre. Entretanto, o mesmo não ocorre quando postos para reagir 
com bases e águas. Uma base, de acordo com a definição de Arrhenius, é toda substância que 
em solução aquosa libera como único Ânion a hidroxila OH. Os únicos metais que reagem com 
as bases são o alumínio, o zinco, o chumbo e o estanho. Quando os metais reagem com uma 
base (Al, Zn, Pb, Sn) forte, os produtos sempre serão sais incomuns e o gás hidrogênio, como 
no as reações abaixo: 
 Zn(s) + 2HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2 (g 
Metal ácido Cloreto de Zinco gás hidrogênio 
 
2 Al(s) + 6 HCl(aq)  2 AlCl3(aq) + H2(g) 
Metal ácido cloreto de alumínio gás hidrogênio 
 
 Zn (s) + 2 NaOH (aq) 2 Na2ZnO2(aq) + H2(g) 
Metal base zincato de sódio gás hidrogênio 
 
2 Al(s) + 2 NaOH(aq) + H2O  2 NaAlO2(aq) + 3 H2(g) 
Metal base aluminato de sódio gás hidrogênio 
Os metais em ordem mostrados a seguir mostram quais reagem mais facilmente, ou seja, 
os que possuem maior tendência de doar elétrons ou de maior eletropositividade. 
 
Reatividade dos metais com os ácidos 
Reatividade aumenta 
 <<================================================ 
Li > K> Ca> Na>Mg>Al>Zn>Cr> Fe>Ni>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Au 
Alcalinos e alcalinos Metais mais comuns no Metais nobres 
terrosos nosso cotidiano 
 
O hidrogênio não é um metal, mas ele foi incluído na fila de reatividade porque aparece 
em determinadas substancias (como ácidos) e é capaz de formar o cátion hidrogênio (H3O
+) ou 
simplesmente o cátion hidrogênio (H+), que pode receber elétrons, formando assim o gás 
hidrogênio e a água. 
 
2. OBJETIVOS 
 
 Teóricos: Discutir tipos de hidretos (covalentes, iônico e metálico) química do 
hidrogênio, forças intermoleculares, periodicidade. 
 Gerais: motivar a discussão sobre os aspectos econômicos da química do hidrogênio e 
hidretos (balanço brasileiro e mundial), plantas industriais, usos e aplicações. 
 
3. MATERIAIS E REAGENTES 
 
 Zinco metálico; 
 Alumínio metálico; 
 HCl (3 mol L-1); 
 NaOH (3 mol L-1); 
 4 tubos de ensaio; 
 Espátula; 
 Estante de tubos de ensaio. 
 
4. PROCEDIMENTO 
 
Dentro da capela, em dois tubos de ensaio acrescentaram-se 50 mg de zinco metálico, e os 
rotularam como A e B. No tubo A foi adicionado 2 mL de HCl de concentração 3 mol L -1 e no 
tubo B 2 ml de NaOH na mesma concentração do ácido. Em outros 2 tubos rotulados de C e D 
foram adicionados 50 mg de alumínio metálico. No tubo C foi adicionado 2 mL de HCl (3 mol 
L -1) e no tubo D 2 mL de NaOH (3 mol L -1). Em seguida foi feito o teste da presença de 
hidrogênio colocando um fósforo aceso na saída do tubo. 
 
5. RESUTADOS E DISCUSSÕES 
 
Para o preparo da solução do ácido clorídrico, realizou-se uma diluição, pois o ácido que 
disponível para a aula experimental era de concentração 12mol.L-1. A concentração do ácido 
necessária para realização do experimento era de 3 mol.L-1 e volume de 0,1 litro. Com esses 
dados, obtivemos o seguinte volume a ser medido para preparo diluição da solução: 
 
V1 x C1 = V2 x C2 
V1 x 12 mol.L
-1 = 0,1 L x 3 mol.L-1 
V1 = 0,025 L ou 25 mL. 
 
Em cada tubo de ensaio foram realizadas as seguintes observações: No tubo A, que 
continha o ácido, observou-se que houve a liberação de gás, porém, ao realizar o teste da 
presença de hidrogênio, nada aconteceu. Isso pode ter ocorrido devido ao fato de ter deixado o 
tubo aberto, escapando o gás hidrogênio que foi liberado com a reação. No tubo B, no qual 
estava a base, não foi detectado a liberação de gás, assim como também a base não se 
homogeneizou com o metal, o zinco. No tubo C, em que continha o ácido e o alumínio, não foi 
visualizado o desprendimento de gás da reação, somente a diluiçãocompleta do metal com o 
ácido. No tubo D, onde continha no meio reacional o metal, alumínio, com a base, observou-se 
que houve uma liberação de calor, sendo claramente uma reação exotérmica, havendo também 
uma liberação de gás. As reações deste procedimento foram: 
 Zn(s) + 2HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2 (g 
Metal ácido Cloreto de Zinco gás hidrogênio 
 
2 Al(s) + 6 HCl(aq)  2 AlCl3(aq) + H2(g) 
Metal ácido cloreto de alumínio gás hidrogênio 
 
 Zn (s) + 2 NaOH (aq) 2 Na2ZnO2(aq) + H2(g) 
Metal base zincato de sódio gás hidrogênio 
 
2 Al(s) + 2 NaOH(aq) + H2O  2 NaAlO2(aq) + 3 H2(g) 
Metal base aluminato de sódio gás hidrogênio 
 
Na reação da base com o zinco, observou-se poucos indícios de reação, ao contrário da 
base com o alumínio. Isso pode ser explicado pelo fato da reatividade do alumínio ser maior do 
que a do zinco, como o esquema ilustrado anteriormente. A reatividade dos metais varia com a 
eletropositividade, ou seja, quanto mais eletropositivo, mais reativo será o metal. Aqueles 
metais que possuem maior tendência de perder elétrons, são os mais reativos, formando íons 
positivos com mais facilidade. Por isso, o alumínio teve uma reação mais violenta, pois ele é 
mais eletropositivo e mais reativo do que o zinco. 
 
6. CONCLUSÃO 
 
Com a realização da prática, pode-se concluir que com a inclusão do hidrogênio na fila de 
reatividade torna possível a determinação da reatividade dos metais em soluções em que há íons 
de hidrogênio, e que é facilmente obtido o gás hidrogênio na reação entre metais reativos como 
o alumínio e zinco, em solução diluída de ácido ou base forte, como o ácido clorídrico e o 
hidróxido de sódio. 
 
7. REFERÊNCIAS 
 
SHRIVER, D.F., ATKINS, P. W. Química inorgânica 4° ed., Porto Alegre, Bookman, 2008.