2. ENTENDA O ASSUNTO
•O elemento HIDROGÊNIO;
•Métodos de produção;
•Utilização na indústria;
•Energia alternativa.
3. 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.
4. 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
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. ISÓTOPOS DO HIDROGÊNIO
• Na natureza, esse elemento ocorre em três formas
isotópicas:
• hidrogênio
• deutério
• trítio
9.
10. •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
11. HIDROGÊNIO MOLECULAR
H2
Em seu estado
molecular, H2 , como se
encontra na natureza, se
constitui de 2 átomos de
hidrogênio, ligados por
covalência.
12. 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.
13. PRODUÇÃO DO HIDROGÊNIO
MÉTODO 1:
C + H2O → CO + H2
CO + H2 + O2 → C ALOR + H2O + CO2
Dificuldade: difícil obter o H2 puro a partir do
gás de água, pois a remoção de CO é difícil.
14. 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 .
15. PRODUÇÃO DO HIDROGÊNIO
MÉTODO 3
Reação de ácidos diluídos com metais, ou de
álcalis com alumínio .
MÉTODO 4
O hidrogênio pode ser preparado pela reação
de hidretos salinos (iônicos) com água.
LiH+ H2O → LiOH+ H2
16. OUTROS MÉTODOS
Entre outros métodos para obtenção do
hidrogênio, o mais conhecido e também mais
pesquisado é a eletrólise da água.
18. 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)
19. 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.
21. ÁGUA
•
Cada molécula de água
estabelece quatro ligações de
hidrogênio com as moléculas
vizinhas, sendo portanto,
muito intensas as forças que as
mantêm unidas.
22. 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.
23. • A força combinada de muitas pontes de H pode
ser grande.
24. 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.
25. 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
29. 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.
30. 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
