6O Experimento: DETERMINAÇÃO DA FÓRMULA MOLECULAR DE UM SAL HIDRATADO

1. Introdução:Algumas substâncias contêm determinada quantidade de água presa e cada uma de suas

moléculas. É a chamada água de cristalização. Por exemplo, o sulfato cúprico é um sal hidratado e pode ser representado pela seguinte fórmula: CuSO4.nH2O.

Nos compostos hidratados, também chamados de hidratos, as moléculas de água estão dispostas de determinada maneira na estrutura cristalina. Por aquecimento, eles perdem essa água e se transformam em substâncias anidras (a palavra anidro vem do grego: an = não e hydor ou hydros = água).

Quando hidratados, os sais de cobre têm coloração azul. Quando perdem a água de cristalização, ficam brancos. Ao se colocar água nos sais anidros, eles se reidratam, isto é, tornam-se hidratados, adquirindo sua cor característica.

2. Objetivo:Determinar à quantidade (n) de moléculas de água ligadas a cada molécula do sal.

3. Procedimento Experimental:

a) Materiais e Reagentes Almofariz com pistilo Porção de areia Tripé Termômetro até 250oC Bico de Bünsen Espátula Sulfato de cobre penta-hidratado 1 balança semi-analítica Tela de amianto

(CuSO4.5H2O) Cadinho de porcelana Pinça metálica

b) Procedimento para Comprovação da Lei de Lavoisier1. Coloque cerca de 10 g de sulfato de cobre em um almofariz e triture-o bem.2. Pese um cadinho de porcelana em uma balança semi-analítica. Anote sua massa (m1).3. Dentro do cadinho, pese cerca de 2 g de sulfato de cobre triturado. Anote sua massa (m2).4. Coloque o cadinho com sulfato de cobre no banho de areia, de modo que a parte do cadinho que contém o sal fique submerso na areia (Figura 6.1).

Figura 6.1 – Ilustração esquemática do banho de areia.

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5. Aqueça e controle a temperatura da areia, não deixando que ultrapasse 200oC.6. Quando todo o sulfato de cobre estiver branco, pare o aquecimento.7. Com uma pinça metálica, retire o cadinho da areia e espere que esfrie.8. Pese o cadinho frio e anote sua massa (m3).9. Após essa pesagem, recoloque o cadinho no banho de areia e reaqueça-o de acordo com as instruções dadas nos passos 4 e 5.10. Enquanto calcula o número de moléculas de água que havia em cada molécula da amostra de sulfato de cobre antes do aquecimento, recoloque o cadinho no banho de areia e aqueça-o novamente, se esquecer de controlar a temperatura.11. A massa de água que evaporou com o aquecimento é: m4 = (m1 + m2) – m3.12. Conhecendo as massas atômicas (Cu = 63,5; S =32; O = 16; H = 1), processe os cálculos estequiométricos, relacionando, numa regra de três, a massa de sulfato de cobre antes do aquecimento (m2) e a massa da água que evaporou após o aquecimento desse sal (m4):

CuSO4.nH2O _____________ nH2O159,5 + 18n _____________ 18n

m2 _____________ m4

(159,5 + 18n)m4 = 18nm2

Substituindo nessa equação os valores m4 (passo 11) e m2 (passo 3), tem-se n.15. Teoricamente o número n é igual a 5. Calcule o seu erro experimental:

5 _____________ 100%n experimental _____________ x

O valor absoluto da diferença entre 100% e x será o erro experimental.14. Desligue o bico de Bünsen, retire o cadinho usando uma pinça metálica, deixe-o resfriar e novamente meça a massa (m5).15. A nova massa de sal seco é: m6 = (m1 + m2) – m5.16. Se m6 < m4, refaça o cálculo de n utilizando m6 no lugar de m4.

4. Questões:a) Por que, antes de fazer os cálculos, o cadinho com sulfato de cobre foi reaquecido e pesado novamente?b) Seria recomendável aquece-lo mais uma vez e pesa-lo?Por quê?c) Tente encontrar mais uma explicação para o fato de termos recomendado que a temperatura não ultrapasse 200oC durante o aquecimento.d) O cloreto de cobalto hexa-hidratado tem fórmula CoCl2.6H2O. São dados: Co = 59; Cl = 35,5; O = 16; e H =1. Calcule a massa de água que seria evaporada no aquecimento de 1,19 g do sal hidratado.e) Por que, ao perderem a água de cristalização, os sais hidratados são chamados de “anidros”?

5. Bibliografia:- OLIVEIRA, E. A. Aulas práticas de química. São Paulo: Moderna, 1995.

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7O Experimento: OUTRAS TÉCNICAS BÁSICAS DE LABORATÓRIO – PROCESSOS GERAIS DE

SEPARAÇÃO DE MISTURA

1. Introdução:Mistura é a associação de 2 ou mais substâncias diferentes cujas estruturas permanecem

inalteradas, isto é, não ocorre reação química ente elas. Existem 2 tipos de mistura:a) Homogênea;b) Heterogênea.

a) Mistura homogênea: não é possível distinguir superfícies de separação entre os componentes, nem mesmo com os mais aperfeiçoados equipamentos de aumento, como o ultramicroscópio e o microscópio eletrônico.

b) Mistura heterogênea: é possível distinguir superfícies de separação entre os componentes – em alguns casos, a olho nu, e em outros, com microscópio comum.

Separação dos Componentes de uma Mistura

Outras técnicas laboratoriais importantes são aquelas relacionadas aos métodos de purificação de uma substância, como as seguintes:

Filtração Simples; Filtração a Vácuo; Decantação; Centrifugação; Destilação Simples; Destilação Fracionada; Dissolução Fracionada; Cristalização.

Separar os componentes de uma mistura é um dos problemas que normalmente um químico encontra. A escolha do método de separação deverá ser feita em função do tipo de mistura a ser separada (homogênea e heterogênea) e do estado físico de seus componentes.

Os métodos de separação dos componentes de misturas heterogêneas utilizam-se de processos que normalmente envolve operação mecânicas, tais como as citadas anteriormente.

A Filtração é um método utilizado para separar sólidos de líquidos. Nos laboratórios realiza-se com freqüência a filtração através de papel de filtro, convenientemente dobrado, e adaptado num funil. A filtração é possível quando o tamanho das partículas sólidas é maior que os poros do papel de filtro. Quando se deseja apresar a filtração ou quando o sólido a ser filtrado tem aspecto gelatinoso costuma-se realizar a filtração a vácuo.

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A Decantação é utilizada para separar misturas cujos componentes se separam espontaneamente pela ação da gravidade. Nos laboratórios utiliza-se o funil de decantação, na separação de misturas formadas por dois líquidos imiscíveis.

A Centrifugação é um método que acelera a decantação através de um forte movimento giratório, forçando a parte sólida a se depositar no fundo do recipiente.

A Destilação tem por finalidade a separação e purificação de líquidos e é efetuada pela combinação sucessiva dos processos de vaporização e condensação. Na destilação de mistura de líquidos com diferença de temperaturas de ebulição maiores que 10C usa-se o aparelho de destilação simples. Intervalos de temperatura menores que esse se usa o aparelho de destilação fracionada.

A Cristalização é uma técnica que se baseia na diferença de solubilidade de uma substância em diferentes a temperatura. A cristalização, geralmente, exige a dissolução do material impuro em um solvente adequado a quente (próximo a sua temperatura de ebulição). Evidentemente deve-se cuidar para que o solvente seja inerte, isto é, não reaja com a substância dissolvida. Outro cuidado a tomar diz respeito à temperatura, uma vez que muitas substâncias se decompõem com o aumento de temperatura. Esse método é utilizado extensivamente em isolamento e purificação de sólidos inorgânicos e orgânicos.

Algumas dessas técnicas serão apresentadas, a seguir, com maiores detalhes.

2. Técnicas de Filtração:A filtração é um processo de separação de misturas heterogêneas, principalmente dos

tipos líquido-sólido e gás-sólido.Os filtros empregados nos processos podem ser feitos de diferentes materiais porosos, tais

como: tecido, algodão, papel, placa de vidro com pequenos orifícios (vidro sinterizado)1, fibras (lã de vidro2 ou amianto3) etc... A porosidade (tamanho dos orifícios do filtro) varia de material para material; quanto mais poroso o filtro, mais rápido é o escoamento do líquido e menor a retenção das partículas. Assim, o material filtrante a ser utilizado deve ser cuidadosamente escolhido, levando-se em consideração o tamanho das partículas da fase sólida. Em Laboratório de Química o material poroso mais comum é o papel de filtro.

As filtrações podem ser classificadas em simples e a vácuo (pressão reduzida).Na filtração simples tem-se filtração por gravidade (o líquido desce pela ação da

gravidade). Ela geralmente emprega um funil de vidro e papel de filtro dobrado em quatro ou pregueado. É um processo de filtração lento.

Obs: a) a mistura líquido-sólido é transferida para o funil com auxílio de um bastão de vidro, que deve tocar o papel de filtro;

1 Palavra derivada de sinterização, que é um processo em que duas ou mais partículas sólidas se aglutinam pelo efeito do aquecimento a uma temperatura inferior à de fusão, mas suficientemente alta para possibilitar a difusão dos átomos das duas redes cristalinas.2 Isolante térmico constituído de finas fibras de vidro, que se obtém com forte sopro de ar sobre vidro em fusão.3 Silicato natural hidratado de cálcio e magnésio, de contextura fibrosa, composta de fibras finíssimas e sedosas, em geral brancas e brilhantes, refratárias, dificilmente fusíveis, e com as quais se fabricam tecidos, torcidas, placas, etc., resistentes ao fogo.

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b) a mistura deve ser transferida lentamente, de modo que a quantidade de líquido no papel de filtro não ultrapasse 2/3 da sua altura;c) a haste do funil deve ser posicionada de forma a tocar a parede lateral do coletor (béquer o erlenmeyer);d) caso nem todo sólido tenha escorrido para o funil, o mesmo deve ser recolhido com auxílio de um bastão de vidro. Para facilitar a remoção, transfere-se um pouco de líquido filtrado para o fraco que continha originalmente a mistura e filtra-se novamente. Se o aumento do volume do filtrado não interferir na experiência, pode-se também usar um pouco de solvente puro para auxiliar a transferência do sólido.

Na filtração a pressão reduzida utiliza-se o funil de Büchner acoplado a um frasco de kitasato. A sucção pode ser executada por uma trompa de vácuo ou por uma bomba de vácuo. É um processo de filtração mais rápido e que permite uma secagem parcial do sólido, pois a sucção faz com que a corrente de ar que passa pelo filtro remova parte do líquido que umedece o sólido.

Obs: a) o papel de filtro é colocado no funil de Büchner, sobre a plataforma que contém diversos furos. O diâmetro do papel deve ser ligeiramente menor que o diâmetro da plataforma de porcelana, mas suficiente para cobrir todos os furos;b) o papel deve estar aderido ao funil. Isso é obtido molhando-o com a própria solução a ser filtrada e ligando-se o vácuo. A mistura é então adicionada como na filtração simples.

3. Técnicas de Decantação:A decantação consiste na separação de líquidos não miscíveis ou, excepcionalmente, de

líquidos em misturas com sólidos.Esse processo apenas tem sido entre líquidos que não reagem quimicamente e que, não

sendo miscíveis, apresentam densidades diferentes.A decantação é feita nos funis separadores ou de decantação, sendo que há dois tipos: o de

bola e o de Squibb.Estes funis apresentam na sua parte superior uma rolha esmerilhada e, na parte inferior,

uma torneira, a qual se comunica com uma haste que pode ser mais ou menos alongada em função do tipo desejado.

Para fazer a decantação, coloca-se a mistura de líquido no funil, agitando-o ao tratar de extração por solvente.

Em alguns casos aconselha-se proceder à agitação com o funil invertido, mantendo-se a torneira aberta ou abrindo-a de vez em quando. A agitação deve ser suave e demoradamente. Depois deixe o funil em repouso sobre um aro preso a um suporte e mufa, até as fases dos líquidos se apresentem distintas. A seguir, destampa-se o funil e, com cuidado, abre-se a torneira. O líquido de maior densidade passa primeiro. Se o operador tiver interesse na fase mais densa, deverá controlar a passagem de modo que ainda fique uma pequena porção desta acima do nível da torneira, a fim de evitar que parte mínima da fase menos densa impurifique a substância cuja separação se deseja. Caso contrário, fazer passar, juntamente com o líquido mais denso, pequena quantidade do menos denso, para evitar contaminação do líquido menos denso pelo mais denso.

4- Objetivo:Separar os componentes de vários tipos de mistura.

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5- Procedimento Experimental:

a) Materiais Almofariz com pistilo Porção de areia Tripé Furador de rolha Bico de Bünsen Béquer Rolhas de cortiça Pérolas de vidro Centrífuga Pipeta graduada de 10 mL Funil analítico Proveta Trompa de vácuo Bastão de vidro Argola Balão de destilação Funil de decantação Condensador Tubos de borracha Funil de Buchner Erlenmeyer Clorofórmio (CHCl3) Suporte universal Kitassato Solução de iodo (I2) a 5% Papel de filtro Garras Solução de ácido acético (CH3COOH) a 5% Tela de amianto Espátula Sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO4.5H2O) Óleo vegetal Leite Solução de iodo (I2) a 5% Termômetro Vinho Solução de sulfato de cobre penta-hidratado Carbonato de cálcio (CaCO3) Enxofre (S)

b) Procedimento para Filtração Simples1. Dobre o papel ao meio, fazendo um semicírculo.2. Continue dobrando, seguindo os passos indicados na Figura 7.1. Note que o filtro resultante apresenta superfície de filtração maior do que o cone de face lisa do coador de café.

Figura 7.1 – Preparação do papel de filtro.

3. Coloque aproximadamente 50 mL de suspensão de carbonato de cálcio (CaCO3), em um béquer.4. Filtre a suspensão preparada utilizando a técnica mostrada na Figura 7.2.

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Figura 7.2 – Processo de filtração simples.5. A fase sólida ficará retida no papel-filtro, e a fase líquida (ou filtrado) passará através do funil.

c) Procedimento para Filtração a Vácuo1. Monte a técnica ilustrada na Figura 7.3.

Figura 7.3 – Processo de filtração a vácuo.

2. Coloque o papel de filtro no funil de Büchner, sobre a plataforma que contém diversos furos. O diâmetro do papel deve ser ligeiramente menor que o diâmetro da plataforma de porcelana, mas suficiente para cobrir todos os furos.3. Fazer a aderência do papel de filtro ao funil. Isso é obtido molhando-o com a solução a ser filtrada e ligando-se a trompa de vácuo, que é responsável pela sucção do ar, que puxa mistura para baixo. O papel retém o material sólido, deixando o líquido passar.4. Filtre uma solução de aproximadamente 50 mL de suspensão de carbonato de cálcio (CaCO3).5. Faça comparações com a filtração simples.

d) Procedimento Utilizando o Funil de Decantação1. Coloque o funil de decantação no suporte universal como ilustrado na Figura 7.4.2. Coloque a solução de iodo no funil até 1/5 do volume.3. Adicione igual volume de clorofórmio. Observe e anote.

CUIDADO! O clorofórmio é anestésico, muito volátil e INFLAMÁVEL.

4. Agite bem. Deixe em repouso. Note que o clorofórmio se acumula na parte inferior do funil, enquanto a água fica na parte superior.5. Abra lentamente a torneira e recolha o clorofórmio em um béquer, deixando apenas a água no funil.6. O clorofórmio extrai o iodo da água. Por isso fica com a cor violeta.

Observação: a separação, com funil de decantação, pode ser realizada com dois ou mais líquidos imiscíveis cujas densidades sejam diferentes (água e óleo, por exemplo).

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Figura 7.4 – Técnica de separação de dois líquidos imiscíveis com o funil de decantação.

e) Procedimento para Destilação Simples1. Monte a aparelhagem como mostra a Figura 7.5.

Figura 7.5 – Processo de destilação simples.

2. Com o funil analítico e a proveta, coloque aproximadamente 100 mL de solução de CuSO4.5H2O no balão de fundo chato.3. Para evitar superaquecimento, coloque dentro da solução algumas pérolas de vidro.4. Aqueça lentamente.5. Abra com cuidado, a entrada de água do condensador. Anote a temperatura no início da ebulição (Tei) e também no término (Tef).

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6. Observe que, quando a solução atinge o ponto de ebulição, a água passa para o estado gasoso e vai para o condensador, onde volta ao estado líquido.7. Verifique ainda, se no final da destilação, ocorreu a obtenção de sulfato de cobre no balão e água destilada no erlenmeyer.

f) Procedimento para Destilação Fracionada1. Monte a aparelhagem como mostra a Figura 7.5.2. Coloque 100 mL de vinho no balão de destilação.3. Abra com cuidado a entrada de água para o condensador.4. Acenda o bico de Bunsen (chama média).5. Verifique quando a mistura entra em ebulição e anote a temperatura (Te).6. Destile por 5 minutos (em ebulição).7. Verifique qual componente destila primeiro, testando o cheiro das gotas destiladas inicialmente.

g) Procedimento para Dissolução Fracionada1. Misture 6 g de enxofre com 1 g de CuSO4.5H2O sólido em um almofariz.2. Triture com pistilo até obter um pó fino.3. Coloque em um béquer uma pequena porção da mistura triturada.4. Adicione água para dissolver o sulfato de cobre, pois o enxofre não é solúvel em água.5. Filtre a solução em um funil comum.6. Verifique se o filtrado tem cor azul.7. Deixe o filtrado em ebulição por 5 minutos e observe a cor se mantém inalterada, comprovando a presença de sulfato de cobre.8. Verifique a constituição do resíduo que ficou no papel de filtro.

h) Procedimento para Centrifugação1. Coloque em um tubo de ensaio, 5 mL de leite (use a pipeta) e algumas gotas de ácido acético diluído.2. Note que ocorre a precipitação da caseína do leite.3. Coloque o tubo no centrifugador, juntamente com um segundo tubo contendo igual quantidade de água (para equilibrar o conjunto).4. Centrifugue por 3 minutos.5. Retire os tubos de ensaio. Observe e tome nota.6. Repita a centrifugação se necessário.

6- Questionário:a) Para que tipo de mistura a filtração deve ser empregada?b) Quando se utiliza a filtração a vácuo?c) Como você separaria uma mistura de amido (maisena) com açúcar?d) E uma mistura de acetona-água?e) Para que ser o filtro de ar do automóvel?f) O aspirador de pó pode ser considerado um filtro? Por quê?g) Qual a finalidade de uma centrífuga?h) Defina o que é dissolução fracionada.i) Por que a mistura heterogênea sólido-líquido não deve ser destilada?

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5- Bibliografia:- OLIVEIRA, E. A. Aulas práticas de química. São Paulo: Moderna, 1995.- SILVA, E. P., ALCÂNTARA, E. C., NETO, A. R. S., AZEVEDO, N. R. Projeto prociências. Apostila do Instituto de Química da Universidade Federal de Goiás, 1997.- SOUZA, A. R., BOTTER, W. Jr. Experiências de laboratório em química geral. Apostila do Instituto de Química da Universidade Federal de Goiás, s.d.

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8O Experimento: FENÔMENOS FÍSICOSE QUÍMICOS

1. Introdução:Um fenômeno físico é aquele que não altera a estrutura das substâncias, ou seja, não altera

a sua composição química.Um fenômeno químico é aquele que altera a estrutura das substâncias, modificando sua

composição química.

2. Objetivo:Verificar as diferenças entre os fenômenos físicos e químicos.

3- Procedimento Experimental:

a) Materiais Canudinho de refrigerante Pinça de madeira Rolhas Estanho (Sn) em aparas Fita de magnésio (Mg) Açúcar Enxofre (S) em pó Varetas de vidro dobrada em L Espátula Estante para tubo de ensaio Vidro de relógio Tripé Ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado Béquer de 100 mL Lima triangular Solução de iodeto de potássio (KI) a 0,25% Água de barita [Ba(OH)2] Bastão de vidro Solução de tiossulfato de sódio (Na2S2O3) a 10% 5 tubos de ensaio Pinça de metal Dicromato de amônio [(NH4)2Cr2O7] Cristais de iodo (I2) Bico de Bünsen Solução de nitrato de chumbo [Pb(NO3)2] a 0,25% Cápsula de porcelana Tela de amianto Sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO4.5H2O) Carbonato de magnésio (MgCO3) Rolha furada

b) Aquecimento da Platina1. Aqueça o fio de platina no bico de Bünsen por 30 s (use pinça metálica para segurar o fio).2. Deixe esfriar.3. Anote o que observou, identificando se ocorreu um fenômeno físico ou químico e explique.

c) Aquecimento do Magnésio1. Pegue um pedaço de fita de magnésio com uma pinça metálica.2. Leve à chama do bico de Bünsen até emissão de luz.3. Anote o que observou, identificando se ocorreu um fenômeno físico ou químico e explique.

d) Fusão do Estanho1. Aqueça uma pequena porção de estanho dentro de um tubo de ensaio.2. Anote o que observou e explique.

e) Combustão do Enxofre1. Aqueça fortemente uma pequeníssima porção de enxofre dentro de um tubo de ensaio.2. Anote o que observou e explique.

f) Decomposição do dicromato de amônio1. Coloque uma ponta de espátula de dicromato de amônio em um tubo de ensaio.

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2. Aqueça no bico de Bünsen.3. Anote o que observou e comente.

Reação: (NH4)2Cr2O7 Cr2O3 + N2 + 4 H2O

g) Sublimação do Iodo1. Coloque 5 cristais de iodo em um béquer de100 mL.2. Cubra o copo com um vidro de relógio. Despeje água no vidro de relógio até 2/3 de seu volume.3. Coloque este conjunto sobre uma tela de amianto, como ilustrado na figura 8.1. Aqueça em chama baixa do bico de Bünsen até que os vapores de iodo cheguem ao vidro de relógio.

Figura 8.1 – Sublimação do iodo.

4. Espere mais 5 s e desligue o gás.5. Deixe o sistema esfriar durante 5 min.6. Retire o vidro de relógio cuidadosamente e jogue fora a água.3. Anote todas as observações, identificando se ocorreu um fenômeno físico ou químico e explique todas as observações.

Observação: o iodo mancha muito a pele e os panos. Para remover essas manchas, lave com solução de tiossulfato de sódio.

h) Reação entre Iodeto de Potássio e Nitrato de Chumbo1. Pegue dois tubos de ensaio.2. Despeje em um deles cerca de 2 mL de solução de KI a 0,25%.3. Em outro tubo de ensaio, ponha igual volume de solução de Pb(NO3)2.4. Em seguida, verta o conteúdo de um tubo no outro.5. Anote o que observou e explique, escreva a reação que ocorreu.

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i) Decomposição do Carbonato de Magnésio1. Coloque em tubo de ensaio cerca de 4 g de carbonato de magnésio [MgCO 3], duas ou três pontas de espátula.2. Em outro tubo de ensaio coloque 2 mL de água de barita.3. Monte o sistema como na figura 8.2, de modo que não haja possibilidade de vazamento de gás pela rolha.

Figura 8.2 – Decomposição do carbonato de magnésio.

4. Aqueça lentamente o tubo contendo carbonato de magnésio (tubo 1) até que apareça uma turvação no tubo que contém água de barita (tubo 2). Interrompa o aquecimento e, imediatamente, retire o tubo 2 do sistema, a fim de evitar que o líquido reflua para o tubo 1.5. Anote o que observou nos dois tubos, escreva a reação que ocorreu e explique.

j) Identificação do Gás Carbônico1. Coloque água de barita até 1/3 do volume de um tubo de ensaio.2. Usando um canudinho de refrigerante, sopre dentro do tubo de ensaio durante 30 s.3. Anote o que observou, escreva a reação que ocorreu e comente.

l) Carbonização do Açúcar1. Coloque açúcar num tubo de ensaio.2. Adicione, cuidadosamente, algumas gotas de ácido sulfúrico concentrado sobre o açúcar.3. Observe durante 2 ou 3 min.4. Anote o que observou, escreva a reação que ocorreu e comente.

m) Perda de Água de Cristalização1. No bico de Bünsen, aqueça pequena porção de CuSO4.5H2O, colocada em um tubo de ensaio.2. Quando notar alguma alteração, desligue o gás.3. Anote o que observou, escreva a reação que ocorreu e comente.

4- Questionário:- Classifique os fenômenos: a) queima de vela; b) filtração de água; c) ferrugem; c) fermentação do leite; d) mistura de sal e água; e) mistura de álcool e água; f) respiração; g) fotossíntese.

5- Bibliografia:- OLIVEIRA, E. A. Aulas práticas de química. São Paulo: Moderna, 1995.

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9O Experimento: TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS

1. Introdução:As transformações químicas podem ser evidenciadas por evolução de calor ou luz,

mudança de cor, formação de um gás ou formação de uma substância insolúvel em solução (previsto pela Tabela 8.1).

Tabela 8.1 – Regras de Solubilidade de Compostos Iônicos.Regr

aAplica-se aos íons Enunciado Exceções

1 Li+, Na+, K+, NH4+ compostos do grupo IA e do íon amônio

são solúveis-

2 C2H3O2-, NO3

- acetatos e nitratos são solúveis -3 Cl-, Br-, I- cloretos, brometos e iodetos são solúveis cloretos, brometos e iodetos de Ag, Hg e Pb4 SO4

2- sulfatos são solúveis sulfatos de Ca, Ba, Sr, Ag, Hg e Pb5 CO3

2- carbonatos são insolúveis carbonatos do grupo IA e NH4+

6 PO43- fosfatos são insolúveis fosfatos do grupo IA e NH4

+

7 S2- sulfetos são insolúveis sulfetos do grupo IA e NH4+

8 OH- hidróxidos são insolúveis hidróxidos do grupo IA, Ca, Ba e Sr

De forma simplificada, pode-se dizer que há 7 tipos de básicos de reações. Supondo A, B, C e D espécies químicas genéricas, pode-se fazer um resumo das reações.

1. Reações de síntese (combinação direta)Uma só substância é formada a partir de duas ou mais substâncias diferentes:

A + B AB

Exemplos:Cu (s) + S (g) CuS (s)2 Ca + O2 (g) 2 CaO (s)

2. Reações de decomposição ou análiseUma substância é decomposta em dois ou mais produtos.

AB A + B

Exemplos:a) Quando cloratos são aquecidos, produzem cloretos e oxigênio:

2 NaClO3 (s) 2 NaCl (s) + 3 O2 (g)b) Peróxidos de metais ativos e peróxido de hidrogênio, quando aquecidos, produzem óxido e oxigênio:

2 MgO2 (s) 2MgO + O2 (g)2 H2O2 2 H2O (l) + O2 (g)

O peróxido de hidrogênio poderá ser decomposto sob a ação de um catalisador.c) Óxidos de certos metais, tais como mercúrio, prata e ouro, podem ser decompostos por aquecimento, produzindo metal e oxigênio:

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Ag2O 2 Ag (s)+ O2 (g)

3. Reações de deslocamento simplesTais reações podem ser esquematizadas de modo geral:

A + BC AC + B ou A + BC BA + C

Exemplos:a) Elementos livres e quimicamente ativos deslocam o elemento menos ativo de um composto:

Zn (s) + 2 AgNO3 (aq) Zn(N03)2 (aq) + 2 Ag (s)b) Metais ativos deslocam o hidrogênio dos seus ácidos:

Fe (s) +2 HCl (aq) FeCl2 (aq)+ H2 (g)c) Halogênios (elementos da família VII A) em estado livre deslocam halogenetos menos ativos de seus compostos:

Cl2 (g) + 2 NaI (aq) 2NaCl (aq) + I2 (g)A lista a seguir relaciona os elementos em ordem decrescente de atividade química: Li, K,

Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Au, Pt.

4. Reações de deslocamento duplo (metáteses)Tais reações podem ser esquematizadas de modo geral:

AB + CD AD + CB

Exemplos:a) Formação de um produto insolúvel:

KCl (aq)+ AgNO3 (aq) KNO3 (aq) + AgCl (s)b) Formação de um produto fracamente ionizado, tal como: ácido carbônico, ácido acético, água:K2CO3 (aq) + 2 HCl (aq) 2 KCl (aq) + CO2 (g) + H2O (l)CH3COONa (aq) + HCl (aq) NaCl (aq) + CH3COOH (aq)

5. Reações de exotérmicasReações que libera calor.A expressão exotérmica é formada por duas palavras gregas exo, que significa “fora de”, e

therme, que quer dizer “calor”.Exemplo: queima do gás de cozinha (butano).

6. Reações de endotérmicasReações que absorvem calor.A palavra endotérmica também vem do grego: endon (“dentro”) e therme.

Exemplo: processo de ferver a água.

7. Reações de oxi-reduçãoEssas reações não serão apresentadas no momento.

2. Objetivo:Introduzir o conceito de que as reações químicas podem ser compreendidas a partir de sua

classificação em tipos básicos e simples.3- Procedimento Experimental:

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a) Materiais Rolha de cortiça para tubo de ensaio Estante para tubos de ensaio Bastão de vidro Proveta de 10 mL ou frasco conta-gotas Varetas de vidro dobrada em L Bico de Bünsen Ácido clorídrico (HCl) concentrado Fita de magnésio (Mg) Rolha furada Solução 1 M de ácido clorídrico (HCl) Carbonato de magnésio (MgCO3) Pinça de madeira Solução 1 M de hidróxido de sódio (NaOH) Hidróxido de cálcio [Ca(OH)2] Pinça de metálica Ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado Água de cal [Ca(OH)2] Caixa de fósforos Hidróxido de amônio (NH4OH) concentrado Cobre (Cu) em pedaços Água de cloro (Cl2) Solução de nitrato de prata (AgNO3) a 1% Clorato de potássio (KClO3) 6 tubos de ensaio Solução de cloreto de sódio (NaCl) a 1% Dióxido de manganês (MgO2) Suspensão de goma de amido (C6H10O5)n Termômetro de 0 a 100oC Solução de iodeto de sódio (NaI) a 1% Sol. de nitrato de plumboso [Pb(NO3)2] a 1%

b) Síntese do óxido de magnésio1. Com uma pinça metálica, coloque na chama do bico de Bünsen um pedaço de fita de magnésio com 1,5 cm. O magnésio se queimará, isto é, reagirá com oxigênio, produzindo uma luz intensa.

CUIDADO! A luz produzida pela queima do magnésio é prejudicial aos olhos. Evite observa-la fixamente.

A substância resultante dessa síntese é um pó branco (óxido de magnésio):

2 Mg + O2 2 MgO

c) Síntese do cloreto de amônio1. Com uma proveta de 100 mL ou um conta-gotas, coloque mais ou menos um dedo de ácido clorídrico concentrado em tubo de ensaio. Em outro tubo, ponha quantidade semelhante de hidróxido de amônio concentrado.

CUIDADO! Pois o ácido clorídrico (HCl) e o hidróxido de amônio (NH4OH) são corrosivos. Muito voláteis, eles produzem vapores irritantes. Se caírem na pele, lave com bastante água. Ou, se molharem a bancada, limpe-a cuidadosamente com água e papel poroso ou pano.

2. Molhe a ponta de um bastão de vidro no tubo com HCl.3. Aproxime essa ponta até bem perto da superfície livre do NH4OH, mas sem encostar o ácido no hidróxido. Observe bem e repita a operação.

Forma-se um vapor branco por causa do cloreto de amônio, resultante da síntese entre a amônia e o ácido clorídrico:

NH3 + HCl NH4Cl

A amônia (NH3) provém da decomposição espontânea do hidróxido de amônio:

NH4OH H2O + NH3

d) Decomposição do clorato de potássio

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1. Num tubo de ensaio, junte duas pontas de espátula de clorato de potássio e uma ponta de dióxido de manganês.2. Pegue o tubo de ensaio com uma pinça de madeira. Agite suavemente enquanto o aquece no bico de Bünsen durante 40 segundos.

Figura 9.1 – Aquecimento do tubo de ensaio.

3. Em seguida, rapidamente, acenda um palito de fósforo e deixe que se queime até tornar-se uma brasa incandescente. Coloque a brasa na boca do tubo de ensaio e observe. O oxigênio liberado pela decomposição térmica do KClO3 aviva a brasa, fazendo-a novamente pegar fogo. A decomposição térmica do potássio produz cloreto de potássio e oxigênio:

2 KClO3 2 KCl + 3 O2

A decomposição térmica também é chamada de pirólise, palavra que vem do grego pyr, que significa “fogo”, e lyse, “decomposição”.

e) Decomposição do carbonato de magnésio1. Dobre uma vareta de vidro de 20 cm em ângulos de 90o para montar o aparelho da figura 9.2.

Figura 9.2 – Montagem para reação de pirólise interligada entre tubos de ensaio.

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2. Fure uma rolha de cortiça de tal forma que se adapte à vareta de vidro. Ajuste a rolha à boca de um tudo de ensaio.3. No tubo 1, coloque mais ou menos 4 g de carbonato de magnésio (duas ou três pontas de espátula). Ponha água de cal até a metade do tubo 2. Mergulhe a extremidade sem rolha da vareta no tubo 2. Aqueça o tubo 1 até notar que um borbulhamento turva a água de cal. Separe os dois tubos e desligue o bico de Bünsen. Houve a pirólise, formando o carbonato de magnésio e dióxido de carbono:

MgCO3 MgO + CO2

5. O gás carbônico borbulhado na água reage com o hidróxido de cálcio e forma carbonato de cálcio, que é insolúvel e precipita, turvando a solução do tubo 2:

CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O

f) Deslocamento do hidrogênio pelo magnésio1. Coloque uma solução de ácido clorídrico 1 M em um tubo de ensaio até 1/3 do seu volume.2. Jogue sobre o ácido um pedaço de fita de magnésio de cerca de 2 cm de comprimento. Observe a reação.3. O magnésio desloca o hidrogênio do ácido, tomando seu lugar e formando cloreto de magnésio e hidrogênio:

Mg + 2 HCl MgCl2 + H2

g) Deslocamento da prata pelo cobre1. Coloque uma solução de nitrato de potássio 1 M em um tubo de ensaio até 1/3 do seu volume.2. Jogue dois pedaços de cobre metálico na solução. Agora deixe o tubo em repouso durante 5 min. Enquanto espera, adiante o início do próximo experimento (deslocamento do iodo pelo cloro).3. Passado os 5 min., observe a formação de prata metálica e o aparecimento de coloração azul. Essa cor se deve à formação de nitrato cúprico. Agite o tubo e veja, observando os fragmentos sólidos de prata. Houve uma reação de deslocamento:

Cu + 2 AgNO3 Cu(NO3)2 + 2 Ag

h) Deslocamento do iodo pelo cloro1. Coloque uma solução de iodeto de sódio a 1 % em um tubo de ensaio até 1/3 do seu volume. Adicione 5 gotas de suspensão de goma de amido.2. Em seguida, acrescente 3 mL (medidos em proveta) de água de cloro a essa solução. Agite o tubo e observe.3. O aparecimento de coloração azul ou castanha indica a presença de iodo. O cloro deslocou o iodo:

Cl2 + 2 NaI 2 NaCl + I2

i) Reação de dupla troca entre iodeto de sódio e nitrato plumboso

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1. Em 1/4 de volume de um tubo de ensaio, ponha uma solução de iodeto de sódio a 1 %. Em outro tubo, coloque o mesmo volume de solução de nitrato plumboso a 1%.2. Despeje o conteúdo de um tubo no outro e observe.3. Ocorre uma reação de dupla troca, formando nitrato de sódio (incolor e solúvel) e iodeto plumboso (amarelo e insolúvel):

2 NaI + Pb(NO3)2 PbI2 + 2 NaNO3

j) Reação de dupla troca entre cloreto de sódio e nitrato prata1. Pegue dois tubos de ensaio. Ponha uma solução de cloreto de sódio a 1 % em 1/4 de volume de um deles. No outro, ponha a mesma quantidade de solução de nitrato de prata a 1%.2. Despeje o conteúdo de um tubo no outro e observe. Surge um precipitado branco, devido a formação de cloreto de prata (sólido e insolúvel). Houve uma reação de dupla troca:

NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3

j) Reação exotérmica entre ácido clorídrico e hidróxido de sódio1. Em 1/4 de volume de um tubo de ensaio, ponha uma solução de ácido clorídrico 1 M. Mergulhe nela um termômetro e meça a temperatura (THCl).2. Em outro tubo de ensaio, coloque uma quantidade semelhante de solução de hidróxido de sódio 1 M. Mergulhe nela o termômetro limpo e meça a temperatura (TNaOH).3. Verta o conteúdo de um tubo sobre o outro. Agite e meça a temperatura (Tf).4. O aumento na temperatura indica que a reação é exotérmica, porque produziu calor:

HCl + NaOH NaCl + H2O + calor

Observação: As reações entre ácidos e bases são de dupla troca, em que se formam sempre sal e água. Essas reações recebem os nomes particulares de neutralização (porque o ácido neutraliza a base, e vice-versa) e de salificação (porque produzem sais).

l) Reação exotérmica – dissolução do ácido sulfúrico1. Coloque água até a metade de um tubo de ensaio. Meça a temperatura da água (T1).2. Agora, lentamente, adicione 8 gotas de ácido sulfúrico concentrado na água.

CUIDADO! Nunca adicione de uma só vez, muito ácido à água (nem inverta a ordem), pois pode ocorre uma fervura brusca, com explosão. Se o ácido cair na pele ou na bancada, limpe com bastante água.

3. Agite a mistura e anote a temperatura (T2).4. A dissolução do ácido sulfúrico em água libera muito calor. Ocorre uma reação exotérmica:

H2SO4 () + H2O () H2SO4 (aq) + calor

m) Reação endotérmica – dissolução de cloreto de amônio1. Coloque água em 1/3 do volume de um tubo de ensaio. Anote a temperatura (T1).2. Adicione à água 3 pontas de espátula de cloreto de amônio. Agite bem e veja a temperatura (T2).

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3. A diminuição na temperatura indica que houve adsorção de calor, ou seja, ocorreu um fenômeno endotérmico:

NH4Cl (s) + H2O () + calor NH4Cl (aq)

4. Questionário:a) Faça um resumo dos tipos de reação química, dando exemplo de cada tipo.b) Qual o significado das palavras exotérmico e endotérmico?c) O que é água de cloro? E água de cal?d) Na síntese do óxido de magnésio, esse metal foi queimado. Qual a substância química sem a qual as combustões não ocorrem?e) Quais as fórmulas da amônia e do cloreto de amônio?f) O que é pirólise? E eletrólise?g) Porque a parece uma turvação quando se sopra por meio de um canudinho a água de cal?h) O é precipitado?i) O que é reação de neutralização?j) Classifique as seguintes reações:2 H2O2 2 H2O + O2

2 H2 + O2 2 H2O2 KCl + F2 2 KF + Cl2

Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2 H2ONa2SO4 +BaCl2 BaSO4 + 2 NaClH2 + I2 2 HIC + O2 CO2 + 94 kcalZn + CuSO4 ZnSO4 + CuC + 2 S + 21 kcal CS2

HBr + NaOH NaBr + H2O + 13,7 kcal

5. Bibliografia:- OLIVEIRA, E. A. Aulas práticas de química. São Paulo: Moderna, 1995.- PAGOTTO, C. L. A. C. et all. Experiências de química geral. Niterói: EDUFF, 1993, 120p.

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10O Experimento: PROPRIEDADES FUNCIONAISDE ÁCIDOS E BASES

1. Introdução:As propriedades funcionais dos ácidos:

possuem sabor azedo (“sabor ácido”); mantêm uma solução incolor de fenolftaleína; descoram uma solução básica corada de fenolftaleína; colorem de vermelho uma solução de metilorange (também chamada de “alaranjado-

demetila”); tornam amarelo o azul de bomotimol; tornam vermelho o papel de tornassol azul e também o papel indicador universal; não alteram a cor do papel de tornassol; ao reagirem com as bases, sempre se formam sal e água:

ácido + base sal + águaHR + MOH MR + H2O

onde R = radical e M = metal.A reação entre ácido e base é chamada de “reação de neutralização” ou de “reação de

salificação”. Diz-se que os ácidos neutralizam as bases, ou que as bases são neutralizadas pelos ácidos.

quando os ácidos reagem com carbonatos (CO32-) ou com bicarbonatos (HCO3

-), é produzida uma efervescência, que se dá pela produção de gás carbônico (CO2):

carbonatoácido + ou sal + ácido carbônico

bicarbonato

MCO3

HR + ou MR + H2CO3

MHCO3

onde R = radical e M = metal.O ácido carbônico (H2CO3) é instável e se decompõe em H2O e CO2.As propriedades funcionais das bases são:

colorem uma solução de fenolftaleína; mantêm alaranjada uma solução de metilorange; mantêm azul o azul-de-bomotimol; tornam azul o papel de tornassol vermelho e também o papel indicador universal; mantêm azul o papel de tornassol azul; ao reagirem com os ácidos, sempre há formação de sal e água.

Os indicadores de ácido-base são substâncias cujas cores podem sofrer determinadas alterações quando colocadas em meio ácido ou meio alcalino (“básico”). Os indicadores de

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ácido-base mais comuns são: fenolftaleína, metilorange, azul-de-bomotimol, papel de tornassol azul, papel de tornassol vermelho e papel indicador universal.

2. Objetivos: Constatar experimentalmente as propriedades funcionais dos ácidos e bases. Utilizar corretamente os indicadores ácido –base mais comuns.

3- Procedimento Experimental:

a) Materiais e Reagentes

Pipeta graduada de 5 mL Estante para tubos de ensaio Bastão de vidro Solução de fenolftaleína Papel de tornassol vermelho 4 tubos de ensaio Solução de metilorange Papel de tornassol azul Azul-de-bromtimol Solução de H2SO4 a 5 % Papel indicador universal Solução de HCl a 5 % Solução de NH4OH a 5 % Solução de NaOH a 5 % NaHCO3 em pó

b) Procedimento1. Numere 4 tubos de ensaio (1, 2, 3 e 4).2. Encha 1/3 do volume desses tubos com HCl (tubo 1), H2SO4 (2), NaOH (3) e NH4OH (4).3. Usando um bastão de vidro, molhe com a solução do tubo 1 (HCl) um pedaço de papel de tornassol azul, um de tornassol vermelho e um de indicador universal. Anote as cores.4. Faça o mesmo com os tubos 2, 3 e 4. Anote as conclusões do que ocorre com os papeis.5. Adicione em cada tubo de ensaio 3 a 5 gotas de fenolftaleína. Anote as cores.6. Jogue o conteúdo dos tubos. Lave-os e repita a operação do procedimento número 2.7. Adicione 3 gotas de metilorange a cada uma das 4 soluções. Anote as cores.8. Jogue o conteúdo dos tubos. Lave-os e repita a operação do procedimento número 2.9. Adicione 3 a 5 gotas de azul-de-bromotimol a cada uma das 4 soluções. Anote as cores.10. Anote as conclusões do que ocorre com as soluções indicadoras.11. Jogue o conteúdo dos tubos.12. No tubo 3, ponha mais ou menos 1 mL de NaOH e 3 gotas de fenolftaleína. Agite-º13. Acrescente neste tubo a solução de HCl, até que essa mistura se descore. Explique.14. Escreva a reação.15. No tubo 2, ponha HCl até 1/3 do volume.16. Adicione uma pequena porção de bicarbonato de sódio. Observe e explique o que ocorreu.17. Escreva a reação ocorrida.18. Preencha a tabela a seguir, com os resultados de seus testes experimentais:

Indicador Coloração em MeioÁcidos Bases

Tornassol azulTornassol vermelhoIndicador universalFenolftaleínaMetilorangeAzul-de-bromotimol

4. Questionário:

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a) Suponha que você tenha um líquido incolor e inodoro. Cite 6 processos para provar, experimentalmente, que esse líquido é ácido (um desses processos não deve utilizar nenhum indicador).b) Descreva 5 processos pelos quais se pode demonstrar, experimentalmente, a natureza alcalina de uma substância.c) Qual a definição de indicador ácido-base?d) Quais os indicadores ácido-base que você conhece?e) Como se pode conhecer um ácido pela fórmula?f) Por que a sacarose (C12H22O11) tendo 22 átomos de hidrogênio por molécula, não apresenta o caráter ácido?

5. Bibliografia:- OLIVEIRA, E. A. Aulas práticas de química. São Paulo: Moderna, 1995.

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