Preparação

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. No laboratório, o gás H2 é normalmente preparado pela reação de ácidos com metais tais, como o zinco, por meio do aparelho de Kipp.

Zn + 2 H+ → Zn2+ + H2

O alumínio também pode produzir H2 após tratamento com bases:

2 Al + 6 H2O + 2 OH- → 2 Al(OH)4- + 3 H2

A eletrólise da água é um método simples de produzir hidrogênio. Uma corrente elétrica de baixa voltagem corre através da água, e oxigênio gasoso forma-se no ânodo enquanto que hidrogênio gasoso forma-se no cátodo. Tipicamente, o cátodo é feito de platina ou outro metal inerte (geralmente platina ou grafite) quando se produz hidrogênio para armazenamento. Se, contudo, o gás destina-se a ser queimado no local, é desejável haver oxigênio para assistir à combustão, e então ambos os elétrodos podem ser feitos de metais inertes (eletrodos de ferro devem ser evitados, uma vez que eles consumiriam oxigênio ao sofrerem oxidação). A eficiência máxima teórica (eletricidade usada versus valor energético de hidrogênio produzido) está entre 80 e 94%. (KRUSE, 2002)

2H2O(aq) → 2H2(g) + O2(g)

Em 2007, descobriu-se que uma liga de alumínio e gálio em forma de pastilhas adicionada a água podia ser usada para gerar hidrogênio. O processo também produz alumina, mas o gálio, que previne a formação de uma película de óxido nas pastilhas, pode ser reutilizado. Isto tem potenciais implicações importantes para a economia baseada no hidrogênio, uma vez que ele pode ser produzido no local e não precisa ser transportado. (VENERE, 2007)

2.Objetivos

2.1 Objetivo Geral

• Preparar hidrogênio gasoso a partir de reações entre zinco e alumínio metálicos e soluções de ácido clorídrico e hidróxido de sódio.

2.2 Objetivos específicos

• Obter hidrogênio a partir de ácidos e bases na presença de um metal;

• Identificar as reações ocorridas;

• Observar o desprendimento do gás através da chama do fósforo.

3. Materiais e Métodos

Materiais

• Tubos de Ensaio

Reagentes

• Solução de NaOH 2,0 dm -3

• Solução de HCl 2,0 dm -3

• Zinco Metálico (Zn)

• Alumínio Metálico (Al)

Procedimento Experimental

1. Preparou-se 20 cm2 das soluções de NaOH e HCl de concentração 2,0 dm -3 cada.

2. Logo após foi acrescentado em dois tubos de ensaio 1,0g de zinco metálico, e em outros dois 1,0g de alumínio metálico.

3. Em um dos tubos contendo zinco, acrescentou-se cerca de 5 m3 da solução de HCl. No outro, acrescentou-se 5 m3 da solução de NaOH. O mesmo foi feito nos tubos contendo alumínio.

4. Observou-se atentamente cada tubo e anotou-se o que ocorreu.

5. Para observação do gás proveniente da reação entre o metal e o ácido, aproximou-se um fósforo aceso à boca do tubo.

4.Resultados e discussão

Reações das soluções de NaOH e HCl com os metais Zn e Al

Ao entrar em contato com a solução de NaOH 2,0 dm -3 , o alumínio metálico começou a reagir rapidamente, formando um complexo de Na e Al, e H2gasoso. A equação abaixo representa tal reação.

2 Al (s) + 2 NaOH (aq) + 6 H2O → 2 Na[ Al (OH)4 + 3H2 (g)

Quando em contato com a solução de HCl 2,0 dm -3, a reação ocorreu mais lentamente, mas pode-se observar a formação de gases no tubo de ensaio. A demora na reação entre o alumínio metálico e o ácido clorídrico se deve à formação de óxido de alumino, pois uma vez em contato com o ar o alumínio se oxida e forma tal óxido. A reação entre o alumínio metálico e o acido clorídrico é representada a seguir.

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

O zinco, quando em contato com a solução de HCl 2,0 dm -3, reagiu de forma menos vigorosa que o alumínio, uma vez que a capacidade de oxidar do zinco é menor que a do alumínio. Na presença da solução de hidróxido de sódio 2,0 dm -3 o zinco metálico não se observou formação de bolhas durante o experimento. O zinco é menos reativo que o sódio, portanto ele não consegue deslocá-lo para forma Zn(OH)2, não reagindo na presença desta base. A reação entre o zinco e o ácido clorídrico é representada a seguir:

Zn (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2 + H2

Observou-se nas reações dos ácidos, um pequeno estampido, quando aproximou-se um palito de fósforo em chama da extremidade do tubo simultaneamente, para comprovar a natureza do gás liberado nesta reação. O estampido deu-se por causa da queima do gás hidrogênio que tem caráter inflamável, e que foi liberado nessas reações. O estampido foi maior na reação com o HCl.

Os metais, como os elementos de transição dos grupos 8B e 1B, são muito estáveis e formam compostos com menos facilidade, e são chamados de metais nobres, porque apresentam baixa reatividade. Uma lista de metais dispostos em ordem decrescente de facilidade de oxidação é chamada de série de atividade. Os elementos abaixo do hidrogênio na série de atividade (como o cobre, por exemplo) não podem ser oxidados pelo H+, por isso a reação do ácido clorídrico com cobre não ocorreu.