Obtenção de gás hidrogênio

Obtenção de gás hidrogênio

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Obtenção do Gás Hidrogênio

  1. Introdução

O hidrogênio é o primeiro elemento na tabela periódica e possui estrutura eletrônica mais simples( 1s1). A estrutura eletrônica do átomo de hidrogênio se assemelha com a dos metais alcalinos, já que ambos possuem um elétron na sua camada de valência. Os metais tendem a perder esse elétron formando íons M+, embora o íon H+ seja conhecido, o hidrogênio tem uma tendência muito maior em compartilhar seu elétron formando ligação covalente. Sua estrutura também se parece com a dos halogênios, pois ambos precisam de um elétron para alcançar estrutura de gás nobre, mas os halogênios formam íons X-, o q não é muito comum com o H, que forma íons H-, com poucos metais altamente eletropositivos. Por outra vez, sua estrutura parece com a dos elementos do Grupo 14, já que ambos possuem o nível mais externo semi- preenchido. Por apresentar características únicas, e não podendo ser correlacionadas com nenhum dos grupos representativos da tabela periódica,é melhor considerá- lo como um elemento à parte.

O hidrogênio é o décimo elemento mais abundante da crosta terrestre, sendo encontrado em combinação com outros elementos, em especial na água. O H2, é o gás mais leve que se conhece, é incolor, inodoro e quase insolúvel em água.

O gás hidrogênio foi o primeiro produzido artificialmente e formalmente descrito por T. Von Hohenheim (também conhecido por paracelso) por meio da reação química entre metais e ácidos fortes. Paracelso não tinha o conhecimento de que o gás inflamável produzido por esta reação era constituído por um novo elemento químico. Em 1671 Robert Boyle redescobriu e descreveu a reação entre limalhas de ferro e ácidos diluídos, o que resulta na produção de gás hidrogênio. Em 1783, Antoine Lavoiser deu ao elemento o nome de hidrogênio, quando ele e Laplace reproduziram a descoberta de Henry Cavendish, onde água é produzida quando o hidrogênio é queimado.

Atualmente, algumas indústrias utilizam o hidrogênio para refinar petróleo, produzir amônia e metanol, e como combustível, por exemplo, em naves espaciais. Com pesquisas futuras, o H2, poderá fornecer eletricidade e combustível para os setores residencial, comercial, industrial e de transporte, criando uma nova economia energética.

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  1. Objetivo

Mostrar de modo geral como se obtêm o gás hidrogênio da maneira mais simples, que é a diluição de um metal com um ácido ou com uma base forte.

Além disso, o ideal é observar uma de suas propriedades químicas, a reatividade. Logo tratando- se de um gás inflamável, conhecendo-o desse modo, têm-se a certeza de seus perigos como combustível.

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  1. Materiais e reagentes

  • 04 béckeres( tubos de ensaio)

  • 02 balões volumétricos de 50 ml

  • 02 béckeres de 10 ml

  • Pipeta graduada de 100 ml

  • Pêra

  • Espátula

  • Balança analítica

  • Alumínio metálico

  • Zinco granulado

  • Ácido Clorídrico

  • Hidróxido de Sódio

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  1. Procedimento Experimental

    1. O primeiro passo foi preparar na capela 50 ml de solução aquosa de HCl a 2 mol L-1.

Utilizando o seguinte cálculo iremos saber o volume de HCl a ser usado na preparação:

2, 0 = m

36, 46 x 0, 05

m = 2, 0 x 36, 46 x 0, 05

m = 3,646 g

m = 3,646 g

d x p = 1 ml

100

1,19 x 37 = 0,4403 g

100

1 ml = 0,4403 g

1 ml = 0, 71003 g

1 ml 0, 44 g

X 3,646 g

X = 8,28 ml de HCl

X = 5, 135 ml de HCl

Dados:

1L= 1,19 kg

d= 1,19 kg

P= 36,5- 38%

P= 37%

4.2 Feito os cálculos, na capela e em um balão volumétrico acrescentamos 20 ml de água e 5,28 ml de HCl, logo depois completamos com água até chegar ao volume de 50 ml. Em seguida vedamos o balão volumétrico e misturamos a solução.

4.3 Para sabermos a quantidade necessária de hidróxido de sódio a ser utilizado na preparação de 50 ml de solução aquosa de NaOH a 2 mol L-1 utilizamos o seguinte cálculo:

2,0 = m

40 x 0,05

M = 2,0 x 40 x 0,05

M = 4 g de NaOH

M = 4 g de NaOH

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4.3 Após sabermos a massa necessária de hidróxido de sódio e pesarmos na balança analítica, na capela fizemos o seguinte procedimento:

Adicionamos 20ml de água em um balão volumétrico depois adicionamos 4g de NaOH em seguida completamos com água até chegar o volume de 50 ml de solução, misturamos e vedamos o balão volumétrico.

4.4 Na preparação do zinco e do alumínio com o ácido clorídrico:

Pegamos 2 béckeres e em cada um deles colocamos 1g de Zinco e 1g de Alumínio metálico, em seguida acrescentamos, 5 ml de solução da solução de HCl.

4.5 Na preparação do zinco e do alumínio com o hidróxido de sódio:

Pegamos 2 béckeres e em cada um deles colocamos 1g de Zinco e 1g de Alumínio metálico, em seguida acrescentamos, 5 ml de solução da solução de NaOH.

4.6 Por fim aproximamos um isqueiro aceso da extremidade de cada bécker para comprovar sua reatividade.

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  1. Resultados e discussões

5.1 No bécker onde estava Al + NaOH, a reação ocorreu rapidamente, e com perceptível liberação de H2.

5.2 No bécker onde estava Al + HCl, a reação demorou a acontecer, mas pouco depois vimos uma pequena liberação de H2.

A reação demorou um pouco a acontecer pelo fato de a concentração molar do Hcl foi pouca para consumir Alumínio Metálico.

5.3 No bécker contendo Zn + NaOH, formou- se um precipitado, a liberação de H2 não foi constatada.

5.4 No bécker contendo Zn + HCl, a reação ocorreu rapidamente, vimos que estava borbulhando, era o H2.

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  1. QUESTÕES RESOLVIDAS

5.1 EQUACIONE AS REAÇÕES OCORRIDAS.

2Al (s) + 6HCl (aq) 2AlCl3 (s) + 3H2 (g)

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