Obtencion de Hidrogeno

 

OBTENCION DE HIDROGENO INTRODUCCION Todo el mundo sabe que atacando un metal con un ácido se desprende hidrogeno. Bueno esto es cierto en parte ya que el ácido nítrico se reduce con el propio hidrogeno y produce abundantes óxidos de nitrógeno. Pero el sulfúrico y el clorhídrico se bastante buenos para producir hidrogeno atacando metales. Lo mejor es cinc por que la reacción es bastante rápida y limpia. El aluminio también da buenos resultados. Sin embargo hacer reaccionar el aluminio con sosa cáustica, es una manera de obtener de manera económica ya que existe una facilidad para su acceso. La razón de esto es que ambos componentes son muy baratos. El aluminio puede obtenerse como desecho de latas, virutas de torno o incluso comprase en laminas o barras en las tiendas de bricolaje. La sosa cáustica exactamente igual de fácil de conseguir. Ambos son sólidos, no son venenosos y tienen un buen rendimiento en hidrogeno. FUNDAMENTO TEORICO Se le denomina también una reacción del aluminio con los álcalis El Aluminio metalico se disuelve en el hidróxido de sodio con el e l desprendimiento de hidrogeno gaseoso, H2, ay la formación de iones aluminato del tipo [Al(OH)4]-. 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na+ + 2[Al(OH)4]- + 3H2 Esta reacción química como tal. no es una reacción completa ya que pueden reaccionar un compuesto de los productos con uno componete reactivo inicial, esto dependerá de la cantidad de reactivos que vayamos a hacer reaccionar. Para iniciar la explicación debemos tomar en cuenta que La sosa cáustica no es venenosa pero es muy corrosiva. Al disolverse en agua produce calor y puede salpicar. Empléense gafas y guantes de goma para manipularla.

La reacción teórica es la siguiente:  Al + NaOH + H2O -----> AlO2Na + 3/2 H2  La reacción es bastante rápida y exotérmica, si se calcula bien b ien la cantidad de agua los residuos son totalmente sólidos. En teoría la reacción es completa con 35 gramos de aluminio, 40 de sosa y 18 de agua. Por cada gramo de aluminio se obtienen aproximadamente 10 litros de hidrogeno. hidrogeno.

 

El aluminio se coloca en el fondo del frasco y por el e l embudo se añade una disolución lo mas concentrada posible de hidróxido sódico (sosa cáustica) tener cuidado al disolver la sosa en agua ya que la disolución se calienta bastante y es corrosiva para la piel y la ropa. La disolución de sosa entra hasta ha sta el fondo del frasco haciendo un lazo que actúa de sifón. Antes de poner el generador en marcha se mantiene a baja altura para que el liquido no entre en contacto con el aluminio. Cuando se sube a unos 30 cm el liquido pasa al frasco del reactor y reacciona con el aluminio. Si la reacción es excesivamente violenta la presión en el interior aumenta mucho y la propia presión devuelve al embudo la solución de sosa. El único problema es que el hidrogeno formado arrastra sosa cáustica y humedad. Esto también ocurre en la reacción ácido-metal, por ello es conveniente hacer pasar el hidrogeno por un frasco de lavado o de desecación. Se puede observar que después de la reacción queda un residuo grisáceo. El aluminato sódico es blanco pero el aluminio puede contener algo de silicio o cobre que queda sin reaccionar oscureciendo el aluminato.

El aparato se puede construir empleando frascos de vidrio con tapa hermética. Se pueden aprovechar los de mermelada o comprarlos nuevos ya que son muy baratos: perforar las tapas de cristal con el dremel y unas brocas de diamante. Los tubos exteriores conviene que sean flexibles de unos 4 o 5 mm de luz. Los tubos que atraviesan el vidrio pueden ser de latón ya que no les ataca la sosa, tambien pueden ser de vidrio o plástico, aunque lo mejor es que sean de acero inoxidable. La llave de paso puede ser de las empleadas en jardinería en riego gota a gota.

 Antes de emplear el hidrogeno es co conveniente nveniente que evacue e ell interior del aire que hay en los frascos. Dejando pasar gas durante un rato.

 

Para lavar el gas se hace pasar el hidrogeno por otro frasco que contiene agua donde burbujea. Si se quiere desecar conviene hacerlo pasa por un frasco que contenga cloruro de calcio en escamas. Conviene que se coloquen unas capas de algodón para impedir que el gas arrastre polvo de cloruro de calcio. Con el hidrogeno obtenido se puede fabricar un pequeño soplete simplemente haciéndolo pasar por un tubo muy fino y prendiéndole fuego. Como tubo puede emplearse el de una aguja hipodérmica al que se le suprime la punta afilada con una lima o con el dremel. La llama de hidrogeno es muy poco luminosa pero muy calorífica. Si se desea almacenar el hidrogeno obtenido puede hacerse en una vasija invertida llena de agua, pero es inútil tratar de llenar un globo de goma ya que la presión necesaria para inflarlo es muy superior a la presión del hidrógeno generado. Si se pueden llenar los globos de policarbonato que requieren mucha menos presión de inflado y que son los que se suelen emplear como reclamos publicitarios.

Otro mecanismo de reacción seria la siguiente:  Arreglo Experimental: 5 g de polvo burdo de Aluminio se combinan con aproximadamente 20 mL de una solución de Hidróxido de Sodio al 40% en un tubo de ensaye. El tubo se coloca en un vaso de precipitado alto de 2 litros. Poco tiempo después, una reacción violenta provoca la producción de gas. Un prueba de gas Oxihidrógeno resulta positive. Bajo circunstancias normales, el Aluminio no reacciona con el agua, debido a una capa protectora impermeable compuesta de Hidróxido de Alumnio ya sea que se forme en segundos o que ya se encuentre en su lugar. Con la adición de Hidróxido de Sodio, la formación de la capa protectora se previene. Con la producción de aluminatos (Al(OH)4-), el anfotérico (capaz de actuar como ácido o como base) Hidróxido de  Aluminio Al(OH)3 se disuelve: 2 Al + 6 H 2O  Al(OH)3 + NaOH

> 2 Al(OH)3 + 3 H2  > Na+ + [Al(OH)4]- 

 

Una capa de Óxido de Aluminio previamente formada por corrosión pasiva es disuelta por la adición de Hidróxido de Sodio. Por esta razón, la reacción toma lugar lentamente durante el inicio:  Al2O3 + 2 NaOH + 3 H 2O

> 2 Na+ + 2 [Al(OH)4]- 

El Aluminio se disuelve y el agua actúa aquí a quí también como un ácido (para un análogo, véase el experimento 4.4.1). Esta reacción se utiliza en los limpia drenajes. Son hechos en su mayoría de álcalis fuertes, a los cuales el Aluminio o el Zinc tienen que ser agregados. Los álcalis descomponen residuos orgánicos químicamente. Además, la formación de Hidrógeno conlleva a un efecto de burbujeo que añade un mecanismo de limpiado mecánico adicional.