9.15 Descreva os três métodos comuns para a síntese de compostos binários de hidrogênio e ilustre cada um deles com uma equação química balanceada.
Passo 1
O enunciado pede que eu descreva os três métodos comuns para a síntese de compostos binários de hidrogênio e que ilustre cada método com uma equação química balanceada.
Informações relevantes retiradas do enunciado: preciso dar três métodos distintos e, para cada um, apresentar uma equação química balanceada que ilustre o método. Não há outras restrições fornecidas.
Informações relevantes retiradas do enunciado: preciso dar três métodos distintos e, para cada um, apresentar uma equação química balanceada que ilustre o método. Não há outras restrições fornecidas.
Passo 2
Método 1 — síntese por combinação direta dos elementos (reação de síntese): aqui juntamos o gás hidrogênio com o outro elemento na forma elementar. É uma reação de combinação do tipo “A + B → AB”. Frequentemente exige energia (calor, luz) ou catalisador porque rompemos ligações nas moléculas iniciais e formamos novas ligações em AB. Na hora da prova, identifique que se o enunciado diz “a partir dos elementos” ou “diretamente dos elementos” use este método.
Exemplo e explicação do balanço: ao combinar um mol de com um mol de
obtemos dois mols de
. A equação balanceada é
Exemplo e explicação do balanço: ao combinar um mol de
Notas didáticas: para halogenetos de hidrogênio (como
) a reação pode ocorrer por cadeia radicalar iniciada por luz; para
ocorre combustão (energética) — em provas prefira multiplicar para evitar frações:
.
Passo 3
Método 2 — liberação a partir de sais/compostos por protonação (acidificação, deslocamento): muitos hidretos covalentes (especialmente os hidretos dos não-metais como haletos de hidrogênio ou hidretos de enxofre) são obtidos fazendo reagir um sal contendo o ânion desejado com um ácido mais forte que libera o ácido volátil. A ideia é: o íon X^- (presente no sal) é protonado por um ácido forte para formar HX (gás) que pode ser separado. Na prova, ao ver “a partir de um sal X^-” pense nesse método.
Exemplo e explicação do balanço: preparação de em laboratório a partir de cloreto de sódio e ácido sulfúrico concentrado:
Exemplo e explicação do balanço: preparação de
Verificação do balanço: na esquerda temos
; na direita
. Observação prática: para haletos mais facilmente oxidados (Br^-, I^-) usar ácido sulfúrico pode oxidar o ânion; por isso em laboratório prefere-se ácido fosfórico ou outras rotas para evitar oxidação.
Passo 4
Método 3 — hidrogenação/redução catalítica ou processo industrial (uso de
com catalisador/alta pressão): muitos hidretos (especialmente hidretos de elementos menos reativos como nitrogênio) são obtidos pela redução direta do elemento com
sob condições especiais (alta pressão, alta temperatura, catalisador). Este é o método usado industrialmente quando a simples combinação direta à temperatura ambiente é lenta ou inexistente. Na prova, se aparecer “industrial” ou “produção de grande escala”, pense em processos catalíticos e de alta pressão.
Exemplo clássico (processo Haber para amônia) e explicação do balanço: nitrogênio gasoso é combinado com hidrogênio sob catalisador de ferro para formar amônia:
Exemplo clássico (processo Haber para amônia) e explicação do balanço: nitrogênio gasoso é combinado com hidrogênio sob catalisador de ferro para formar amônia:
Verificação do balanço: à esquerda
; à direita
. Observações didáticas: a seta dupla indica equilíbrio; na indústria trabalha-se com alta pressão e temperaturas moderadas e catalisador para deslocar o rendimento para a direita.
Passo 5
Dicas práticas e como escolher o método na prova (resumo didático rápido, para te orientar quando estiver apressado):
- Se o enunciado diz “a partir dos elementos” ou mostra
e o outro elemento, use combinação direta (mencione condições se pedirem). - Se o enunciado dá um sal com o ânion X^- (por ex.
), pense em acidificação (liberar com um ácido apropriado) — escreva a reação e cheque o balanceamento. - Se for um composto muito estável (ex.:
) ou for produção em grande escala, considere o método de hidrogenação catalítica (Haber para ).
Segurança/hazards: indique sempre que gases como, , são tóxicos/irritantes e que alguns reagentes (ácidos fortes, aquecimento) requerem cuidados.