terça-feira, 23 de dezembro de 2014

Saiba como produzir gás hidrogênio, H2

O hidrogênio é um gás incolor, inodoro, insípido e altamente inflamável. Apesar de possuir a mesma configuração do elétron de valência dos elementos do grupo 1, ns1, é um não metal. No estado elementar é encontrado em moléculas diatômicas "H2". Tem alguma  semelhança com os metais alcalinos, mas não está associado à nenhum grupo da tabela periódica.

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Cavendish, em 1766, foi quem primeiro isolou e estudou as propriedades físicas do hidrogênio. Observando que este explodia quando aquecido em contato com o ar, chamou-o de "ar inflamável".

O químico Joseph Priestley notou que após a explosão, o tubo da experiência estava úmido nas paredes. Cavendish investigou a matéria formada e provou que a água era um composto de oxigênio e hidrogênio.
     
Nome do Elemento: Hidrogênio
Símbolo Químico: H
Número Atômico (Z): 1
Peso Atômico: 1,00794
Grupo da Tabela: 1 (IA)
Configuração Eletrônica: 1s1
Classificação: Não Metal
Estado Físico: Gasoso (T=298K)
Densidade: 0,0000899 g/cm3
Ponto de Fusão (PF): 14,025 K
Ponto de Ebulição (PE): 20,268 K

  • Origem do Nome
De hydor + gen, ou seja, que forma água.

  • Histórico
1670 – Robert Boyle produziu um "gás inflamável", reagindo alguns metais com ácido.

1766 – Henry Cavendish, químico e físico Inglês foi quem primeiro isolou e estudou as propriedades físicas do hidrogênio. Observando que este explodia quando aquecido em contato com o ar, chamou-o, "gás inflamável", de "ar inflamável".

1783 – Antoine Lavoisier, químico Francês, repete a experiência de Cavendish e chama o gás resultante de hidrogênio.

1906 – J. J. Thomson demonstrou que o átomo de hidrogênio possui um elétron apenas.

  • Disponibilidade

É o elemento mais abundante no universo. Todos os demais foram formados a partir dele ou de outros elementos que o hidrogênio formou. Estima-se que o hidrogênio representa cerca de 90% dos átomos do universo e 75% da sua massa.

É o elemento básico das estrelas, que liberam enormes quantidades de energia pela reação de fusão de átomos de hidrogênio para formar o hélio.

É o componente principal de Júpiter e outros planetas gigantes. No interior do planeta, depois de certa profundidade, a pressão é tamanha que o hidrogênio molecular sólido é convertido em hidrogênio metálico. Este último já foi obtido em laboratório.

Não é encontrado puro no ambiente terrestre (na realidade existe na atmosfera, mas com menos de 1 ppm em volume).

  • Produção



Obs.: Não faça esse experimento, o gás hodrogênio é muito inflamável, explosivo!!!

Em pequenas quantidades, pode ser obtido pela reação de ácidos com metais. Exemplo:
                            Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2.
Ou pela reação do hidreto de cálcio com água:
                             CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2.



Industrialmente pode ser produzido pela decomposição de hidrocarbonetos sob ação do calor.

  • Aplicações
Produção de amônia (processo Haber), hidrogenação de óleos e gorduras comestíveis, produção de metanol, redução de minerais metálicos, soldas, remoção de enxofre de óleo combustível e gasolina, análises químicas, fabricação de semicondutores, tratamento térmico de metais, combustível para foguetes, células de combustível, etc.

É o gás de menor massa específica e, por isso, foi muito usado em balões e dirigíveis até certa época. Mas é perigoso por ser bastante inflamável. O histórico incêndio do dirigível alemão Hindenburg em 1937, que marcou o fim da era desse tipo de transporte, é o exemplo clássico, embora alguns estudiosos digam que outros materiais inflamáveis contribuíram para a tragédia, além dos cerca de 212000 metros cúbicos de hidrogênio que o artefato continha.

O seu ponto de ebulição é cerca de 20°C acima do zero absoluto e, assim, tem importantes aplicações em criogenia.

Poder calorífico de um combustível é a quantidade de calor, por unidade de massa, gerada pela queima do mesmo. Veja a comparação do hidrogênio com alguns combustíveis comuns (em kcal/kg).

Combustível
Poder Calorífico (kcal/kg)
Hidrogênio
34500
Propano
11950
Gasolina
11000
Querosene
10800
Óleo Diesel
10600
Álcool
7200

Por ser o combustível de maior poder calorífico, é usado em foguetes espaciais, onde o fator peso é decisivo. Mas exige uma tecnologia sofisticada, pois é extremamente inflamável, vaza com facilidade e a armazenagem em grandes quantidades no estado líquido é problemática.

  • O hidrogênio e o futuro
Alguns dizem que o hidrogênio é o combustível do futuro. Além do alto poder calorífico, o produto da combustão é água, não poluente portanto. Ao contrário do petróleo, gás natural, carvão, madeira e outros, ele não é encontrado de forma livre. É preciso energia para produzi-lo. Nesta forma, a energia que ele pode fornecer não pode ser maior do que a energia gasta na produção. Assim, os meios de produção devem usar fontes limpas de energia para não prejudicar o aspecto ambiental.
Fonte: http://www2.fc.unesp.br/lvq/LVQ_tabela/1_hidrogenio.html

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