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Experimento hidrogênio e água, Notas de estudo de Química

Experimento para Química inorgânica experimental

Tipologia: Notas de estudo

2011

Compartilhado em 22/07/2011

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leandro-oliveira-dos-santos-2 🇧🇷

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RELATÓRIO SIMPLIFICADO (RESQ) - UESB 2009
Nome aluno:
Leandro Oliveira dos Santos
Prática no.: Hidrogênio e Água
Disc.: Química Inorgânica
Experimental I
Turma:04
Título: Hidrogênio e Água
Objetivos:
Obter o hidrogênio molecular e estudar sua reatividade.
Evidenciar a água como meio para a ocorrência de reações químicas,enfatizando os
fenômenos da hidratação e eflorescência.
Introdução:
O hidrogênio possui a estrutura atômica mais simples que qualquer outro elemento,
sendo constituído por um núcleo contendo um próton com carga +1 e um elétron circundante. A
configuração eletrônica pode ser representada como 1s1. Os átomos de hidrogênio podem
alcançar a estabilidade de três maneiras diferentes:
Formando uma ligação covalente (um par de elétrons) com outro átomo
O hidrogênio forma esse tipo de ligação preferencialmente com não-metais, por exemplo,
H2, H2O, HCl(gás) ou CH4. Muitos metais também formam esse tipo de ligação.
Perdendo um elétron para formar H+
Um próton é extremamente pequeno. Por ser o H+ muito pequeno, ele tem um poder
polarizante muito grande, e portanto deforma a nuvem eletrônica de outros átomos. Assim, os
prótons estão sempre associados a outros átomos ou moléculas. Por exemplo, na água ou
soluções aquosas de HCl e H2SO4, o próton existe na forma de H3O+, H9O4+ ou H(H2O)n+. Prótons
livres não existem em “condições normais”, embora eles sejam encontrados em feixes gasosos a
baixas pressões, por exemplo num espectrômetro de massa.
Adquirindo um elétron para formar H-
Sólidos cristalinos como o LiH contêm o íon H-, sendo formados por metais altamente
eletropositivos (todo Grupo 1 e parte do Grupo 2). Os íons H- não são, porém, muito comuns.
Como a eletronegatividade do H é 2,1, ele pode valer-se de qualquer um desses três meios,
sendo o mais comum a formação de ligações covalentes.
O hidrogênio é o elemento mais abundante no Universo e o mais leve, sendo também o
mais simples da tabela periódica de Mendeleiev. É conhecido desde há centenas de anos como
um gás que se obtém quando ácido sulfúrico diluído é posto em contato com o ferro, sendo
inflamável no ar. Henry Cavendish mostrou que o gás hidrogênio se forma pela ação de ácidos
como o clorídrico ou o ácido sulfúrico em contacto com metais como zinco e o ferro. Ele também
fez explodir misturas deste gás em contacto com o ar com faíscas elétricas (1784), e encontrou um
produto que parecia “água pura”. Mais tarde Antoine Lavoisier explicou os resultados de
Cavendish, e deu ao gás o nome de “hidrogênio”, proveniente do grego “formar-água”.
Esta decomposição da água nos seus componentes fez cair a idéia, já há algum longo
tempo estabelecida de que a água seria apenas formada por um elemento. Na terra não existe o
hidrogênio livre, estando sempre associado a outros elementos e para ser obtido “puro” é
necessário gastar energia na dissociação de uma fonte primária. Sendo assim, o hidrogênio não é
uma fonte primária de energia, mas sim uma fonte intermediária, por isso não deve ser referido
como uma fonte energética, pois é apenas um vetor energético, isto é, uma moeda(...)
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RELATÓRIO SIMPLIFICADO (RESQ) - UESB 2009

Nome aluno: Leandro Oliveira dos Santos

Prática no.: Hidrogênio e Água Disc.: Química Inorgânica Experimental I Turma: Título: Hidrogênio e Água Objetivos: Obter o hidrogênio molecular e estudar sua reatividade. Evidenciar a água como meio para a ocorrência de reações químicas,enfatizando os fenômenos da hidratação e eflorescência. Introdução:

O hidrogênio possui a estrutura atômica mais simples que qualquer outro elemento, sendo constituído por um núcleo contendo um próton com carga +1 e um elétron circundante. A configuração eletrônica pode ser representada como 1s 1. Os átomos de hidrogênio podem alcançar a estabilidade de três maneiras diferentes:

Formando uma ligação covalente (um par de elétrons) com outro átomo

O hidrogênio forma esse tipo de ligação preferencialmente com não-metais, por exemplo, H 2 , H 2 O, HCl (^) (gás) ou CH 4. Muitos metais também formam esse tipo de ligação.

Perdendo um elétron para formar H +

Um próton é extremamente pequeno. Por ser o H +^ muito pequeno, ele tem um poder polarizante muito grande, e portanto deforma a nuvem eletrônica de outros átomos. Assim, os prótons estão sempre associados a outros átomos ou moléculas. Por exemplo, na água ou soluções aquosas de HCl e H 2 SO 4 , o próton existe na forma de H 3 O +, H 9 O 4 +^ ou H(H 2 O)n+. Prótons livres não existem em “condições normais”, embora eles sejam encontrados em feixes gasosos a baixas pressões, por exemplo num espectrômetro de massa.

Adquirindo um elétron para formar H-

Sólidos cristalinos como o LiH contêm o íon H - , sendo formados por metais altamente eletropositivos (todo Grupo 1 e parte do Grupo 2). Os íons H -^ não são, porém, muito comuns.

Como a eletronegatividade do H é 2,1, ele pode valer-se de qualquer um desses três meios, sendo o mais comum a formação de ligações covalentes.

O hidrogênio é o elemento mais abundante no Universo e o mais leve, sendo também o mais simples da tabela periódica de Mendeleiev. É conhecido desde há centenas de anos como um gás que se obtém quando ácido sulfúrico diluído é posto em contato com o ferro, sendo inflamável no ar. Henry Cavendish mostrou que o gás hidrogênio se forma pela ação de ácidos como o clorídrico ou o ácido sulfúrico em contacto com metais como zinco e o ferro. Ele também fez explodir misturas deste gás em contacto com o ar com faíscas elétricas (1784), e encontrou um produto que parecia “água pura”. Mais tarde Antoine Lavoisier explicou os resultados de Cavendish, e deu ao gás o nome de “hidrogênio”, proveniente do grego “formar-água”.

Esta decomposição da água nos seus componentes fez cair a idéia, já há algum longo tempo estabelecida de que a água seria apenas formada por um elemento. Na terra não existe o hidrogênio livre, estando sempre associado a outros elementos e para ser obtido “puro” é necessário gastar energia na dissociação de uma fonte primária. Sendo assim, o hidrogênio não é uma fonte primária de energia, mas sim uma fonte intermediária, por isso não deve ser referido como uma fonte energética, pois é apenas um vetor energético, isto é, uma moeda(...)

Produção de Hidrogênio

A escolha do melhor método de produção do hidrogênio depende da quantidade que queremos produzir e do seu grau de pureza. As tecnologias de produção do hidrogênio necessitam de energia sobre alguma forma como calor, luz ou eletricidade de forma a que se inicie o processo. São bastante diversificadas, sendo de salientar as seguintes.

A produção do hidrogênio se dá normalmente pela extração de combustíveis fósseis através de um processo químico. O hidrogênio também pode ser extraído da água via produção biológica, através de um biorreator de algas ou usando eletricidade (eletrólise), calor (termólise), ou ainda quimicamente (reação redox). A descoberta e desenvolvimento de métodos de produção de hidrogênio em larga escala mais baratos vai acelerar o estabelecimento de uma economia de hidrogênio.Havendo também outras formas de produzir hidrogênio, com por exemplo, o hidrogênio pode ser obtido pela reação de metais muito reativos (como cálcio ou sódio) com água, pela ação de ácidos sulfúrico ou clorídrico com metais moderadamente reativos como o ferro ou zinco.

O Hidrogênio ganha importância como “o combustível do futuro”, quer para a produção de energia elétrica, quer para o transporte e no aquecimento da casa. Cada vez mais hidrogênio será usado para estes propósitos.

Materiais principais: Tubos de ensaio

Caixa de fósforos

Éspátula Grade para tubos de ensaio Papel de filtro Béquer Conta gotas Bico de Bunsen Reagentes: Zinco metálico Alumínio metálico Solução de ácido clorídrico 1,0 mol/Litro Solução de ácido sulfúrico 4,0 mol/Litro

Solução de hidróxido de sódio a 30%(m/v) Solução de permanganato de potássio 0,01 mol/ Litro. Sulfato de cobre pentahidratado Cloreto de cobalto hexahidratado.

Metodologia: Resultados/Discussão:

Observou-se os seguintes resultados:

OBTENÇÃO DO HIDROGÊNIO

Para a Solução Ácida- HCl

  • Com Zn Granulado: A reação ocorreu lentamente graças a pequena superfície de contato. Houve liberação de gás.

Para a Solução Básica- NaOH:

  • Com o alumínio em fitas: Ao entrar em contato com a solução de NaOH, observou-se a liberação de hidrogênio na forma de bolhas esbranquiçadas, e posteriormente ocorreu a liberação de gás ( hidrogênio). E para confirmar a liberação de tal elemento na sua forma gasosa, aproximou- se uma pequena chama do fósforo da extremidade do tubo de ensaio ocorrendo uma combustão instantânea que pode ser justificada pelo caráter inflamável do gás liberado. O alumínio metálico começou a reagir rapidamente, formando um complexo de Na e Al, e H 2 gasoso. A equação abaixo representa tal reação.

Já do experimento sobre hidratos pode-se concluir que a água pode se incorporar a compostos sólidos de diversas maneiras. Em alguns casos, a molécula de água perde a sua identidade e em outros retém sua identidade como molécula servindo como ligante em aquocomplexos, ocupando lugares próprios no retículo cristalino do sólido como no caso do Sulfato de Cobre pentahidratado e Cloreto de Cobalto hexahidratado utilizados para o experimento. Nestes casos as moléculas de água são chamadas de água de hidratação ou água de cristalização. Muitos hidratos perdem água ao serem aquecidos, havendo desidratação progressiva, formando compostos com quatro, duas, uma e finalmente nenhuma molécula de água (Neste caso podendo ser chamado de anidro. Deve-se notar que cada hidrato constitui um composto diferente, com estrutura cristalina própria.

Referências (padrão resumido s/ título):

1. Russel, John Blair,

Química geral/ John B. Russel – 2ª edição – São Paulo: Makron Books, 1994 Volume II

Local: Jequié / Bahia

Data: 07:40:442010-03-04T20:19:00Z

Visto professor:

Data : / /