Hidrogénio

De símbolo H, número atómico (Z: 1) e massa atómica Ar(H) = 1, a existência do hidrogénio na Natureza foi referida pela primeira vez por Robert Boyle, em 1671. Entretanto, foi o químico e físico inglês Henry Cavendish, em 1776, que o isolou ao estudar o «ar» e constatou que não era ar, mas sim uma substância nova e estabeleceu as suas propriedades.

O nome hidrogénio foi atribuído pelo francês Antoine Lavoisier, em 1783, quando o obteve pela primeira vez a partir da água. O nome hidrogénio provém do grego hydrogenes que significa gerar água, portanto, hidrogénio, segundo Lavoisier, quer dizer gerador de água. com efeito, o hidrogénio combinado com o oxigénio forma a água.

Ocorrência do hidrogénio na Natureza

O hidrogénio é o terceiro elemento químico mais abundante na Natureza e o mais leve de todos. Na sua ocorrência na forma livre, sob a forma de moléculas diatómicas (H₂), quase que não é encontrado na Terra, pois sendo mais leve que o ar, sobe para as camadas externas da atmosfera.

Quantidades insignificantes de hidrogénio desprendem-se juntamente com outros gases durante as explosões vulcânicas, bem como dos pops durante a exploração do petróleo. O Sol e as estrelas são formados por hidrogénio puro, admitindo-se que a iluminação e o aquecimento do Universo se devem à fusão termonuclear dos núcleos de hidrogénio.

No estado combinado, ou seja, ligado a outros elementos, aparece na maioria dos compostos: na água, nas bases, nos ácidos, nos compostos orgânicos, na argila, nos minerais e entra na composição de todos os organismos animais e vegetais.

Obtenção do hidrogénio no laboratório

No laboratório, o hidrogénio é obtido da reação de ácidos diluídos (soluções de ácidos com muita quantidade de água em relação ao soluto ácido) com metais.

Vamos a seguir descrever uma experiência que elucida o processo de obtenção do hidrogénio no laboratório.

A reação química que ocorreu pode ser traduzida pela seguinte equação química:

2HCl_(aq) + Zn_(s) → ZnCl_2 (aq) + H_2 (g)

Obtenção do hidrogénio na indústria

Na indústria, o objectivo é produzir grandes quantidades da substância desejada, dai que quando se fala de «quantidades industriais» significa obter quantidades enormes.

O hidrogénio obtém-se na indústria, principalmente, a partir do gás natural, em que se mistura o gás natural (CH₄) com a água e o oxigénio e se submete a elevadas temperaturas, cerca de 900 °C, em presença de catalisadores.

2CH_4 (g) + H₂O _(g) + O₂ → 6H_2 (g) + 2CO_2 (g)

Também se obtém o hidrogénio na indústria através do processo de electrólise da água. No entanto, dado o elevado custo em energia eléctrica, este método é pouco usado.

            _C.E.

2H₂O _(l) → 2H_2 (g) +  O_2 (g)          C.E. Corrente eléctrica

Propriedades físicas do hidrogénio

O hidrogénio é caracterizado por ser: um gás incolor (não tem cor), inodoro (não tem cheiro), insipido (não tem sabor). É menos denso que o ar, ou seja, mais leve, dai que na experiência descrita manteve-se o tubo de ensaio virado para baixo. É insolúvel em água, isto é, não se dissolve na água, é incomburente, ou seja, não alimenta as combustões e é um gás combustível, ou seja, arde com uma chama pálida e muito quente.

Propriedades químicas do hidrogénio

As propriedades químicas são características que estão ligadas à maneira como as substancias reagem. Portanto, com quem a substância reage e o que é que se forma.

Reacção do hidrogénio com o oxigénio

É uma reação que ocorre em condições especificas, portanto, não basta juntar o oxigénio e o hidrogénio para se formar a água. A equação química da reação é:

2H_2 (g) +  O_2 (g) → 2H₂O _(g)

Reacção do hidrogénio com óxidos metálicos

É também designada reacção de redução de óxidos dos metais, pois o hidrogénio tem tendência para retirar ou ganhar o oxigénio desses óxidos transformando-se em égua.

Tal como veremos adiante, o processo de perda de oxigénio pelo óxido chama-se redução e é causado pelo hidrogénio que «arranca» o oxigénio.

Exemplos

Na reacção do hidrogénio com o óxido de cobre (Il), o hidrogénio ganha o oxigénio face a perda que teve o CuO. A equação química da reacção é:

H_2 (g) + CuO _(s) → H₂O_(g) + Cu_(s)

                                                     Redução (perda de oxigénio)

Na reacção com o óxido de chumbo (Il), o hidrogénio ganha o oxigénio perdido pelo PbO (redução) e forma-se chumbo. A equação química da reacção é:

H_2 (g) + PbO _(s) → H₂O_(g) + Pb_(s)

                                                       Redução (perda de oxigénio)

Identificação do hidrogénio

Identificar uma substância significa reconhecê-la. Isso é possível com base nas suas características ou propriedades especificas.

O hidrogénio identifica-se através da sua combustibilidade violenta na presença do ar, acompanhada de um assobio característico. Existem muitos gases que ardem, contudo, o hidrogénio é o único que durante o seu ardor emite o assobio referido.

Aplicações do hidrogénio

O hidrogénio é usado:

• No faricob de margarina.
• Na purificação de produtos, nas refinarias de petróleo.
• No maçarico para soldadura de metais.
• Na produção de amoníaco (um importante fertilizante).
• Na produção de álcool.
• Como combustível em naves espaciais.

Fig. 23 – O hidrogénio é o combustível das naves espaciais.

leia também

Tipos de água

Bibliografia

AFONSO, Amadeu; DOMINGOS, Ernesto. Q8 – Química 8ª Classe. 2ª Edição. Texto Editores, Maputo, 2020.