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  • 2. Hidrogênio •Elemento mais abundante no universo Encontrado em minerais, oceanos e em todos os organismos vivos •Forma muitos compostos • Estrutura eletrônica mais simples de todos os elementos
  • 3. Hidrogênio • Posição incerta na Tabela Periódica 1. Colocado no topo dos metais alcalinos: possuir apenas um elétron de valência 2. Colocado acima dos halogênios: requer um elétron para completar sua camada de valência
  • 7. Propriedades Gerais Incolor, inodoro e insípido Muito inflamável com o ar ou halogênios Baixa densidade e muito difuso Molécula de H2 estável Insolúvel na água e outros solventes
  • 11. Usos do Hidrogênio Perspectivas futuras: Utilização em células a combustível Emprego de hidrogênio como vetor energético solucionaria alguns problemas causado pelo uso intensivo dos combustíveis fósseis Células a combustível: elemento essencial na economia do H2 Convertem eficientemente hidrogênio em eletricidade Atuação como armazenadores de energia
  • 12. Usos do Hidrogênio Perspectivas futuras: Utilização em células a combustível Ânodo Cátodo Membrana de permuta protônica O2 do ar Reações: H2 do tanque Exaustor Cátodo: 1/2O2 (g) + 2e-  O2Ânodo: H2 (g)  2H+ + 2eGlobal: O2- + 2H+  H2O (l) Corrente Elétrica
  • 13. Usos do Hidrogênio Perspectivas futuras: Utilização em células a combustível Aplicações em sistemas portáteis:
  • 14. Usos do Hidrogênio Perspectivas futuras: Utilização em células a combustível Aplicações em sistemas estacionários: Residencial: 1 – 10 kW Comercial: 250kW
  • 15. Usos do Hidrogênio Perspectivas futuras: Utilização em células a combustível Aplicações em veículos elétricos: Carro de marca OPEL (modelo Zafira) da General Motors apresentado na Feira de Hannover (2003) que usa como combustível o hidrogênio.
  • 16. Tipo AFC Alcalina Eletrólito KOH Íon de Transporte Temperatura (ºC) OH - 50 - 120 Combustível H2 PAFC (Ácido Fosfórico) Ácido Ortofosfórico H+ 180 - 210 PEMFC (Membrana Polimérica) Ácido Sulfônico em Polímero H+ 60 - 110 H2 DMFC (Metanol Direto) Ácido Sulfônico em Polímero H+ 45 - 100 Metanol CO3- 600 - 800 MCFC (Carbonato Fundido) SOFC (Óxido Sólido) Carbonatos de Li e K Zircônia estabilizada com Ytria O 2- 500 - 1000 Gás Natural ou H2 Gás Natural, Gás de Síntese, H2 Gás Natural, Gás de Síntese, H2
  • 19. Processos de Obtenção Ácidos diluídos com metais ou um álcali com alumínio (obtenção em laboratório).
  • 20. Processos de Obtenção K Ba Na Mg Al Zn Fe H Cu Hg Ag Au Reatividade crescente
  • 22. Eletrólise da Salmoura Salmoura: solução concentrada de cloreto de sódio 1. Purificação – pré-digestores adicionando a quente NaOH e Na2CO3 para precipitação do CaCO3 e Mg(OH)2. Adição de fécula de mandioca para facilitar a decantação desses precipitados 2. Neutralização – A solução da salmoura apresenta-se muito básica: ajuste do pH com HCl 3. Eletrólise – célula eletrolítica onde é aplicada uma corrente contínua o que provoca a reação nos eletrodos
  • 23. Reforma a Vapor da Nafta
  • 24. Reforma a Vapor da Nafta Nafta– fração líquida do petróleo, entre a gasolina e o querosene
  • 25. Reforma a Vapor da Nafta 1.Dessulfurização da nafta 2.Reação da nafta dessulfurizada com vapor 3.Redução do conteúdo de CO 4.Remoção de CO2 5.Metanação do CO e CO2
  • 26. Reforma a Vapor da Nafta
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  • 29. Reforma a Vapor da Nafta
  • 30. Reforma a Vapor da Nafta
  • 31. Reforma a Vapor da Nafta
  • 32. Vapor de água sobre coque aquecido C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) Essa reação já foi a fonte primária de H 2 e pode tornar-se importante novamente quando os hidrocarbonetos naturais se esgotarem Reação de Deslocamento: CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)
  • 33. Oxidação Parcial de Hidrocarbonetos 2CH4 (g) + O2 (g) 2CO (g) + 4 H2 (g) • Utiliza oxigênio no lugar do vapor • Produz menos hidrogênio que a reforma a vapor do gás natural Reação de Deslocamento: CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)
  • 34. Ligação de Hidrogênio  Interação dipolo-dipolo  Ocorre entre moléculas que têm hidrogênio ligado a átomos eletronegativos, como nitrogênio, oxigênio e flúor.
  • 35. Ligação de Hidrogênio Devido grande diferença de eletronegatividade entre o H e um dos elementos eletronegativo, o hidrogênio terá uma carga parcial positiva e será atraído pelo oxigênio, que terá uma carga parcial negativa.
  • 37. Ligação de Hidrogênio Efeito das ligações de H sobre algumas propriedades físicas:  Ponto de Fusão  Ponto de Ebulição  Entalpia de Vaporização  Entalpia de Ebulição
  • 38. Ligação de Hidrogênio O papel absorve água porque as moléculas da celulose contém grupos -OH e, portanto, formam pontes de hidrogênio com a água. Moléculas de polietileno de alta densidade (PEAD), utilizada para produção de plástico, não forma ligação de hidrogênio. É um material impermeável a água.
  • 39. Propriedades Especiais para a H2O A tensão superficial da água: As moléculas da superfície são atraídas apenas para dentro no sentido das moléculas volumosas e para o lado. Essa desigualdade de atrações na superfície cria uma força sobre essas moléculas e provoca a contração do líquido, causando a chamada tensão superficial, que funciona como uma fina camada, ou como se fosse uma fina membrana elástica na superfície da água.
  • 40. Propriedades Especiais para a H2O O gelo flutua sobre a água líquida: isto porque a densidade do estado sólido, na água, é menor do que no estado líquido.  As moléculas no sólido são mais densamente empacotadas do que no líquido, e portanto são mais densos  No gelo as moléculas de águas são ordenadas como um hexágono regular aberto para otimizar as ligações de hidrogênio  Devido ao aumento da distância entre as moléculas, cria-se uma estrutura menos densa que a água
  • 42. Propriedades Especiais para a H2O Cristais de Gelo
  • 43. Propriedades Especiais para a H2O Solubilização de alguns sólidos