Como coletar hidrogênio?

Para coletar hidrogênio com deslocamento de água, você deve misturar um ácido forte, como o cloreto de hidrogênio, com um metal ativo, como o magnésio ou o zinco. Por segurança, coloque um jaleco, luvas, sapatos fechados e proteção para os olhos e, em seguida, adicione o metal ao ácido em um frasco Erlenmeyer. Conforme a reação ocorre, você será capaz de coletar o hidrogênio que se forma usando um tubo de plástico para conectar seu frasco a um tubo de ensaio submerso de cabeça para baixo na água. Quando o tubo de ensaio se enche de ar, você pode removê-lo da água sem perder hidrogênio, desde que o mantenha voltado para baixo. Para obter mais dicas de nosso coautor de Ciência, como como coletar hidrogênio por meio da eletrólise, continue lendo!

Para coletar o gás hidrogênio por meio da eletrólise
Para coletar o gás hidrogênio por meio da eletrólise, você precisará de uma bateria de 9 volts, um lápis, dois tubos de ensaio, um recipiente de plástico, água, bicarbonato de sódio, dois elásticos grandes (opcional) e um clipe de bateria com grampos na extremidade.

O hidrogênio é o elemento mais leve e tem muitos usos industriais, incluindo a criação de gorduras hidrogenadas para uso na cozinha e a produção de hidrocarbonetos a partir do carvão. É uma parte essencial das moléculas de água e pode ser separada com uma pequena quantidade de eletricidade. Você também pode produzir gás hidrogênio usando alguns metais ativos e ácidos fortes. Ambos os métodos são relativamente simples e permitem coletar gás hidrogênio.

Método 1 de 2: usando deslocamento de água com metais ativos

  1. 1
    Reúna os materiais necessários. Para coletar hidrogênio usando a reação de mistura de um ácido forte com um metal ativo, você precisará de: um frasco Erlenmeyer, uma rolha de borracha, tubo de plástico, água destilada, tubos de ensaio, um grande recipiente, ácido clorídrico 3 molar (HCl) e pelotas de magnésio ou zinco.
    • Um Erlenmeyer é um frasco de vidro de fundo cônico e gargalo cilíndrico.
    • A rolha de borracha é para o topo do frasco e precisa ter um orifício no meio para a passagem do tubo.
    • Magnésio ou zinco funcionarão para este experimento, você não precisa de ambos.
    • Alguns desses suprimentos podem precisar ser comprados online ou em uma loja de suprimentos de laboratório.
  2. 2
    Use equipamento de proteção adequado. Ao trabalhar com um ácido forte como o ácido clorídrico, certifique-se de tomar as devidas precauções de segurança. O uso de jaleco, luvas, sapatos fechados e proteção para os olhos são essenciais.
    • Os óculos devem envolver os lados dos olhos para protegê- los de respingos.
    • Use luvas adequadas para manter uma boa destreza de mãos e dedos.
  3. 3
    Prepare a configuração experimental. Insira uma extremidade do tubo no orifício da rolha de borracha. Você deseja que o tubo atravesse a rolha de borracha e fique ligeiramente saliente na extremidade. Encha o recipiente grande com água e coloque a extremidade livre do tubo na água. Quando o experimento começar, você colocará a rolha de borracha no frasco Erlenmeyer.
    • Deixe essas peças de lado até que esteja pronto para usá-las.
  4. 4
    Mergulhe o tubo de ensaio na água. Pegue pelo menos um tubo de ensaio (você pode usar mais se quiser coletar mais hidrogênio) e mergulhe-o na água. Incline o tubo para que todas as bolhas de ar possam escapar. Coloque o tubo em cima do tubo submerso preso à rolha de borracha na extremidade oposta.
    • É essencial que todas as bolhas de ar sejam removidas do tubo antes de você começar. Caso contrário, o gás coletado no tubo será mais do que apenas hidrogênio.
    Se você deseja apenas coletar hidrogênio usando o método de eletrólise
    Se você deseja apenas coletar hidrogênio usando o método de eletrólise, pode usar um tubo de ensaio.
  5. 5
    Adicione ácido clorídrico ao frasco erlenmeyer. Adicione ácido clorídrico suficiente para encher o frasco até a metade. Cerca de 100 mL devem ser suficientes. Certifique-se de que o frasco está limpo e seco antes de adicionar o ácido. Use luvas de borracha e tenha cuidado ao encher o frasco.
    • Tome cuidado para não derramar água no ácido. Água adicionada ao ácido pode causar explosão e ferimentos.
  6. 6
    Comece a reação química adicionando grânulos de metal ao hcl. Adicione um punhado de pelotas de zinco ou magnésio ao ácido clorídrico do frasco. A quantidade exata que você coloca não é importante, mas um pequeno punhado deve ser suficiente para iniciar a reação.
    • Após adicionar os pellets, coloque a rolha no frasco para que o sistema seja fechado.
  7. 7
    Colete o hidrogênio em um tubo de ensaio submerso. Conforme o metal reage com o ácido, o gás hidrogênio é produzido. Este hidrogênio viaja para o topo do frasco, através do tubo e para o tubo de ensaio submerso na água. O gás irá deslocar a água e você deverá ver uma bolha se formar no topo do tubo de ensaio.
    • Quando o tubo de ensaio se encher de hidrogênio, mergulhe outro tubo com água e coloque-o sobre o tubo. Você pode coletar tanto hidrogênio quanto é produzido por sua reação.
    • Mantenha os tubos de ensaio voltados para baixo para evitar que o gás hidrogênio escape para o ar.
  8. 8
    Confirme se o gás é hidrogênio. Para confirmar que o gás é hidrogênio, você pode fazer o que é chamado de teste de tala. Acenda um fósforo e segure-o embaixo do tubo. Você ouvirá um "estouro" ou um som agudo, indicando que o hidrogênio está presente.

Método 2 de 2: usando eletrólise

  1. 1
    Reúna os materiais necessários. Neste experimento, você usará eletricidade para separar os gases de hidrogênio e oxigênio das moléculas de água. Para coletar o gás hidrogênio por meio da eletrólise, você precisará de uma bateria de 9 volts, um lápis, dois tubos de ensaio, um recipiente de plástico, água, bicarbonato de sódio, dois elásticos grandes (opcional) e um clipe de bateria com grampos na extremidade.
    • O lápis deve conter grafite para que funcione. Um lápis número 2 é perfeito. Dois pequenos pedaços de grafite também servirão para isso.
    • Um pequeno recipiente ou tigela de armazenamento de alimentos é suficiente.
    • Certifique-se de que o clipe da bateria pode caber em uma bateria de 9 volts e que tem um fio vermelho e preto com pinças de crocodilo na extremidade. Esses grampos serão usados para conectar seu sistema à bateria.
  2. 2
    Remova a borracha do lápis e quebre o lápis ao meio. Você precisa de dois pedaços de grafite, um para o lado positivo da bateria e para o lado negativo da bateria. Afie ambas as pontas de cada pedaço do lápis em uma ponta. Certifique-se de que o grafite está bem exposto.
    • Esta etapa pode ser ignorada se você já tiver duas peças de grafite puro.
    Pegue pelo menos um tubo de ensaio (você pode usar mais se quiser coletar mais hidrogênio)
    Pegue pelo menos um tubo de ensaio (você pode usar mais se quiser coletar mais hidrogênio) e mergulhe-o na água.
  3. 3
    Enrole 2 elásticos ao redor do recipiente em forma de x. Esta etapa é opcional, mas é uma maneira fácil de manter os tubos de ensaio no lugar enquanto o experimento está sendo executado. Estique um elástico sobre o recipiente e estique um segundo elástico sobre ele de modo que cruze sobre o primeiro, formando um X.
    • Se você não usar elásticos, certifique-se de prender os tubos de ensaio com fita ou barbante para que fiquem de cabeça para baixo durante o experimento.
  4. 4
    Faça uma solução de bicarbonato de sódio e água. Dissolver o bicarbonato de sódio na água ajudará a conduzir a eletricidade no sistema. A quantidade exata de bicarbonato de sódio adicionada não é importante, mas cerca de 1 colher de chá por 1 xícara de água deve ser suficiente. Mexa até dissolver completamente.
    • Use água morna para acelerar a dissolução do bicarbonato de sódio.
  5. 5
    Encha o recipiente de plástico e os tubos de ensaio com a solução de bicarbonato de sódio. O recipiente deve ser grande o suficiente para conter os dois tubos de ensaio. Adicione o suficiente da solução para encher o recipiente cerca de três quartos. Mergulhe os tubos de ensaio na solução do recipiente e vire-os de cabeça para baixo. Coloque cada tubo na cruz do elástico X para prendê-lo no lugar.
    • É muito importante que ambos os tubos de ensaio estejam completamente cheios de água e não permaneçam bolhas de ar.
  6. 6
    Prenda as pinças jacaré na grafite. Pegue uma braçadeira do clipe da bateria e prenda-a na ponta de um dos lápis. Certifique-se de que está tocando o máximo possível no grafite. Faça o mesmo com a pinça jacaré restante e o pedaço de lápis.
    • Um lápis deve ser colocado na pinça vermelha e um lápis na pinça preta.
  7. 7
    Deslize a ponta solta do lápis no tubo de ensaio. Mantendo o tubo de ensaio completamente submerso, incline-o levemente para que você possa deslizar a ponta solta do lápis para dentro do tubo. Repita este processo com o outro lápis e o outro tubo de ensaio.
    • Neste ponto, tudo deve estar debaixo d'água e deve haver um lápis dentro de cada tubo de ensaio.
    • Mantenha a extremidade do clipe da bateria que se conecta à bateria fora da água.
    Para coletar hidrogênio com deslocamento de água
    Para coletar hidrogênio com deslocamento de água, você deve misturar um ácido forte, como o cloreto de hidrogênio, com um metal ativo, como o magnésio ou o zinco.
  8. 8
    Prenda o clipe da bateria à bateria de 9 volts. Com tudo configurado, agora você está pronto para aplicar a eletricidade fornecida pela bateria de 9 volts. A extremidade do clipe da bateria deve ficar para fora do recipiente, portanto, basta prender a bateria no lugar. Assim que a bateria estiver conectada, você deverá notar bolhas subindo do final do grafite e flutuando para o topo de cada tubo de ensaio.
    • Se você não vir bolhas produzidas, certifique-se de que as pinças jacaré estejam firmemente presas ao grafite do lápis. Além disso, verifique se a bateria está totalmente carregada.
    • O tubo de ensaio com o fio negativo preso ao lápis estará produzindo hidrogênio, enquanto o tubo de ensaio preso ao fio positivo da bateria estará produzindo oxigênio.
  9. 9
    Colete o hidrogênio e o oxigênio nos dois tubos de ensaio até que você tenha alguns centímetros de gás em cada tubo. Lembre-se, o tubo conectado à extremidade negativa da bateria terá o hidrogênio e o oxigênio estará no tubo conectado à extremidade positiva. Remova os tubos de ensaio do frasco, um de cada vez. Mantenha-os de cabeça para baixo e deixe a água escorrer. O gás nos tubos permanecerá, embora você não possa vê-lo.
  10. 10
    Teste a presença de hidrogênio. Você pode testar a presença de hidrogênio riscando um fósforo e segurando a chama contra o gás. Ele fará um som de "pop estridente" muito distinto se for hidrogênio. Você também pode usar uma vela acesa em vez de um fósforo.
    • Para testar o oxigênio no tubo de ensaio que foi conectado ao lado positivo da fonte de energia, apague um fósforo aceso (ou vela) e coloque a extremidade ainda brilhante sob o tubo de ensaio. Se a vela reacender, o oxigênio está presente.

Avisos

  • Cuidado com o hidrogênio puro. É altamente explosivo quando misturado com o ar.
  • Certifique-se de que todo o outro ar foi removido do equipamento no qual você está coletando hidrogênio.

Perguntas e respostas

  • Por que o hidrogênio se acumula no tubo negativo
    Devido à forma como as moléculas de água compartilham elétrons, os átomos de hidrogênio são carregados positivamente e os átomos de oxigênio negativamente. Ao extrair os gases, o hidrogênio carregado positivamente será atraído para o tubo negativo, enquanto o oxigênio carregado negativamente será atraído para o tubo positivo.
  • esta é a forma líquida do hidrogênio?
    Não - o hidrogênio neste experimento será gasoso
  • Por que o gás não escapou do meu tubo coletor de gás?
    É o hidrogênio, um gás mais leve do que todos os outros, inclusive o hélio, o que significa que ficará no tubo de ensaio enquanto a extremidade fechada do tubo estiver no topo porque os outros gases o deslocam. A razão de usarmos hélio em vez de hidrogênio é que ele não é inflamável. Isso se deve ao fato de ser um gás nobre (possui uma camada de valência completa de 8 elétrons) e, portanto, não reativo.
  • O gás seria muito inflamável?
    sim. Veja o desastre de Hindenburg no YouTube. Os zepelins usavam hidrogênio por ser o gás mais leve e bastante fácil de obter. É também por isso que alguns fabricantes de automóveis estão trabalhando em carros movidos a hidrogênio.
  • Quanto hidrogênio pode ser coletado com esse experimento simples de eletrólise? E qual seria a pressão do gás hidrogênio?
    Depende. A taxa de reação (divisão da água) é baseada na amperagem da bateria e no tempo restante para reagir. Normalmente, o hidrogênio estaria próximo à pressão ao nível do mar, a menos que você fizesse o experimento em um ambiente muito quente ou frio.
  • Preciso de dois tubos de ensaio se quiser coletar apenas hidrogênio?
    Se você deseja apenas coletar hidrogênio usando o método de eletrólise, pode usar um tubo de ensaio. Certifique-se de que o tubo que você está usando está conectado ao lado negativo da bateria.
Perguntas não respondidas
  • Como faço para liquidificar o hidrogênio?

Comentários (4)

  • epedrosa
    Isso me ajudou com meu experimento de hidroeletrólise. Obrigada!
  • duanewelch
    Ajudou muito porque parece que esqueci disso desde a minha aula de química.
  • lourencocesar
    A natureza profunda me ajudou.
  • goncalvesfreder
    Ajuda a ter as fotos!
Artigos relacionados
  1. Como ensinar inglês na China?
  2. Como fazer divisão?
  3. Como encorajar alguém que foi reprovado em um exame ou teste?
  4. Como aquecer a água para um sistema de caldeira usando energia solar?
  5. Como resolver um circuito em série?
  6. Como identificar pinheiros?
FacebookTwitterInstagramPinterestLinkedInGoogle+YoutubeRedditDribbbleBehanceGithubCodePenWhatsappEmail