UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN

Facultad de Ciencias QuímicasLICENCIADO EN QUÍMICA INDUSTRIAL

SEGUNDO SEMESTRE

QUÍMICA INORGÁNICAREPORTE DE PRÁCTICA 2HIDRÓGENO Y SUS PROPIEDADES

Grupo 01MOISÉS AVILA REHLAENDER

1720590

12 de febrero del 2015

PRÁCTICA 2Hidrógeno y sus propiedades

HIDRÓGENOObjetivo: Obtener hidrógeno, combinando metales con E° dereducción negativo y ácidos no oxidantes diluidos, observar ycomprobar sus propiedades.

Introducción

El hidrógeno es el elemento más ligero, como elemento librees escaso, existe combinado en muchos compuestos: agua,hidrocarburos, ácidos y bases y en numerosos compuestosorgánicos, constituyendo tejidos animales y vegetales, dealgunos de estos compuestos se separa fácilmente pero deotros no. En el laboratorio se puede obtener por acción demetales sobre agua, soluciones diluidas de ácidos y álcalis(en este último caso se usan metales cuyo hidróxidos seananfóteros). No todos los metales pueden liberar hidrógenomolecular, de estas soluciones, sólo aquellos que poseenvalores de E° RED negativo, son capaces de reducir el protón delos ácidos oxidantes en condiciones normales y producirhidrógeno molecular.

Algunas reacciones con sobre tensión se tienden apasivarse.

Los metales con E° más negativos, pueden liberarhidrógeno del agua.

El hidrógeno puede en intervenir en reacciones químicascomo oxidante y reductor.

El hidrógeno elemental se encuentra como hidrógenomolecular.

Obtención del hidrógeno a nivel industrial:

La electrólisis: es un proceso que consiste en ladescomposición del agua a través de la utilización de laelectricidad. Este proceso industrial tiene sus ventajas,

PRÁCTICA 2Hidrógeno y sus propiedades

pues es fácilmente adaptable ya sea para grandes o pequeñascantidades de gas, consiguiéndose un hidrógeno de granpureza. La electrolisis también posee la ventaja de podercombinarse y relacionarse de manera óptima con las energíasrenovables con el fin de producir H2.

2H+ + 2e- descarga eléctrica H2 ↑ Reducción

2OH- - 2e- descarga eléctrica ½ O2 + H2O Oxidación

Empresas productoras de hidrógeno:

Nombre de empresa y logo Descripción Accadue S.L Es la primera empresa

española especializada en eldesarrollo y la fabricaciónde equipos de electrolisisalcalina de alta eficiencia,enfocados a la producción dehidrógeno y oxígenopresurizados a partir deenergías renovables.

Air Liquide España

Air Liquide, líder mundialde los gases para laindustria, la salud y elmedio ambiente, estápresente en más de 80 paísesy cuenta con 46.200colaboradores. El oxígeno,el nitrógeno, el hidrógeno yotros gases están en elcorazón de la actividad delGrupo.

ATM SOLAR

La empresa AMT SOLAR sededica a los servicios deasesoramiento yplanificación en el sectorde las energías renovablesen España y en el mundo.Su ámbito de competenciaabarca los siguientesservicios:Energía Solar Fotovoltaica.Energía Eólica.Energía de BiomasaBiocombustible.Producción de hidrógeno.

PARTE EXPERIMENTAL

Material ReactivosTubos de ensayo (8) Fe(s)Gradilla Zn (s)Mechero HCl 6MVarilla “V” HNO3 2MTapón monohoradado HNO3 15MPapel parafil H2SO4 3MCápsula de porcelana (2) KMnO4

HCl 12MHCl 3M

PROCEDIMIENTO

1. 0.1g Fe +1mL HCl 6Mcalentar yobservar.

2. 0.1g Zn +1Ml HCl 3Mcalentarligeramentesi esnecesario yobservar.

3. 0.1g Cu +1mL HCl 3Mcalentar yobservar

4. 0.1g Cu + 1mL HNO3 2M calentar y observar.

5. 0.1g Cu + 1mL HNO3 15M, hacer en campana.

6. 1mL H2SO4 3M+ 3 gotas deKMnO4 0.1M +0.1g Zncalentar yobservar.

7. El tubo Bdeberácontener 2mLH2SO4 3M + 2gotas deKMnO4 0.1M.El tubo A2mL HCl 12My seagregarárápidamenteel Zn.

Resultados:

No. Reactivousado

Reacción química Observación

1 Fe, HCl6M

2Fe(s)+6HCl(ac) 2FeCl3(ac) + 3H2(g)↑

Al agregar el HCl 6Mal hierro cambio decolor cristalino averde amarillento,empezó a hacer unpequeño burbujeotranquilo. Alcalentarlo aceleró eldesprendimiento dehidrógeno.

2 Zn, HCl3M

Zn(s)+2HCl(ac) ZnCl2(ac)

+ H2(g)↑Al agregar el HCl alZn el ácido se hizoblanquecino einmediatamentecomienza el burbujeo.Al calentarlo burbujeomás rápido liberandomás rápido elhidrógeno. Después deun largo tiempo no sedisolviócompletamente, volvióa color cristalino ysiguió reaccionando.

3 Cu, HCl3M

Cu(s)+2HCl(ac) No Rx No presentó reacción.

4 Cu, HNO3

2M

3Cu(s)+8HNO3(ac) 3Cu(NO3)2(ac)

+H2O(ac)+2NO(g)

4NO(g)+O2(g) 2N2O3

N2O3 NO+NO2↑

Cambió a color azul y desprendió un gas con olor desagradable al calentarlo.

5 Cu, HNO3

15MCu(s)+HNO3(ac) Cu(NO3)2(ac)

+2H2O(ac)+2NO2(g)↑Inmediatamente al agregar la primera gota comenzó a reaccionar formando unburbujeo y soltando ungas de color amarillo y posterior mente el

cobre se tornó de color azul.

6H2SO4 3M,KMnO4

0.1M, Zn

2KMnO4+H2SO4 zn 2MnO2+K2SO4+2H+

+2SO2

H2SO4(ac)+Zn(s) ZnSO4(s) + H2↑

Al principio lacombinación de ácidosulfúrico ypermanganato depotasio y zinc comocatalizador, era decolor morado intenso.Al calentarlo fuecambiando a rojo, rojooscuro y finalmentecafé.

7

B: H2SO4,

KMnO40.1M.

A: HCl2M, Zn

2HCl(ac)+Zn(s) ZnCl2+H2(g)↑MnO4

- Mn2+

En el tubo Acombinamos zinc conácido clorhídricoconcentrado paraobtener hidrógeno. Loconectamos con unavarilla al tubo B quecontenía permanganatode potasio y ácidosulfúrico. Al calentarel tubo A hubo másliberación dehidrógeno, lo que hizoque al recibirlo eltubo B cambiara decolor morado aincoloro.

Discusión:

I. Obtuvimos hidrógeno a partir de la combinación de reactivosácido y metal.

II. Obtuvimos hidrógeno a partir de la combinación de un metal(Zn) con ácido (HCl) ya que éste es ácido no oxidante y elmetal con potencial de reducción es negativo lo que haceposible la reacción.

III. En esta reacción, el Cu tiene potencial de reducción positivolo que provocó que no hubiera reacción entre el ácido y elmetal.

IV. Aunque el potencial de reducción del Cu es positivo y que elHNO3 era oxidante, no tiene relación con lo anterior puestoque obtuvimos H2O.

V. A diferencia del anterior, éste reaccionó sin necesidad decalentar debido a que el HNO3 estaba concentrado.

VI. En éste experimento el resultado no fue el esperado ya que elKMnO4 estaba contaminado, esperábamos que al reaccionarcambiara a color entre amarillo y rojo pero quedó café.

VII. Por último, observamos el cambio de color morado intenso aincoloro de la solución de KMnO4 y H2SO4 puesto que no tuvimosninguna fuga y el hidrógeno fue conducido correctamente hastala solución que teníamos en el tubo de ensayo B lo que haceque el ión permanganato se reduzca.

Conclusión:

El método más básico a nivel laboratorio para la obtencióndel hidrógeno es a través de la combinación de un metal conE° de reducción negativo y un ácido no oxidante. A partir delexperimento 3 comprobamos que esto es cierto, ya que el Cu2+

(aq) + 2e- = Cu(s) = +0.34 V, al tener un valor de E° dereducción positivo no puede formar hidrógeno molecular.

Las características sobresalientes del hidrógeno son:

En su estado elemental se encuentra como H2 (g).

El hidrógeno puede intervenir en reacciones químicascomo oxidante y reductor.

Tiene demasiados usos y aplicaciones. Se quema con el oxígeno.

Referencias bibliográficas:

1.Brown, T. L., Le May, B. E. Bursten. (2009) Química, laciencia central. México. Prentice Hall. 11° Ed, pp 935-937

2.Facultad de Ciencias Químicas, LABORATORIO DE QUÍMICAINORGÁNICA II (2007), pp 42- 46

3.Facultad de Ciencias Químicas, LABORATORIO DE QUÍMICAINORGÁNICA II (2007), pp 194 (apéndice IV)

Referencias electrónicas:

Páginas oficiales de las empresas productoras de hidrógeno:

1. www.accadue.es 2. www.es.airliquide.com 3. www.amt-solar.com