HIDROGÊNIO

Professora : Adrianne Mendonça

ENTENDA O ASSUNTO

• O elemento HIDROGÊNIO;• Métodos de produção;• Utilização na indústria;• Energia alternativa.

Como surgiu o Hidrogênio

• O hidrogênio foi o primeiro composto a ser produzido por Paracelsus (1493–1541), alquimista suíço, misturando metais com ácidos, no entanto, ignorava que o “ar explosivo” produzido através dessa reação química fosse o hidrogênio. Só em 1766, Henry Cavendish reconheceu este gás como uma substância química individualizada. Foi Antonie Lavoisier que, em 1783, deu nome de hidrogênio ao elemento químico e provou que a água é composta de hidrogênio e oxigênio.

O elemento HIDROGÊNIO• Número atômico Z = 1• Ponto de fusão -259,2 ºC• Estados de oxidação -1, +1• Massa molar 1,00747 g/mol• Ponto de ebulição -252,8 ºC

ABUNDÂNCIA• Embora na terra ocupe o nono lugar entre os elementos em

termos de ocorrência, correspondendo a 0,9%da massa do planeta, é o mais abundante no universo, pois apresenta cerca de 75% de toda a massa cósmica.

• Compostos contendo hidrogênio são muito abundantes, principalmente a água, matéria viva (carboidratos e proteínas), compostos orgânicos, combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural), amônia e ácidos. O hidrogênio forma mais composto que qualquer outro elemento.

O ÁTOMO DE HIDROGÊNIO

A estrutura atômica do hidrogênio, é a mais simples de todos os elementos químicos: apresenta um próton no núcleo e um elétron na camada externa.

O HH NA TABELA PERIÓDICA

• Na Tabela se encontra na Família IA (metais alcalinos), pois possui apenas um elétron, no entanto ele não é metal.

ISÓTOPOS DO HIDROGÊNIO

• Na natureza, esse elemento ocorre em três formas isotópicas:

• hidrogênio • deutério • trítio

•O hidrogênio atômico não se encontra livre na natureza, mas sim combinado em grande número de compostos.

• Quando perde um elétron, constitui um cátion H+, que é na realidade um próton. Em outros casos se produz por meio do ganho de um elétron para formar o ânion hidreto H, presente apenas em combinações com metais alcalinos e alcalinos terrosos. A eletronegatividade do H = 2,2 (similar ao C).

PROPRIEDADES

HIDROGÊNIO MOLECULARH2

Em seu estado molecular, H2 , como se encontra na natureza, se constitui de 2 átomos de hidrogênio, ligados por covalência.

PROPRIEDADES H2• Forças de atração entre as moléculas vizinhas

são pequenas.

• O hidrogênio molecular, é o gás mais leve que se conhece, é incolor, inodoro, que se conhece, insípido e insolúvel em água.

• Sua densidade é 14 vezes menor que a do ar.

PRODUÇÃO DO HIDROGÊNIO

MÉTODO 1: C + H2O → CO + H2

CO + H2 + O2 → C ALOR + H2O + CO2Dificuldade: difícil obter o H2 puro a partir do gás de água, pois a remoção de CO é difícil.

MÉTODO 2

Reformação a vapor. CH4 + H2O → CO + 3 H2

Utilizado no processo de Haber de síntese de NH3 e para a hidrogenação de óleo. Hidrocarbonetos leves, como metano, são misturados com vapor de água e passado sobre um catalisador de níquel a 800-900 °C .

PRODUÇÃO DO HIDROGÊNIO

MÉTODO 3Reação de ácidos diluídos com metais, ou de álcalis com alumínio .

MÉTODO 4O hidrogênio pode ser preparado pela reação de hidretos salinos (iônicos) com água.

LiH+ H2O → LiOH+ H2

OUTROS MÉTODOS

Entre outros métodos para obtenção do hidrogênio, o mais conhecido e também mais pesquisado é a eletrólise da água.

PREPARAÇÃO DE HH EM LABORATÓRIO

HIDRETOS SALINOS• Os hidretos salinos são os hidretos

formados pelos elementos da família 1A e 2A. O hidrogênio comporta-se como um halogênio e recebe um elétron do metal. Ex: LiH, NaH, MgH2 e etc.

HIDRETO DE SÓDIO (NaH)

HIDRETOS METÁLICOS

• Formados pela combinação do hidrogênio com vários elementos dos grupos: 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9 ;10; 11; 12; lantanídeos e actinídeos.

HIDRETOS MOLECULARES

• H com elementos eletronegativos dos grupos III A ao VII A

ÁGUA•

Cada molécula de água estabelece quatro ligações de hidrogênio com as moléculas vizinhas, sendo portanto, muito intensas as forças que as mantêm unidas.

PONTES DE HIDROGÊNIO

• As pontes de hidrogênio constituem uma força de atração particularmente elevada entre as moléculas de água, inibindo a sua separação e “fuga” na forma de vapor.

• Sem as pontes de hidrogênio, a temperatura de ebulição da água poderia chegar a -80ºC, existindo na superfície terrestre somente na forma gasosa.

• A força combinada de muitas pontes de H pode ser grande.

APLICAÇÕES

• O hidrogênio pode ser usado tanto na geração de energia como nas mais diferentes áreas industriais: fabricação de margarina, tratamento de derivados de petróleo, produção de amônia para fertilizantes, na indústria metalúrgica, farmacêutica, etc.

CÉLULAS A COMBUSTÍVEL

• Uma célula de combustível é uma célula eletroquímica que converte continuamente a energia química de um combustível e de um oxidante em energia elétrica, através de um processo que envolve essencialmente um sistema elétrodo/eletrólito

Carro movido a célula combustível

O COMBUSTÍVEL DO FUTURO

BENEFÍCIOS AMBIENTAIS

• Emissão nula de CO2;• Por cada kg de hidrogênio utilizado em vez de

petróleo, 3kg de CO2 são evitados;• Eficiência 4 vezes superior ao motor de

combustão• Único resíduo é água potável;• Não há barulho no seu funcionamento.

VALORES

• Atualmente, a maneira economicamente mais viável para se produzir hidrogênio é pela reforma de vapor. De acordo com o Departamento de Energia dos Estados Unidos, em 1995 o custo estava em US$7,00 por gigajoule em plantas de grande escala.

• A produção de hidrogênio por eletrólise utilizando hidroeletricidade, considerando taxas de horários de baixo consumo, custa entre US$10,00 a US$20,00 por gigajoule

Obrigada !!!