Universidade Federal da ParaíbaCentro de Ciências Exatas e da NaturezaDepartamento de QuímicaProf. Dr. Ary da Silva Maia
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Out/2009Out/2009 22Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
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.
Na crosta terrestre: presente nos minerais, nos oceanos e em todas as coisas vivas.
Out/2009Out/2009 33Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
O ÁTOMO DE HIDROGÊNIOO ÁTOMO DE HIDROGÊNIO
Out/2009Out/2009 44Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
A estrutura atômica do hidrogênio, a mais simples de todos os elementos químicos, apresenta um próton no núcleo, e um elétron, na camada externa.
Out/2009Out/2009 55Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Em algumas Tabelas Periódicas se encontra na Família 1 (metais alcalinos), mas existe uma controvérsia quanto a sua real posição.
Out/2009Out/2009 66Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Semelhanças Não semelhanças
Grupo 1 Metais Alcalinos
•Forma cátion monopositivo H+
•Tem um único elétron s
•É um ametal•Não reage com água
Grupo 17Halogênios
•É um ametal•Forma moléculas diatômicas H2
•Forma ânions mononegativos H-
•H- é instável e reativo• H2 é relativamente não reativo com ligação forte
Out/2009Out/2009 77Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
PROPRIEDADES NUCLEARESPROPRIEDADES NUCLEARES
Há 3 isótopos de hidrogênio:
1. Próprio hidrogênio (1H) ou (H)
2. Deutério (2H) ou (D)
3. Trítio (3H) ou (T)
OBS!! Somente o Trítio é radioativo
Out/2009Out/2009 88Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Out/2009Out/2009 99Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
ÁTOMOS DE HIDROGÊNIO E ÁTOMOS DE HIDROGÊNIO E ÍONSÍONS
Energia de Ionização do H = 1310 KJ/mol
Afinidade Eletrônica do H = 77 KJ/mol
Eletronegatividade do H = 2,2 (próximo ao C)
Out/2009Out/2009 1010Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
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 ao ganhar um elétron forma o ânion hidreto H─, presente apenas em combinações com metais alcalinos e acalinos-terrosos.
Out/2009Out/2009 1111Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Na maioria dos compostos o H apresenta carga + 1
Ex: HCl, H2O H = +1 ou (H+).
O átomo de H forma compostos com os metais (preferencialmente Grupos 1 e 2) que são chamados de “hidretos metálicos”
Ex: NaH, AlH3 H = -1 ou (H-)
Out/2009Out/2009 1212Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
HIDROGÊNIO MOLECULAR HIDROGÊNIO MOLECULAR (H(H22))
Out/2009Out/2009 1313Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Em seu estado molecular, H2, constitui-se de dois átomos de hidrogênio, ligados por uma ligação covalente simples
Out/2009Out/2009 1414Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
PROPRIEDADES DO HIDROGÊNIO PROPRIEDADES DO HIDROGÊNIO MOLECULAR (HMOLECULAR (H22))
O comprimento da ligação H─H é curta: 0,74 Å
Out/2009Out/2009 1515Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Forças de atração entre as moléculas vizinhas são pequenas.
O hidrogênio molecular, é o gás mais leve que se conhece, é incolor, inodoro, insípido e insolúvel em água.
Sua densidade é 14 vezes menor que a do ar.
Out/2009Out/2009 1616Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
PRODUÇÃO DO HH22
Grande parte do hidrogênio (H2) para indústria é produzido pela reação, a alta temperatura, do H2O com o CH4.
CH4 (g) + H2O (g) → CO (g) + 3 H2 (g) à 1000ºC
Out/2009Out/2009 1717Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Entre outros métodos para obtenção do hidrogênio, o mais conhecido e também mais pesquisado é a eletrólise da água.
Out/2009Out/2009 1818Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
UTILIZAÇÃO DO HUTILIZAÇÃO DO H22
As aplicações do hidrogênio estão desde o processamento de hidrocarbonetos combustíveis, até a síntese da amônia
Out/2009Out/2009 1919Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
HIDROGÊNIO: O HIDROGÊNIO: O COMBUSTÍVEL DO FUTUROCOMBUSTÍVEL DO FUTURO
Out/2009Out/2009 2020Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Desde o início do século XIX, os cientistas identificaram o hidrogênio como uma fonte potencial de combustível.
Os usos atuais do hidrogênio incluem processos industriais, combustível para foguetes e propulsão para cápsulas espaciais.
Quando produzido de fontes e tecnologias renováveis, como hidráulica, solar ou eólica, o hidrogênio torna-se um combustível renovável.
Out/2009Out/2009 2121Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Out/2009Out/2009 2222Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Out/2009Out/2009 2323Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
CÉLULAS A COMBUSTÍVELCÉLULAS A COMBUSTÍVELDispositivo eletroquímico que converte energia
química em eletricidade e calor
Out/2009Out/2009 2424Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Dentro da célula a combustível, o gás hidrogênio pressurizado é bombeado para o terminal negativo, o ânodo. O gás é forçado a atravessar o catalisador. Out/2009Out/2009 2525Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Quando a molécula de hidrogênio entra em contato com o catalisador, ela se separa em dois íons de hidrogênio (H+) e dois elétrons (e-). Out/2009Out/2009 2626Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
O oxigênio (O2), retirado do ar, entra na célula a combustível pelo terminal positivo, o cátodo. O gás é forçado a se dispersar no catalisador. Out/2009Out/2009 2727Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
O catalisador separa a molécula de oxigênio em dois átomos de oxigênio.Cada átomo de oxigênio atrai dois íons H+ através do eletrólito. Estes dois íons H+ combinam com o átomo de oxigênio para formar a molécula de água (H2O). Nesta reação, uma certa quantidade de calor é liberada.
Out/2009Out/2009 2828Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Out/2009Out/2009 2929Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
BENEFÍCIOS AMBIENTAISBENEFÍCIOS AMBIENTAIS
Emissão nula de CO2
Por cada kg de hidrogênio utilizado (no lugar de petróleo) 3 kg de CO2 são evitados.
Eficiência 4 vezes superior ao motor de combustão
Único resíduo é água potável Não há barulho no seu funcionamento
Out/2009Out/2009 3030Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
REAÇÕES DO HIDROGÊNIO REAÇÕES DO HIDROGÊNIO (H(H22))
Out/2009Out/2009 3131Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Reage muito lentamente com a maioria dos outros elementos.
Energia para quebrar a ligação H─H é muito alta.
Condições Especiais!!!!!!
Out/2009Out/2009 3232Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
DISSOCIAÇÃO (QUEBRA) SOBRE DISSOCIAÇÃO (QUEBRA) SOBRE UMA SUPERFÍCIE METÁLICAUMA SUPERFÍCIE METÁLICA
Out/2009Out/2009 3333Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
COORDENAÇÃO (LIGAÇÃO) AO COORDENAÇÃO (LIGAÇÃO) AO ÁTOMO DE IRÍDIO (Ir)ÁTOMO DE IRÍDIO (Ir)
Out/2009Out/2009 3434Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
CLASSIFICAÇÃO DOS CLASSIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS DE HIDROGÊNIOCOMPOSTOS DE HIDROGÊNIO
1. Compostos Moleculares
2. Hidretos Salinos
3. Hidretos Metálicos
Out/2009Out/2009 3535Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Out/2009Out/2009 3636Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
1 - COMPOSTOS 1 - COMPOSTOS MOLECULARESMOLECULARES
Out/2009Out/2009 3737Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
H com elementos eletronegativos dos grupos 13 ao 17.
H2O NH3 CH4
Out/2009Out/2009 3838Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
ÁGUAÁGUA
Out/2009Out/2009 3939Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
A água tem uma estrutura molecular simples. Ela é composta de um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio. Cada átomo de hidrogênio liga-se covalentemente ao átomo de oxigênio, compartilhando com ele um par de elétrons.
O oxigênio também tem um par de elétrons não compartilhados. Assim, há 4 pares de elétrons em torno do átomo de oxigênio, dois deles envolvidos nas ligações covalentes com o hidrogênio e dois pares não-compartilhados no outro lado do átomo de oxigênio.
Out/2009Out/2009 4040Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
O─H são ligações covalentes
Out/2009Out/2009 4141Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIOLIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
H ligado ao F, O e N
Influenciam em muitas propriedades: principalmente nos pontos de ebulição dos compostos
Out/2009Out/2009 4242Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Cada molécula de água estabelece quatro ligações de hidrogênio com as moléculas vizinhas, sendo, portanto,muito intensas as forças que as mantêm unidas.
Out/2009Out/2009 4343Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
A força combinada de muitas ligações de H pode ser grande.
Out/2009Out/2009 4444Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
PROPRIEDADES FÍSICAS E PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DA ÁGUAQUÍMICAS DA ÁGUA
Out/2009Out/2009 4545Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
ESTADO FÍSICOESTADO FÍSICO
Metano (MM=16), o etano (MM=30), o
propano (MM=44), a amônia (MM=17), o
dióxido de carbono (MM=44) são todos
gases a 25 ºC .
No entanto, a água (MM=18) a esta
temperatura é um líquido.
Out/2009Out/2009 4646Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
DENSIDADEDENSIDADEOs sólidos são, geralmente, mais compactos que os líquidos e os gases. Com o aumento da temperatura da substância, a sua densidade decresce, em geral.
A água líquida é a única substância comum que se expande quando congela.
Na fase sólida (gelo) a água apresenta uma estrutura bem ordenada, aberta e muito estável.
Out/2009Out/2009 4747Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
SÓ
LID
O LÍQ
UID
O
Out/2009Out/2009 4848Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
PONTO DE EBULIÇÃOPONTO DE EBULIÇÃO
As ligações 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 ligações de hidrogênio, a temperatura de ebulição da água poderia chegar a -80ºC, existindo na superfície terrestre somente na forma gasosa.
Out/2009Out/2009 4949Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Out/2009Out/2009 5050Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Out/2009Out/2009 5151Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
AMÔNIA (NHAMÔNIA (NH33)) O amoníaco, gás amoníaco ou amônia
é um composto químico cuja molécula é constituída por um átomo de Nitrogênio (N) e três átomos de Hidrogênio (H) de fórmula molecular (NH3), cuja formula estrutural é:
Out/2009Out/2009 5252Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
OBTENÇÃO DA AMÔNIAOBTENÇÃO DA AMÔNIA
Atualmente o processo de Haber-Bosch (cujo desenvolvimento valeu a Fritz Haber e a Carl Bosch o Prêmio Nobel da Química de 1918 e 1931, respectivamente) é o mais importante método de obtenção da amônia. Neste processo os gases nitrogênio e hidrogênio são combinados diretamente a uma pressão de 200 atm e temperatura de 500ºC, utilizando o ferro como catalisador.
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 ( g )Out/2009Out/2009 5353Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
APLICAÇÕES DA AMÔNIAAPLICAÇÕES DA AMÔNIA
A amônia e seus derivados uréia, nitrato de amônio e outros são usados na agricultura como fertilizantes.
Também é componente de vários produtos de limpeza.
Out/2009Out/2009 5454Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
FERTILIZANTES NITROGENADOSFERTILIZANTES NITROGENADOS Fertilizantes ou adubos são compostos
químicos que visam suprir as deficiências em substâncias vitais à sobrevivência dos vegetais. São aplicados na agricultura com o intuito de melhorar a produção.
O nitrogênio é essencial para o crescimento das plantas, particularmente das folhas, já que ele é um constituinte dos aminoácidos e das proteínas, necessárias para a produção de novas células.
Out/2009Out/2009 5555Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Outra aplicação da amônia é o uso nos sistemas de refrigeração industrial, o que se chama refrigeração por amônia. Ela é usada na indústria de pescados, fábricas de gelo, laticínios e frigoríficos.
O poder refrigerante da amônia se deve ao fato dela ser um agente refrigerante, ou seja, uma substância que absorve grande quantidade de calor ao passar do estado líquido para o gasoso.
Out/2009Out/2009 5656Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
2 - HIDRETOS SALINOS2 - HIDRETOS SALINOS
Out/2009Out/2009 5757Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Os hidretos salinos são os hidretos formados pelos elementos dos grupos 1 e 2 (metais alcalinos e alcalinos terrosos). O hidrogênio comporta-se como um halogênio e recebe um elétron do metal
Ex: LiH, NaH, MgH2 etc
Out/2009Out/2009 5858Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
As evidências do caráter salino são basicamente:
Os hidretos iônicos quando fundidos conduzem corrente elétrica, por exemplo o hidreto de lítio P.F. = 691oC.
Submetidos a uma eletrólise, desprendem gás hidrogênio.
Out/2009Out/2009 5959Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
HIDRETO DE SÓDIO (NaH)
Out/2009Out/2009 6060Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
3 - HIDRETOS METÁLICOS3 - HIDRETOS METÁLICOS
Out/2009Out/2009 6161Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Compostos de H com metais dos Grupos 13, 14 e 15 e do bloco d
Out/2009Out/2009 6262Prof. Dr. Ary MaiaProf. Dr. Ary Maia
Top Related