HIDROGÊNIO

O hidrogênio é o primeiro elemento da Tabela Periódica e apresenta características únicas. O hidrogênio é bastante reativo. Por exemplo, ele queima no ar formando água, em uma reação com o oxigênio e libera grande quantidade de energia.

A estrutura do átomo de hidrogênio se assemelha de certo modo a dos metais alcalinos e também a dos halogênios. Em muitas reações os halogênios adquirem um elétron formando íons negativos. Não é típico do hidrogênio formar íon negativo, embora ele forme hidretos iônicos M⁺ H^- (por exemplo LiH e CaH₂) com alguns poucos elementos eletropositivos.

Em alguns aspectos, a estrutura do hidrogênio se assemelha a dos elementos do Grupo IV, já que ambos apresentam um nível eletrônico externo semipreenchido. Porém, é melhor considerarmos o hidrogênio como um elemento à parte.

ABUNDÂNCIA DO HIDROGÊNIO

O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo. O universo é constituído por 92% de hidrogênio, 7% de hélio e 1% de todos os outros elementos, segundo estimativas. No entanto, é pequena a abundância do hidrogênio na crosta terrestre. O hidrogênio é décimo elemento mais abundante na crosta terrestre (1.520 ppm ou 1,152% em peso). Ocorre também em grandes quantidades nas águas dos oceanos. 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.

OBTENÇÃO DO HIDROGÊNIO

O hidrogênio pode ser obtido por diversos métodos:

Método 1

É difícil obter o H₂ puro a partir do gás de água, pois a remoção de CO é difícil.

Método 2

Neste método o hidrogênio é obtido em grandes quantidades pelo processo de reformação a vapor. O hidrogênio obtido dessa maneira é 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^oC.

Método 3

Em refinarias de petróleo, misturas naturais de hidrocarbonetos de elevado peso molecular, como a nafta e óleo combustível, são submetidos ao processo de craqueamento para formar misturas de hidrocarbonetos de peso molecular menor, que podem ser usadas como gasolina. O hidrogênio é um subproduto desse processo.

Método 4

Hidrogênio muito puro (99,9%) é preparado por eletrólise de água ou de soluções de NaOH ou KOH (nestes últimos é mais usual). É um método bastante caro devido ao consumo elevado de energia elétrica.

Método 5

Uma grande quantidade de hidrogênio puro se forma como subproduto da indústria de cloro e álcalis, na qual soluções aquosas de NaCl sofrem eletrólise para formar NaOH, Cl₂ e H₂.

Método 6

O método comum de preparação de hidrogênio em laboratório é a reação de ácidos diluídos com metais, ou de álcalis com alumínio.

Método 7

O hidrogênio pode ser preparado pela reação de hidretos salinos (iônicos) com água.

ISÓTOPOS DE HIDROGÊNIO

O hidrogênio natural é constituído por três isótopos: o prótio que corresponde a 99,986 % ¹₁H, o deutério 0,014% do isótopo ²₁D e o trítio 7 x 10^-16% do isótopo ³₁T, sendo que as propriedades do hidrogênio são essencialmente as propriedades de seu isótopo mais leve.

USOS DO HIDROGÊNIO

- Em maçaricos oxigênio-hidrogênio para cortar ou soldar metais, pode-se chegar a temperatura de 3000^oC.
- Na produção de amônia na indústria pelo processo de Haber.
- Na hidrogenação de óleos vegetais com a obtenção de gorduras. Assim como é utilizado na produção de margarina, como mostra a reação abaixo:

+

H2

®

CH3.(CH2)n.CH2.CH2.COOH

- Usado também para reduzir nitrobenzeno à anilina (na indústria de corantes), e na redução catalítica do benzeno (a primeira etapa na produção do náilon-66)
- Na produção do metanol:

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