Hidrogénio: Ocorrência do hidrogénio na natureza, Obtenção no laboratório e na indústria, propriedades físicas e químicas, aplicações do hidrogénio
Hidrogénio
De símbolo H, número atómico (Z: 1) e
massa atómica Ar(H) = 1, a existência do hidrogénio na Natureza foi referida
pela primeira vez por Robert Boyle, em 1671. Entretanto, foi o químico e físico
inglês Henry Cavendish, em 1776, que o isolou ao estudar o «ar» e constatou que
não era ar, mas sim uma substância nova e estabeleceu as suas propriedades.
O nome hidrogénio foi atribuído pelo francês Antoine Lavoisier, em
1783, quando o obteve pela primeira vez a partir da água. O nome hidrogénio
provém do grego hydrogenes que significa gerar água, portanto, hidrogénio,
segundo Lavoisier, quer dizer gerador de água. com efeito, o hidrogénio
combinado com o oxigénio forma a água.
Ocorrência do hidrogénio na Natureza
O hidrogénio é o terceiro elemento
químico mais abundante na Natureza e o mais leve de todos. Na sua ocorrência na
forma livre, sob a forma de moléculas diatómicas (H2), quase que não
é encontrado na Terra, pois sendo mais leve que o ar, sobe para as camadas
externas da atmosfera.
Quantidades insignificantes de
hidrogénio desprendem-se juntamente com outros gases durante as explosões
vulcânicas, bem como dos pops durante a exploração do petróleo. O Sol e as
estrelas são formados por hidrogénio puro, admitindo-se que a iluminação e o
aquecimento do Universo se devem à fusão termonuclear dos núcleos de
hidrogénio.
No estado combinado, ou seja, ligado a
outros elementos, aparece na maioria dos compostos: na água, nas bases, nos
ácidos, nos compostos orgânicos, na argila, nos minerais e entra na composição
de todos os organismos animais e vegetais.
Obtenção do hidrogénio no laboratório
No laboratório, o hidrogénio é obtido
da reação de ácidos diluídos
(soluções de ácidos com muita quantidade de água em relação ao soluto ácido)
com metais.
Vamos a seguir descrever uma
experiência que elucida o processo de obtenção do hidrogénio no laboratório.
A reação química que ocorreu pode ser
traduzida pela seguinte equação química:
2HCl(aq) + Zn(s)
→ ZnCl2 (aq) + H2 (g)
Obtenção do hidrogénio na indústria
Na indústria, o objectivo é produzir
grandes quantidades da substância desejada, dai que quando se fala de
«quantidades industriais» significa obter quantidades enormes.
O hidrogénio obtém-se na indústria,
principalmente, a partir do gás natural, em que se mistura o gás natural (CH4) com a água
e o oxigénio e se submete a elevadas temperaturas, cerca de
900 °C, em presença de catalisadores.
2CH4 (g)
+ H2O (g) + O2 → 6H2 (g)
+ 2CO2 (g)
Também se obtém o hidrogénio na
indústria através do processo de electrólise da água. No entanto, dado o
elevado custo em energia eléctrica, este método é pouco usado.
C.E.
2H2O (l) → 2H2
(g) + O2 (g) C.E. Corrente eléctrica
Propriedades físicas do hidrogénio
O hidrogénio é
caracterizado por ser: um gás incolor (não
tem cor), inodoro (não tem cheiro), insipido
(não tem sabor). É menos denso que o ar, ou seja, mais leve, dai
que na experiência descrita manteve-se o tubo de ensaio virado para baixo. É insolúvel em
água, isto é, não se dissolve na água, é incomburente, ou seja, não
alimenta as combustões e é um gás combustível, ou seja, arde com uma chama
pálida e muito quente.
Propriedades químicas do hidrogénio
As propriedades químicas são
características que estão ligadas à maneira como as substancias reagem.
Portanto, com quem a substância reage e o que é que se forma.
Reacção do hidrogénio com o oxigénio
É
uma reação que ocorre em condições especificas, portanto, não basta juntar o
oxigénio e o hidrogénio para se formar a água. A equação química da reação é:
2H2 (g)
+ O2 (g) → 2H2O
(g)
Reacção do hidrogénio com óxidos metálicos
É também designada reacção de redução
de óxidos dos metais, pois o hidrogénio tem tendência para retirar ou ganhar o
oxigénio desses óxidos transformando-se em égua.
Tal como veremos adiante, o processo
de perda de oxigénio pelo óxido chama-se redução e é causado pelo hidrogénio
que «arranca» o oxigénio.
Exemplos
Na reacção do hidrogénio com o óxido
de cobre (Il), o hidrogénio ganha o oxigénio face a perda que teve o CuO. A
equação química da reacção é:
Redução (perda de oxigénio)
Na reacção com o óxido de chumbo (Il),
o hidrogénio ganha o oxigénio perdido pelo PbO (redução) e forma-se chumbo. A
equação química da reacção é:
Redução (perda de oxigénio)
Identificação do hidrogénio
Identificar uma substância significa reconhecê-la. Isso é possível
com base nas suas características ou propriedades especificas.
O hidrogénio identifica-se através da
sua combustibilidade violenta na
presença do ar, acompanhada de um assobio
característico. Existem muitos gases que ardem, contudo, o hidrogénio é o
único que durante o seu ardor emite o assobio referido.
Aplicações do hidrogénio
O hidrogénio é usado:
- No faricob de margarina.
- Na purificação de produtos, nas refinarias de petróleo.
- No maçarico para soldadura de metais.
- Na produção de amoníaco (um importante fertilizante).
- Na produção de álcool.
- Como combustível em naves espaciais.
 |
| Fig. 23 – O hidrogénio é o combustível das naves espaciais. |
Bibliografia
AFONSO, Amadeu; DOMINGOS, Ernesto. Q8 – Química 8ª Classe. 2ª Edição. Texto Editores, Maputo, 2020.
Comentários