O documento discute as propriedades do hidrogênio e sua obtenção em laboratório. Apresenta uma lista de exercícios sobre hidrogênio com questões sobre sua classificação na tabela periódica, métodos de preparação em laboratório, propriedades e aplicações.

1. Disciplina: Química Inorgânica Prof.: Selmo Almeida
LISTA DE EXERCÍCIO – Hidrogênio
1a Questão: Proponha razões a favor e contra a inclusão do hidrogênio em um
dos grupos de elementos representativos da Tabela Periódica.
Resp
O grupo dos metais alcalinos todos esses elementos possuem no subnível mais energético
apenas 1 elétron (ns1
). O hidrogênio encontra-se nessa família porque ele possui um elétron na
sua camada de valência, porém, suas características não se enquadram nesse e em nenhum outro
grupo da Tabela Periódica. Assim o Hidrogênio possui estrutura eletrônica de valência
semelhante (um elétron no nível mais externo –M e H+
). porém não é um metal, as
propriedades físicas e químicas diferem muito dos metais alcalinos. Precisa de um elétron
para alcançar a estrutura de um gás nobre, mas não é um halogênio e não tem
características oxidantes
2a Questão: Mostre um método conveniente de preparar hidrogênio em laboratório.
Resp
Método de Obtenção do gás Hidrogênio em laboratório
também um método conveniente para preparação em laboratório. No laboratório, o gás
H2 é normalmente preparado pela reacção de ácidos com metais tais, como o zinco, por
meio do aparelho de Kipp. Zn + 2 H+
→ Zn2+
+ H2
1- Adapta num kitassato em sua saída lateral, uma mangueira comprida de borracha
2- Coloca na entrada principal do kitassato uma rolha com um furo que tenha um
diâmetro que caiba a ponta de um funil de separação
3- Deixa uma bacia com água e uns tubos de ensaio numa distância que consiga colocar a
mangueira que sai do kitassato
4- Dentro do kitassato adiciona-se aproximadamente 3g de zinco (Zn) em pó
5- Adapta o funil de separação na rolha do kitassato obtendo um único sistema
6- Coloca a mangueira que sai do kitassato dentro da bacia com água
7- Dentro do funil de separação, adiciona-se 10 mL de HCl P.A.
8- Abre lentamente a torneira do funil de separação e faz o ácido entrar em contato com o
metal (pó de Zn)
9- A reação ocorrerá e imediatamente começa a produzir gás Hidrogênio
10- Com a mangueira embaixo d’agua na bacia verte um tubo de ensaio
11- Quando a água de dentro do tubo sair é sinal que coletou o gás.

2. 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 oxigénio 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
oxigénio para assistir à combustão, e então ambos os eletrodos 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 hidrogénio produzido) está entre 80 e 94%.[66]
2H2O(aq) → 2H2(g) + O2(g)
3a Questão: Um dos métodos laboratoriais de obtenção do hidrogênio é reagindo
a um metal com um ácido. Tendo como metal de partida Zn, Fe e Cu:
a) Podemos obter hidrogênio utilizando ácido clorídrico a partir de qual destes metais?
Resp
Reações entre ácidos e metais liberam gás hidrogênio, porém isso só é válido
quando o metal é mais reativo que o hidrogênio,
Os metais mais reativos são aqueles que tendem a perder elétrons, formando íons
positivos Portanto, o Zn é mais reativo que o hidrogênio, liberando gás hidrogênio na
reação que é muito rápida e exotérmica.
Seria o Zn é o mais reativo em seguida o Fe e o Cu é menos reativo , não reagiria
b) Podemos obter hidrogênio utilizando ácido nítrico?
Resp-
Não, o ácido nítrico concentrado ou diluído é um forte agente oxidante assim,
quando reage com metais ocorre a redução dos seus íons negativos, o metal é
oxidado e em vez de hidrogênio forma-se a água e não o gás hidrogênio

3. 4a Questão: Descreva os principais usos do hidrogênio.
Resp –
Utilizado na forma de gás e líquido por muitas indústrias , tais como a de petróleo e em
processos químicos na indústria de alimentos e de eletrônicos , pode atuar como agente redutor
levando à formação de metais a partir de reações de oxirredução com os compostos do
respectivo metal.
Alguns processos relevantes : Produção de anilina , Hidrogenação de óleos, produção de
margarina e produção de amônia e como combustível
5a Questão: Descreva as propriedades dos diferentes tipos ou classes de hidretos.
Resp
1.Hidretosmoleculares: compostosbináriosdeumelementogeralmente doblocop,excetoAl,Bi,Poegases
nobres,eohidrogênionaformade moléculas;
2. Hidretossalinos:sólidoscristalinosnãovoláteiseeletricamentenão-condutores.Metaisalcalinosealcalinos
terrosos,excetoBeeMg,que,juntamentecomoAl,CueZn,formamhidretosintermediários;
3. Hidretosmetálicos: sólidosnão-estequiométricosecondutoreselétricos.Elementosdosgrupos3,4,5,CrePd
6a Questão: Como as propriedades do H2O, NH3 e HF são influenciadas pela
formação de ligações de hidrogênio?
Resp
Espera-se que o composto mais leve que tenha o menor ponto de ebulição, no
entanto não é o que acontece com os compostos constituídos por H ligado a N , O
e F NH3 H2O e HF nessa série o composto mais leve é o que tem o ponto de
ebulição mais elevado contrariamente ao esperado com base na massa molar isso
significa que a atração intermoleculares nas moléculas desses compostos são mais
fortes do que das outras moléculas dos seus grupos. Outro fato é o ponto de ebulição
do HF ser menor do que o da H2O , uma vez que o F é mais eletronegativo que o
oxigênio , a justificativa é que cada molécula de água participa de 4 ligações de
Hidrogênio. Assim, força de uma ligação de hidrogênio é determinada pela
interação de Coulomb entre os pares de elétrons isolados do átomo eletronegativo
e o núcleo do átomo de hidrogênio

4. 7a Questão: A tabela abaixo apresenta os valores de pKa de hidretos de
elementos do bloco p:
Considerando a tendência observada na tabela, a acidez dos hidretos
aumenta nos:
(A) períodos, à medida que diminui a força da ligação química elemento-
hidrogênio.
(B) períodos, à medida que diminui a diferença de eletronegatividade elemento
hidrogênio.
(C) grupos, à medida que diminui a polarizabilidade da molécula.
(D) grupos, à medida que diminui a força da ligação química elemento-
hidrogênio.
(E) grupos, à medida que aumenta a diferença de eletronegatividade elemento
hidrogênio.
JUSTIFIQUE SUA RESPOSTA
Nos grupos ,como indicado na tabela os valores do PKa estão diminuindo o que significa que a
acidez está aumentando já que Pka e acidez são inversamente proporcionais, pode –se verificar
também que a medida que vai descendo , a eletronegatividade dos elementos ligados ao
hidrogênio vai diminuindo o que faz diminuir a força da ligação e assim fica mais fácil para o
hidrogênio ser liberado o H+
.

5. 8a Questão
Tendo em vista que alguns ácidos são melhores doadores de próton que outros, ao ordená-
los segundo essa habilidade, verifica-se que sua força depende da facilidade com que um
átomo de hidrogênio se ioniza em meio aquoso. Essa força, em uma molécula HX, é o
resultado da polaridade da ligação H – X, representada pelo momento de dipolo, da energia
dessa ligação e da estabilidade da base conjugada X−, formada durante a reação de HX com
a água.
Com base nessas informações e nos dados da tabela que apresenta algumas
propriedades físicas dos haletos de hidrogênio:
a) estabeleça uma relação entre a variação do momento de dipolo de HX com a
distância entre os átomos na ligação H – X e com a intensidade da carga elétrica
parcial sobre X, e a influência dessa relação sobre a força do ácido HX(aq).
Resp
Considerando os dados da tabela, pode-se concluir que o aumento do momento dedipolo de
HX está relacionado com a diminuição da distância entre os átomos na ligação H— X, com o
aumento da intensidade da carga elétrica parcial sobre X que cresce com o aumento da
diferença de eletronegatividade entre os átomos na ligação, o que influi na diminuição de
acidez de HX (aq) .
b) escreva as fórmulas moleculares que representam os ácidos HX(aq), em ordem
decrescente de força, e justifique a sua resposta com base na entalpia média
de ligação H – X.
Resp
Com base nos dados de entalpia média de ligação, a ordem decrescente de acidez de
HX(aq) é HI > HBr > HC HF, visto que, quanto menor a energia de ligação, maior a
facilidade com a qual o átomo de hidrogênio, na ligação H— X, se ioniza em meio aquoso.