Hidrogênio

O Hidrogênio é o elemento químico de menor massa atômica (1 u) e menor número atômico (Z=1) entre todos os elementos conhecidos até hoje. Diferentemente de todos os outros elementos, não apresenta similaridade com as características de nenhuma das famílias periódicas, ou seja, não pertence a nenhum grupo ou família da tabela.

Grande parte das tabelas periódicas posiciona o Hidrogênio na família IA (metais alcalinos), em virtude da semelhança em relação ao subnível mais energético do grupo, que é o s¹.

Distribuição eletrônica de um átomo de Hidrogênio

O Hidrogênio é o elemento químico mais abundante de todo o universo, já que é o combustível de toda estrela, como o sol. Na Terra, ele é o quarto mais abundante, perdendo apenas para o Oxigênio (1º lugar), Silício (2º lugar) e Alumínio (3º lugar).

De uma forma geral, participa da composição de diversos tipos de substâncias orgânicas e inorgânicas. Quando não participa de substâncias químicas, ele é encontrado exclusivamente na forma molecular (dois átomos de hidrogênio ligados por uma ligação covalente simples), cuja fórmula é H₂. Por isso, vamos dar ênfase nas características e propriedades do hidrogênio molecular, e não do hidrogênio atômico (isolado).

→ Características físicas do Hidrogênio

As características físicas do hidrogênio molecular são:

• Ponto de fusão: -259,2^oC;

• Ponto de ebulição: -252,9 ^oC;

• Em temperatura ambiente, é um gás;

• Por ser um gás, não pode ser visto;

• Pode tornar-se um cátion monovalente;

• Pode tornar-se um ânion monovalente;

• Não possui odor (inodoro);

• Suas moléculas são apolares;

• Suas moléculas interagem por meio de forças dipolo induzido.

→ Características químicas

a) Quanto à estabilidade atômica

A estabilidade do átomo de Hidrogênio é alcançada quando ele recebe um elétron na camada de valência. É um elemento químico que não se encaixa na classificação dos metais, ametais e gases nobres. Para estabilizar-se, realiza ligações iônicas ou covalentes.

• Nas ligações iônicas (interage exclusivamente com metais), ganha sempre um elétron do metal ao qual se liga;

  Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

• Nas ligações covalentes (interage com ametais ou com ele mesmo), realiza apenas uma ligação simples.

b) Capacidade de reagir quimicamente com outras substâncias

O hidrogênio molecular (H₂) possui grande afinidade química com diversos compostos, participando de reações como:

• Hidrogenação;

• Combustão;

• Simples troca.

→ Métodos de obtenção

O hidrogênio molecular pode ser obtido por meio de alguns processos químicos, a saber:

a) Simples troca entre metais e ácidos inorgânicos

Quando um ácido inorgânico reage com um metal, podemos ter a formação de hidrogênio molecular se o metal utilizado como reagente for menos eletropositivo do que o hidrogênio, o que pode ser constatado na ordem decrescente de eletropositividade abaixo:

Metais nobres < H < Metais não nobres < IIIA < IIA < IA

Assim, se o metal for mais eletropositivo, desloca o hidrogênio, ou seja, retira o hidrogênio do ácido, e interage com o ânion do ácido, saindo o hidrogênio na forma molecular (H₂), como na equação abaixo:

2 Al+ 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂

Exemplo: Hidratação do gás metano

Quando o gás metano é misturado com a água, e a mistura é aquecida a elevadas temperaturas (em torno de 1000^oC), o gás hidrogênio é produzido com monóxido de carbono ou dióxido de carbono:

CH₄ + H₂O → CO + H₂

CH₄ + H₂O → CO₂ + H₂

b) Hidratação do coque

Quando o carvão coque (subproduto do carvão mineral) é misturado com a água, também a elevadas temperaturas, temos a formação de monóxido de carbono e hidrogênio molecular:

C + H₂O→ CO + H₂

→ Utilizações

• Combustível para foguetes espaciais ou carros;

• Maçaricos de arco voltaico (utilizam energia elétrica) para cortar metais;

• Soldas;

• Sínteses orgânicas, mais precisamente em reações de hidrogenação de hidrocarbonetos, com exceção dos alcanos;

• Reações orgânicas que transformam gorduras em óleos vegetais;

• Produção de haletos de hidrogênio ou ácidos hidrogenados;

• Produção de hidretos metálicos, como o hidreto de sódio (NaH).

Por Me. Diogo Lopes Dias