apostila_lab. quimica aplicada versão 2013

APOSTILA DO LABORATRIO DE QUMICA APLICADA ENGENHARIA Verso 2012

Maria Valderez Ponte Rocha

2012

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-RIDO

DEPARTAMENTO DE AGROTECNOLOGIA E CINCIAS SOCIAIS

1

Universidade Federal Rural do Semi-rido

Apostila do Laboratrio de Qumica Aplicada Engenharia

SUMRIO

AULA 01: Normas, Condutas e Segurana no Laboratrio de Qumica Aplicada

Engenharia ........................................................................................................................ 2

AULA 02: Experimento 01: Reaes de Oxirreduo ..................................................... 4

AULA 03: Experimento 02: Determinao do Cloro em Produtos Domsticos por

Titulometria de Oxirreduo ............................................................................................ 9

AULA 04: Experimento 03: Pilhas ou Clulas Galvnicas ............................................ 13

AULA 05: Experimento 04: Potenciometria .................... Erro! Indicador no definido.

AULA 06: Experimento 05: Eletrlise ........................................................................... 23

AULA 07: Experimento 06: Corroso I - Tipo de Corroso .......................................... 28

AULA 08: Experimento 07: Corroso II Corroso em Latas de Ao ......................... 33

AULA 09: Experimento 08: Corroso III - Influncia do Meio Eletroltico ................. 35

AULA 10: Experimento 09: Corroso IV Proteo Catdica ..................................... 39

AULA 11: Experimento 10: Estrutura dos Materiais ..................................................... 45

AULA 12: Experimento 11: Polmeros Produo do Polmero Ureia-Formaldedo .. 48

AULA 13: Experimento 12: Polmeros Produo do Isopor utilizando Poliestireno . 53

AULA 14: Experimento 13: Polmeros Produo de Poliuretano ............................... 56

AULA 15: Experimento 14: Polmeros Identiificao de Polmeros Sintticos ......... 59

Modelo de Relatrio e Caderno do Laboratrio ............................................................. 66

ANEXO A: Comprovante de Entrega do Caderno de Laboratrio ou Relatrio............78

ANEXO B: Tabela de Potenciais de Reduo em meio aquoso a 25 C........................79

ANEXO C: Tabela Peridica..........................................................................................80

2



AULA 01

NORMAS, CONDUTAS E SEGURANA NO LABORATRIO DE

QUMICA APLICADA ENGENHARIA

Um laboratrio de Qumica um local onde so manipuladas substncias txicas,

inflamveis, corrosivas, etc. A minimizao dos riscos de acidentes no laboratrio passa

pela obedincia a certas normas. A seguir encontram-se algumas normas que devero

ser observadas e seguidas pelos alunos antes, durante e aps as aulas prticas de

Laboratrio de Qumica Aplicada Engenharia:

- O prazo de TOLERNCIA para o atraso nas aulas prticas de 10 minutos, aps

esse prazo o aluno no poder assistir aula. No incio de cada aula prtica o professor

far uma explanao terica do assunto e discutir os pontos relevantes, inclusive em

relao segurana dos experimentos. Um aluno que no tenha assistido a uma parte

dessa discusso ir atrasar seus colegas e at colocar em risco a sua segurana.

- proibido o uso de short e mini-saias durante as aulas. Usar de preferncia

uma cala e calado fechado. Essa uma norma de segurana, uma vez que uma cala e

sapatos fechados protegem a pele de eventuais contatos com reagentes danosos.

- O uso de BATA OBRIGATRIO durante a aula prtica. A bata um

equipamento de proteo individual indispensvel ao experimentador.

- No sero toleradas brincadeiras durante as aulas prticas, o grupo deve se

concentrar na realizao das atividades propostas, pois o tempo exguo e a

experimentao exige ateno. Alis, vrios acidentes em laboratrios de ensino advm

da falta de ateno do aluno experimentador.

- O aluno ou a equipe dever apresentar o pr-laboratrio da aula prtica, antes do

incio da mesma, quando este for solicitado. Se no for apresentado, o aluno ou a equipe

no poder participar da aula ou ser penalizado na pontuao.

3



- Caso o aluno falte a uma aula prtica no haver reposio da mesma. Isso

acarretar a perda da pontuao referente a essa aula.

- Em cada avaliao ser atribuda uma pontuao de 4,0 (quatro pontos) para a

prova prtica, que ser realizada em dupla, uma pontuao de 6,0 (seis pontos) referente

participao do aluno nas aulas prticas e do caderno de laboratrio. Observao:

Nunca esqueam o Caderno do Laboratrio.

- No ser recebido o caderno de Laboratrio fora do prazo pr-estabelecido.

Alguns pontos importantes de segurana:

1. Sempre usar bata e outros equipamentos de proteo individual necessrios (culos

de proteo, mscara, luvas, etc.), quando estiver realizando uma experincia.

2. Quando da diluio de um cido concentrado, adicionar sempre o cido gua,

lentamente, se possvel com resfriamento do recipiente onde se realiza a diluio.

Nunca adicionar gua a um cido concentrado!

3. Quando do aquecimento de uma substncia em um tubo de ensaio, observar que a

boca do tubo no esteja direcionada para algum, pois pode ocorrer uma ejeo de

lquido quente.

4. Os frascos contendo reagentes devem ser identificados sempre. Indicar o nome da

substncia, sua concentrao, o nome do responsvel e a data da fabricao.

5. Nunca aquecer uma substncia inflamvel em chama direta, usar sempre um

aquecedor eltrico ou uma manta de aquecimento.

6. No sentir o odor de uma substncia colocando diretamente o nariz sobre o frasco

que o contm. Deve-se, com a mo, fazer com que o odor seja deslocado at o olfato do

experimentador.

4



AULA 02

Experimento 01:

REAES DE OXIRREDUO

1. OBJETIVOS

Essa prtica tem como objetivo efetuar ensaios simples para verificar algumas

reaes de oxirreduo. Podemos verificar experimentalmente a tendncia que

apresentam as substncias qumicas oxidao e reduo, bem como os produtos de

uma reao de oxirreduo.

2. INTRODUO

As reaes de oxidao e reduo ou reaes de oxirreduo ocorrem pela

transferncia de eltrons e constituem uma classe importante de reaes qumicas. As

reaes de oxirreduo ocorrem por toda parte e constituem parcela da vida cotidiana.

A transferncia de eltrons de uma espcie para outra um dos processos

fundamentais que permitem a vida, a fotossntese, a fabricao e purificao de

alvejantes, e a purificao dos metais. Compreender como os eltrons so transferidos

permite determinar modos de usar as reaes qumicas para gerar eletricidade e us-la

para produzir reaes qumicas.

A corroso exemplo de reao de oxirreduo. O ferro e o ao dos carros,

pontes e edificaes oxidam-se e formam ferrugem, e tambm as estruturas de alumnio

so corrodas. Muitos processos biolgicos dependem de reaes de transferncia de

eltrons, como por exemplo, o oxignio que se aspira convertido em gua e dixido de

carbono.

A oxidao refere-se perda de eltrons e a reduo refere-se ao ganho de

eltrons. Portanto as reaes de oxirreduo ocorrem quando os eltrons so

transferidos do tomo oxidado para o tomo reduzido. Quando o zinco metlico

adicionado a um acido forte, por exemplo, os eltrons so transferidos dos tomos de

zinco (o zinco oxidado) para os ons de hidrognio (o hidrognio reduzido),

conforme a reao 1.

Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+ (aq) + H2(g) (1)

5



A transferncia de eltrons que ocorre na reao 1 produz energia na forma de

calor e a reao ocorre espontaneamente.

3. MATERIAL

3.1. Material

- 09 Tubos de ensaio

- Estante para tubos de ensaio

- Pipetas de 5 ou 10 ml

- Conta gotas e Pipetas Pasteur

3.2. Reagentes

- cido Sulfrico concentrado (H2SO4 conc.)

- cido Sulfrico 3M (H2SO4 3M)

- gua oxigenada (H2O2)

- lcool etlico (C2H5OH)

- Clorofrmio (CHCl3)

- Cobre metlico (fio de cobre) (Cu(s))

- Dicromato de Potssio (K2Cr2O7 0,1M)

- Glicose (C6H12O6 1%)

- Hidrxido de Sdio (NaOH 2M)

- Hidrxido de Amnia (NH4OH 1:5)

- Hipoclorito de Sdio (NaClO)

- Iodeto de Potssio (KI 0,5M)

- Nitrato de Prata (AgNO3 1M)

- Papel de Alumnio (Al(s))

- Permanganato de Potssio (KMnO4 0,1M)

- Sulfato de Cobre (CuSO4 3M)

- Soluo de CuSO4 (3M) adicionando 10% de NaCl

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

4.1. Verificao das Reaes de Oxirreduo

4.1.1. Tubo A: Reao do Cobre com CuSO4

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a) Adicione 1,0 ml (20 gotas) de soluo de CuSO4 3M num tubo de ensaio

b) Introduza um fio de cobre, durante 1 minuto no tubo de ensaio que contm a

soluo de CuSO4.. Observe.

4.1.2. Tubo B: Reao do KI com NaClO

a) Colocar 1,0 ml (20 gotas) da soluo de KI em um tubo de ensaio.

b) Adicionar 1,0 ml (20 gotas) de hipoclorito de sdio.

c) Observe e conclua. Obs.: No demorar a colocar o clorofrmio.

d) Adicionar 1,0 ml (20 gotas) de CHCl3. Observe.

4.1.3. Tubo C: Reao do Cobre com a AgNO3

a) Colocar 1,0 ml (20 gotas) da soluo de AgNO3 1M.

b) Adicionar o fio de cobre. Observe durante 1 minuto.

4.1.4. Tubo D: Reao do KMnO4 com H2SO4 e H2O2

a) Colocar 1,0 ml (20 gotas) da soluo de KMnO4 0,1M em um tubo de ensaio.

b) Adicionar 0,4 ml (10 gotas) de H2SO4 3M.

c) Adicionar 1,0 ml (20 gotas) de H2O2. Observe.

Dados: A equao desta reao :

KMnO4 + H2O2 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2

4.1.5. Tubo E: Reao do Alumnio em Soluo Bsica

a) Colocar 1,0 ml (20 gotas) da soluo bsica (Soluo aquosa de NaOH 2M)

num tubo de ensaio.

b) Adicione o alumnio. Observe.

4.1.6. Tubo F: Reao do Cobre com Alumnio

a) Colocar 1,0 ml (20 gotas) da soluo de CuSO4 + 10% de NaCl num tubo de

ensaio.

b) Observar a temperatura inicial da soluo.

c) Adicionar uma bola de papel alumnio.

d) Observar a temperatura final da reao.

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4.1.7. Tubo G: Reao do K2Cr2O7 com H2SO4 e CH3CH2OH

a) Colocar 1,0 ml (20 gotas) da soluo de K2Cr2O7 0,1M num tubo de ensaio.

b) Adicionar 0,4 ml (10 gotas) de H2SO4 concentrado.

c) Adicionar 0,4 ml (10 gotas) de lcool (CH3CH2OH).

d) Repita o mesmo procedimento utilizando a soluo A ao invs do lcool.

A equao desta reao :

CH3CH2OH(aq) + K2Cr2O7(aq) + 4H2SO4(aq) CH3COOH(aq) + K2SO4(aq) + Cr2(SO4)3(aq) + H2O(l)

4.1.8. Tubo I: Reao da Glicose com Nitrato de Prata

a) Colocar 0,4 mL (10 gotas) de uma soluo de nitrato de prata 1M em um tubo de

ensaio limpo.

b) Adicionar 3 gotas de uma soluo de hidrxido de sdio 2M at a total

precipitao do ction prata sob a forma de xido de prata.

c) Adicionar gota a gota (aproximadamente 40 gotas) de uma soluo de hidrxido

de amnia (NH4OH) 1:5 at total dissoluo do precipitado de xido de prata.

d) Juntar 40 gotas da soluo de glicose 1%.

e) Deixar em repouso por alguns minutos e observar a formao de um espelho de

prata nas paredes internas do tubo de ensaio.

5. REFERNCIAS

1. ATKINS, P., JONES, L. Princpios de Qumica Questionando a Vida Moderna

e o Meio Ambiente, Captulo 12, 3a Edio, Bookman, 2005.

2. BROWN, T. L., LEWAY JR., H. E., BURSTEN, B. E., BURDGE, J. R.,

Qumica A Cincia Central, Captulo 20, 9a Edio, Pearson, 2007.

3. KOTZ, J. C., TREICHEL JR., P. M. Qumica Geral 2 e Reaes Qumicas,

Captulo 20, Traduo da 9a Edio americana, Cengage Learning, So Paulo,

2009.

4. KRGER, V., LOPES, C. V. M., SOARES, A. R. Eletroqumica para o Ensino

Mdio (Apostila Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de

Qumica), 1997.

5. MENDES, A. Qumica de Laboratrio Tcnicas e Experincias (Apostila

Centro Federal de Educao Tecnolgica do Cear), 1996.

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6. PS-LABORATRIO

1. Para cada ensaio realizado (Procedimentos 4.1.1 ao 4.1.8), responda:

a) Quais as substncias que esto se oxidando e se reduzindo.

b) Qual o agente oxidante? Qual o agente redutor?

c) Equacione as semirreaes de oxidao e reduo.

d) Qual a reao global balanceada da reao.

e) Identifique as reaes que ocorreram desprendimento de gases e informe a frmula

molecular e o nome do gs.

2. Calcular o potencial padro de cada reao dos procedimentos 4.1.1 ao 4.1.6, para

isso utilizar o Potencial Padro de Reduo, encontrados nas Tabelas de Potenciais de

Reduo Padro nos livros de Qumica nos captulos de Eletroqumica. Informe quais

reaes podem acontecer espontaneamente.

3. Responda conforme foi observado no Procedimento 4.1.7.

a) Identifique a soluo A. Explique os fatos ocorridos que definiram essa soluo.

b) Ocorreu desprendimento de vapores e se sim qual o odor sentido dos mesmos?

(Observao: No sentir o odor de uma substncia colocando diretamente o nariz sobre

frasco que o contm. Deve-se, com a mo, fazer com que o odor seja deslocado at o

olfato do experimentador). Esse odor devido a qual substncia formada durante a

reao?

c) Qual a cor da soluo aps ocorrer a reao com lcool etlico? Essa cor se deve a

formao de qual substncia?

4. O que ocorreu com a temperatura no procedimento 4.1.6. Explique tal fato.

5. Por que os utenslios domsticos de prata tm uma durabilidade maior que os de

alumnio? Como voc explica a perda do brilho de uma panela feita de alumnio e aps

uma limpeza ela recupera esse brilho?

6. Em Setembro de 2008 o Governo Federal decretou a Lei Seca relatando que o

motorista que for pego dirigindo sobre efeito do lcool pagar uma multa de 957,00

reais, ter a Carteira Nacional de Habilitao suspensa e poder at ser preso. Para

verificar se o motorista ingeriu lcool os policiais de trnsito realizam o teste do

bafmetro. Explique o princpio de funcionamento do bafmetro e qual a reao que

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ocorre, colocando as cores observadas nos reagentes e nos produtos. Este teste detecta

qualquer quantidade de lcool ingerido por uma pessoa?

AULA 03:

Experimento 02:

DETERMINAO DO CLORO EM PRODUTOS DOMSTICOS

POR TITULOMETRIA DE OXIRREDUO

1. INTRODUO

A instabilidade natural dos compostos clorados associada negligncia na sua

fabricao (uso de gua imprpria, armazenamento inadequado) pode levar

diminuio do teor de cloro livre acarretando a decomposio precoce do produto e

consequentemente, a perda do poder bactericida (Nicoletti e Magalhes, 1996).

A soluo de hipoclorito de sdio com pH elevado, em torno de 11 mais

estvel, sendo a liberao de cloro mais lenta. medida que se reduz o pH da soluo,

atravs do cido brico ou do bicarbonato de sdio, a soluo torna-se muito instvel e

consequentemente a perda de cloro mais rpida, isso significa que o tempo de vida til

da soluo pequeno (Estrela, 2004). Diante disso, vrios estudos tm sido realizados

para verificar a qualidade das solues de hipoclorito de sdio que se encontram

venda no mercado.

2. OBJETIVOS

Verificar como uma reao de oxirreduo pode ser usada para a determinao

quantitativa de um agente oxidante em removedores domsticos e alvejantes lquidos

base de hipocloritos.

3. MATERIAL E MTODOS

3.1. Material

- Removedores domsticos (diferentes marcas comerciais)

- Alvejantes lquidos (diferentes marcas comerciais)

- Bureta de 25 mL

- Provetas

- Pipetas de 5 ou 10 mL

- Erlenmeyer de 125 mL

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3.2. Reagentes

- Hipoclorito de sdio (amostras comerciais)

- Tiossulfato de sdio 0,05M

- Iodato de Potssio (KIO3) 0,01M

- Iodeto de Potssio (KI)

- cido sulfrico (H2SO4) 1M

- Amido 1%


4.1. Padronizao da Soluo de Tiossulfato de Sdio com Iodato de Potssio

A padronizao da soluo de tiossulfato de sdio 0,05M (Na2S2O3.5H2O) pode

ser padronizada, por titulao, contra uma soluo obtida pela dissoluo de KIO3,

iodato de potssio puro, na concentrao de 0,01M. O KIO3 reage com o excesso de KI

na soluo cida de acordo com a seguinte reao:

IO3-(aq)

+ 5I

-(aq)

+ 6H

+(aq)

3I2(aq) + 3H2O(l)

Procedimento: Encha uma bureta de 25 ml com Na2S2O3 0,05M tomando cuidado de

eliminar todas as bolhas. Registre o volume inicial da bureta. Para realizar a

padronizao, coloque 5 mL de KIO3 0,01M com auxilio de uma pipeta, em um frasco

Erlenmeyer de 125 mL. Adicione 5 mL de gua e 0,4 g de KI. Agite o frasco at que o

KI dissolva. Adicione ento 2,5 mL de H2SO4 1M e misture agitando. Dever aparecer

uma cor marrom escura, indicando a presena de iodo. Titule imediatamente com

Na2S2O3 0,05M contido na bureta, at que a cor marrom esmaea para uma cor amarelo

plido. Adicione ento 2 mL da soluo indicadora de amido 1% e continue a titulao

at que a cor azul-escura do indicador desaparea. A mudana de azul para uma soluo

incolor muito ntida. Registre o volume da soluo de tiossulfato usado na titulao.

4.2. Determinao da Capacidade de Oxidao de um Removedor Domstico

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Com auxlio de uma pipeta adicione 0,5 mL ou 0,5 g da amostra da soluo de

hipoclorito de sdio a ser analisada, transferindo-se para um Erlenmeyer de 125 ml,

adicione 25 ml de gua destilada e 1 g de KI. Agite at dissolver o KI. Aps, acrescente

2,5 mL de H2SO4 (gota a gota). A soluo deve ficar marrom indicando a formao do

iodo. Aps, inicie a titulao com tiossulfato de sdio 0,05 M sob agitao constante at

que a substncia resultante adquira uma cor amarelo-claro. Adicione ento 2 ml do

indicador amido 1%, ocorrendo uma mudana de cor para azul-violceo. Retorne a

titulao com tiossulfato de sdio 0,05 M at que a soluo torne-se transparente.

Registre o volume gasto da soluo de tiossulfato de sdio na titulao.

Aps estes procedimentos, procede-se o clculo da porcentagem de cloro ativo na

amostra:

Teor de Cloro = Ntiossulfato* Vtiossulfato*fc*milieq do Cloro * 100 / V NaClO

Sendo:

V= Volume de tiossulfato de sdio utilizado na titulao padronizado

fc= Fator de correo do tiossulfato de sdio

miliequivalente do cloro = 0,03545

5. REFERNCIAS



PRECAUES DE SEGURANA:

Alvejantes lquidos contendo hipoclorito de sdio a 5% so corrosivos para a pele e

para os olhos. Quando estiverem manipulando o alvejante lquido, tomem cuidado

para no deixar a soluo atingir sua pele. Observe que os alvejantes ou outras

substncias contendo hipoclorito, como removedores domsticos, no devem nunca

ser misturados com amnia (NH3), pois podem produzir cloraminas, tais como

H2NCl e HNCl2, que so txicas e volteis.

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2. ESTRELA, C. Hipoclorito de sdio. In: Cincia Endodntica. So Paulo: Artes

Mdicas, p.415-455 2004.

3. NICOLETTI, M. A.; MAGALHES, J. F. Influencia del envasey de factores

ambientales en la estabilidad de la solucin de hipoclorito sdico. Bol. Ofic.

Panam, v.121, n.4, p.301- 309, 1996.

4. POSTMA, J. M.; ROBERTS, J. L. J.; HOLLENBERG, J. L. Qumica no

Laboratrio, 5a Edio, Editora Manole, p. 451-454, 2009

6. PS-LABORATRIO

1. Faa uma breve pesquisa do que seria titulao de oxirreduo, coloque figuras ou

desenhe esquemas de titulao para tornar mais explicativa sua resposta.

2. Calcule o fator de correo do tiossulfato de sdio e sua verdadeira concentrao.

3. Qual o teor de cloro na amostra comercial de alvejante? Compare com os teores

determinados das outras amostras pelos colegas.

4. Muitas solues de alvejantes domsticos so essencialmente solues de hipoclorito

de sdio, NaClO. Calcule a massa da amostra de alvejante lquido contendo 5% em

peso de NaClO que oxidaria I- suficiente para consumir 0,80 mL de tiossulfato de sdio

0,15M. Sugesto: procure a densidade do hipoclorito de sdio em livros ou na internet.

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AULA 04

Experimento 03:

PILHAS OU CLULAS GALVNICAS

1. INTRODUO

1.1. Pilhas Galvnicas

Quando mergulhamos uma placa de zinco em uma soluo de cobre h

transferncia de eltrons do zinco para o ction cobre. Mas como aproveitar esta

transferncia de eltrons para gerar eletricidade?

O problema que os eltrons so transferidos diretamente dos tomos de zinco

para os ctions cobre. Para que houvesse aproveitamento de eletricidade, os eltrons

liberados pelo zinco deveriam passar por um circuito externo (uma lmpada, por

exemplo) antes de chegar ao ction cobre. Como poderamos solucionar este problema?

Em 1836, Daniell construiu um dispositivo (mais tarde chamado pilha), que

permitia aproveitar este fluxo de eltrons, interligando eletrodos que eram sistemas

constitudos por um metal imerso em uma soluo de seus ons.

Por exemplo, como seria um eletrodo feito de zinco. O eletrodo de zinco um

sistema constitudo por uma placa de zinco metlico, mergulhada em uma soluo que

contm ctions zinco (Zn2+

), obtida pela dissoluo de um de seus sais, por exemplo,

ZnSO4, em gua (Figura 1).

Nesse eletrodo ocorre o seguinte: o zinco metlico da placa doa 2 eltrons para o

ction zinco da soluo e se transforma em Zn2+

.

Zn0 Zn2+ + 2e-

O ction zinco que estava em soluo recebe os 2 eltrons doados pelo zinco

metlico e se transforma em zinco metlico.

Zn2+

+ 2e- Zn0

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Figura 1: Eletrodo de zinco (Brown, LeMay e Bursten, 2007).

Agora temos o cobre metlico da placa doando 2 eltrons para o ction cobre da

soluo e se transformando em Cu2+

(Figura 2).

Cu0 Cu2+ + 2e-

Mas o ction cobre que estava em soluo, ao receber os 2 eltrons doados pelo

cobre metlico, se transforma em cobre metlico.

Cu2+

+ 2e- Cu0

Figura 2: Eletrodo de cobre (Brown, LeMay e Bursten, 2007).

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Daniell percebeu que, se fizesse uma interligao entre 2 eletrodos desse tipo,

feitos de metais diferentes, o metal mais reativo iria transferir seus eltrons para o ction

do metal menos reativo, em vez de transfer-los para os seus prprios ctions em

soluo.

O zinco mais reativo que o cobre, ou seja, tende a doar seus eltrons ao ction

cobre (Cu2+

). Com uma interligao entre os eletrodos de zinco e de cobre, mergulhados

em soluo de seus ons, atravs de um fio condutor, o zinco metlico ir transferir seus

eltrons para o cobre (Cu2+

). Desse modo se estabelece uma passagem de corrente

eltrica pelo fio condutor, conforme ilustra a Figura 3.

Figura 3: Clula Galvnica ou Pilha de Daniell (Brown, LeMay e Bursten, 2007).

Observa-se que ao lado do zinco est uma soluo de ZnSO4(aq) e ao lado do

cobre est uma soluo de CuSO4(aq). Inicialmente, na soluo de ZnSO4(aq) o nmero

de ons Zn2+

igual ao nmero de ons SO42-

.

Qual a funo da PONTE SALINA: Ela constituda de um tubo em U,

preenchido com algodo embebido em uma soluo qualquer. Ela tem a funo de

permitir a migrao de ons de uma soluo para outra, de modo que o nmero de ons

positivos e negativos na soluo de cada eletrodo permanea em equilbrio. Na pilha de

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zinco e cobre, onde se utiliza KCl na ponte salina, os ons Zn2+

e K+

tendem a migrar em

direo ao eletrodo de cobre para neutralizar o excesso de cargas negativas (ons SO42-

).

Da mesma forma, os ons SO42-

e Cl- tendem a migrar em direo ao eletrodo de zinco

para de ons Zn2+

.

Figura 4: Desenho de uma ponte salina (Russell, 2008).

Movimento dos ons na soluo:

O eletrodo de zinco est inserido numa soluo de ZnSO4(aq) e ao lado, o cobre

est imerso em uma soluo de CuSO4(aq). Inicialmente, na soluo de ZnSO4(aq) o

nmero de ons Zn2+

igual ao nmero de ons SO42-

. Analogamente, no lado do cobre,

a concentrao de Cu2+

igual concentrao de SO42-

. Veja a Figura 5A.

(A) (B)

Figura 5: (A) Circuito Aberto e (B) Circuito Fechado da Pilha de Daniell (Russell, 2008).

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Fechando o circuito, aps algum tempo, o eletrodo de zinco ir se dissolver

provocando aumento da concentrao de Zn2+

na soluo (concentrao de SO42-

constante); por outro lado, no eletrodo de cobre haver deposio de cobre metlico

diminuindo consideravelmente a concentrao de Cu2+

na soluo (concentrao de

SO42-

constante).

A pilha uma fonte de fora eletromotriz, e como tal possui uma resistncia

interna. Como voc j sabe, fora eletromotriz a mxima diferena de potencial que a

pilha consegue fornecer para os seus plos, mas sempre que ligado um aparelho que

necessita de uma corrente grande para o seu funcionamento na pilha, a diferena de

potencial em seus plos ser menos que a fora eletromotriz da pilha, pois parte de

energia que a pilha fornece aos portadores de cargas (eltrons) consumida por eles

para percorrer a prpria pilha. Para determinar a fora eletromotriz da pilha que est a

sua disposio use o voltmetro e mea a diferena de potencial entre os plos quando

nenhum outro elemento est ligado na pilha.

PILHA DE CONCENTRAO

uma pilha onde as solues e os materiais metlicos do nodo e do ctodo so

iguais, porm a concentrao da soluo dentro dos compartimentos diferente. Isto

leva a uma transferncia de eltrons, e como a soluo mais concentrada mais rica em

ons positivos ela atua como ctodo em funo da reduo desses ons positivos a um

estado de oxidao menor. O fluxo de eltrons ocorre at que as concentraes das

solues dos dois compartimentos sejam iguais.

2. OBJETIVOS

Essa prtica tem como objetivo montar a pilha de Daniell, entender como o seu

funcionamento, identificando os compartimentos que ocorre a oxidao e reduo, o

nodo e ctodo e a importncia da ponte salina e montar uma pilha de concentrao e

calcular o valor da tenso (FEM) atravs da equao de Nernst.


3.1. Material

18



- Placas de Zinco

- Placa de Cobre

- Sulfato de Cobre (CuSO4) 1M

- Sulfato de Zinco (ZnSO4) 1M

- Sulfato de Zinco (ZnSO4) 0,0001M

- Multmetro


Pilha de Daniell:

Montar a pilha de Daniell utilizando as placas de zinco e cobre fornecidas,

conforme ilustrado na Figura 3, para isso siga as seguintes etapas:

a) No bquer 1 adicionar 60 mL da soluo de ZnSO4 1M e no bquer 2 adicionar 60

mL da soluo de CuSO4 1M.

b) Colocar a placa de zinco no bquer 1 e a de cobre no bquer 2.

c) Colocar a ponte salina interligando os dois compartimentos.

d) Ligar o polo positivo e o polo negativo, utilizando o jacar, nas placas e no

multmetro para verificar o potencial da clula.

e) Fazer a conexo com o LED e verificar o que ocorre.

Pilha de concentrao:

Montar a pilha de concentrao conforme foi montada a pilha de Daniel:

a) No bquer 1 adicionar 60 mL da soluo de ZnSO4 0,0001M e no bquer 2 adicionar

60 mL da soluo de ZnSO4 1M.

b) Colocar uma placa de zinco em cada bquer.

c) Colocar a ponte salina interligando os dois compartimentos.

d) Ligar o plo positivo na placa imersa na soluo 0,0001 M e o plo negativo na placa

imersa na soluo 1 M, utilizando o jacar,.

e) Fazer a conexo com o multmetro e verificar a tenso produzida.

5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS



19




Captulo 20, Traduo da 9a

Edio americana, Cengage Learning, So Paulo,

2009.

3. RUSSEL, J. B. Qumica Geral, McGraw-Hill do Brasil, 1981.

6. PS-LABORATRIO

1. Equacione as semi-reaes que ocorrem na pilha de Daniell, fornea a reao

global balanceada que ocorre na pilha.

2. Calcule o potencial padro da clula e o G0. A reao espontnea? Justifique

sua resposta com base nos valores obtidos para E0 e G0.

3. Qual a funo da ponte salina? O que ocorreu com a voltagem quando esta foi

retirada da pilha?

4. Ao fechar o circuito da pilha, haver passagem de eltrons do zinco para o

cobre, com isso a placa de zinco comea a se corroer, enquanto a placa de cobre

aumenta de tamanho e a soluo azul de Cu2+

comea a diminuir a intensidade

da cor. Por qu? Faa desenhos e esquemas para auxiliar na sua resposta.

5. Qual seria o potencial da pilha se a soluo de CuSO4 fosse diluda para uma

concentrao de 0,20 mol/L a 25 C? Considere condies ideais.

20



AULA 05:

Experimento 04:

ELETRODEPOSIO DE NQUEL

1. INTRODUO

A eletrodeposio a deposio eletroltica de um filme fino sobre de metal

sobre um objeto, que se comporta como ctodo da clula, necessria a utilizao de

um nodo inerte, e um eletrlito, que uma soluo salina contendo o on a ser

depositado atravs da sua reduo.

A eletrodeposio de nquel amplamente utilizada para o revestimento de

diferentes materiais, pois tem a propriedade de melhorar as caractersticas de resistncia

corroso e fornecer acabamento decorativo s peas, alm de servir de base para a

eletrodeposio de cromo.

O banho mais empregado industrialmente para deposio de nquel o Banho de

Nquel de Watts que consiste em uma soluo cuja composio de cloreto de nquel,

sulfato de nquel e cido brico. As composies variam conforme o depsito que se

deseja obter e uma soluo de composio comum consiste em ter 280 g/L de sulfato de

nquel (NiSO4), 90 g/L de cloreto de nquel (NiCl2) e 45 g/L de cido brico (H3BO3).

A funo do nquel fornecer o os ons metlicos, a dos ons cloretos manter a

neutralidade de cargas na clula e a do cido brico manter o pH constante.

Por se tratar de uma reao no espontnea necessrio fornecer clula um

potencial superior ao que seria produzido pela reao espontnea, e para isso deve-se

utilizar uma fonte de corrente contnua.

Aps o processo eletroltico possvel determinar a quantidade de material

produzido (ou depositado) atravs das Leis de Faraday para a eletrlise, que so:

1 a quantidade de substncia produzida pela eletrlise proporcional

quantidade de eletricidade utilizada e;

2 para uma quantidade de eletricidade quantidade de substncia produzida

proporcional sua massa equivalente, ou seja, sua massa molar MM dividida pelo

nmero de eltrons trocados (n).

1 Faraday (F) de eletricidade a carga em coulombs equivalente a um mol de

eltrons.

21



1 F = 96.500 C/mol; lembrando que 1 A (ampres) = 1 Coulomb/s

A carga usada na eletrlise dada pela expresso:

Carga = corrente(A) x tempo (s)

E uma expresso para determinar a massa produzida dada pela equao 1:

(1)

onde:

m = massa de substncia produzida em gramas;

MM = massa molar da substncia (g/mol);

i = corrente em amperes;

t = tempo de eletrlise em segundos;

F = constante de Faraday = 96500 C/mol

A quantidade de substncia produzida em uma eletrlise frequentemente

inferior quantidade prevista pelas Leis de Faraday. A razo entre a massa terica

prevista e a massa realmente obtida na eletrlise, expressa em porcentagem chamada

de RENDIMENTO FARADAICO (), e dado pela equao 2.

= (massa obtida/massa prevista) x 100 (2)

2. OBJETIVOS

Observar experimentalmente o funcionamento de uma clula eletroltica atravs

da eletrodeposio do nquel.


3.1. Material

- 1 eletrodo de cobre

- 1 eletrodo de ao ou platina

- Fonte de corrente

- Dois conectores tipo jacar

- Bquer de 100 mL

-1 cronmetro

-Balana analtica

22



-agitador magntico

- suportes e garras para prender os eletrodos

3.2. Solues

- Soluo do banho de Watts


4.1. Eletrlise do KI

Pesar o eletrodo de cobre limpo e seco e anotar a massa.

Colocar a soluo do banho de Watts no bquer e colocar sobre o agitador

magntico.

Prender os eletrodos de forma que fiquem totalmente mergulhados na soluo,

isolando sua superfcie metlica da garra com uma borracha, para evitar fuga de

corrente.

Conectar os cabos na fonte e em seguida conect-los no nodo e no ctodo,

sendo o nodo o cabo vermelho e o ctodo o cabo preto.

Ainda com a fonte desligada girar o boto da corrente para a posio zero e o da

tenso para a posio mxima.

Ligar a fonte e ajustar a corrente para 0,03 A e comear a cronometrar o tempo.

Deixar a clula funcionando por 5 minutos e desligar a fonte.

Retirar o eletrodo de cobre, lavar com gua destilada, secar bem e pesar

novamente. Anotar a massa e determinar a quantidade de nquel depositada.







2009.

3. RUSSEL, J. B. Qumica Geral, Vol.2, Captulo 18, 2a Edio, Pearson, 2009.

23



AULA 06:

Experimento 05:

ELETRLISE

1. INTRODUO

As clulas volticas so baseadas nas reaes de oxirreduo espontneas.

Contrariamente, possvel usar a energia eltrica para fazer com que reaes de

oxirreduo no espontneas ocorram. Por exemplo, a eletricidade pode ser usada para

decompor o cloreto de sdio fundido em seus elementos componentes, como mostra a

Reao 1.

2NaCl(l) 2Na(l) + Cl2(g) (Reao 1)

Por causa dos altos pontos de fuso das substncias inicas, a eletrlise de sais

fundidos necessita de altas temperaturas. Uma alternativa seria realizar a eletrlise em

meio aquoso.

Obtm-se os mesmos produtos se fizermos a eletrlise da soluo aquosa de um

sal em vez de fazer do sal fundido? Nem sempre, a eletrlise de uma soluo aquosa

complicada pela presena da gua, porque precisa-se considerar se a gua oxidada

(para formar O2) ou reduzida (para formar H2) em vez dos ons do sal fundido (Kotz e

Treichel, 2009).

Quando se aciona o motor de arranque de um automvel girando-se a chave de

ignio, quando se acende uma lanterna, quando se mede a concentrao de um cido

em soluo aquosa usando-se um aparelho medidor de pH, quando consideramos a

colocao de placas de zinco no caso de uma embarcao para se evitar a sua corroso,

estamos observando a ocorrncia de reaes qumicas. Quando se abre uma janela com

esquadria de alumnio, e at quando se utiliza um sabo qualquer, estamos usufruindo

de produtos obtidos como consequncia do uso de reaes qumicas muito semelhantes

quelas citadas no primeiro pargrafo. Essas reaes qumicas so chamadas de

eletroqumicas, que produzem eletricidade ou so por esta provocadas

(http://www.uff.br/gqi/ensino/disciplinas).

A eletroqumica o ramo da qumica que estuda as reaes que envolvem a

produo ou o uso da eletricidade. As reaes que produzem eletricidade so aquelas

24



que ocorrem nas pilhas e baterias. As reaes que s ocorrem pela passagem da

eletricidade atravs de um lquido so as chamadas reaes de eletrlise.

Os fenmenos que ocorrem pela passagem da eletricidade atravs de um lquido

podem ser melhor estudados e compreendidos se utilizarmos um gerador de corrente

eltrica contnua, que pode ser uma pilha, uma bateria ou um retificador de corrente

alternada, o qual pode ser at um carregador de bateria de automvel. Tendo-se em

mos uma fonte de corrente contnua, que fenmenos podemos provocar com ele? Para

responder a esta nova curiosidade s resta sair experimentando.

2. OBJETIVOS

Observar a eletrlise do iodeto de potssio (KI), da gua (H2O) e do cloreto de

sdio (NaCl), verificando os principais produtos e as condies necessrias para que

ocorram.


3.1. Material

- 3 Placas de Petri (10 cm de dimetro)

- Eletrodos de ao-inox

- Fonte de corrente

- Dois conectores tipo jacar

- Dois fios de conexo

3.2. Solues

- Indicadores de pH - Azul de bromotimol

- Iodeto de Potssio (KI) 5% m/v

- Hidrxido de sdio (NaOH) 5% m/v

- Soluo de um eletrlito inerte (sulfato de potssio K2SO4 a 5%)

- Soluo de NaCl 5% m/v

25




4.1. Eletrlise do KI

Neste procedimento ser mostrada a eletrlise de iodeto de potssio com a

formao de iodo elementar.

Numa placa de Petri, adicionar 40 mL de soluo KI 5% e os eletrodos de ao

inox opostamente colocados. Conecte os eletrodos fonte de corrente pelos cabos e

conexes necessrios. Em seguida, faa a ligao do circuito. Observe e anote.

4.2. Eletrlise do NaCl

Neste procedimento ser mostrada a eletrlise de cloreto de sdio. Na placa de

Petri, dentro dela, colocar opostamente os eletrodos de ao inox, como realizado nos

outros procedimentos. Conecte os eletrodos fonte de corrente pelos cabos e conexes

necessrios. Adicionar 40 mL de soluo NaCl 5% na placa de Petri e fazer a ligao do

circuito. Observar. Adicionar duas gotas de fenolftalena e observar novamente.

4.3. Eletrlise da H2O

Neste procedimento ser demonstrada a decomposio eletroltica da gua. Os

efeitos eletrolticos so visualizados mediante indicadores de pH.

Adicionar na placa de Petri a soluo de K2SO4 ( 40 mL). Adicionar 20 gotas

do indicador Azul de bromotimol e misturar bem.

OBS.: As cores diversificadas do indicador Azul de bromotimol: Cor da forma cida

(AMARELO) /Cor intermediria (VERDE) /Cor da forma bsica (AZUL).

A Eletrlise Propriamente Dita

Monte os eletrodos de ao inox na placa de forma oposta, assim como os cabos

de conexo. Antes de fazer a ligao do circuito, espere um pouco (cerca de um minuto)

para acalmar eventuais turbulncias na soluo. De imediato os efeitos coloridos so

observados em torno dos eletrodos. Deixando o circuito ligado durante alguns minutos

pode-se apreciar a evoluo da eletrlise. Observe e anote.

26



4.4.Eletrlise do NaOH

Nessa etapa do nosso experimento iremos utilizar um becker de 1000 mL e 2

tubos de ensaio. No becker adicionar 400 mL da soluo de Hidrxido de Sdio 5 %

m/v. Aps, colocar dois fios de cobre dentro do tubo e adicionar um pouco da soluo

dentro do tubo. Vire o tubo com cuidado para dentro do becker e logo em seguida ligue

a fonte e observe o ocorrido. A Figura 1 representa um esquema simplificado para

montar a eletrlise. Vamos provar a formao dos gases hidrognio e oxignio, fazendo

uma exploso e fazendo arder uma brasa de madeira (palito de fsforo) na atmosfera de

gs, respectivamente.

Figura 1: Esquema da eletrlise da gua utilizando tubos de ensaio para coletar os

gases produzidos.

CANTINHO DA CURIOSIDADE

Propriedades de alguns materiais

Gases

H2 - incolor, inodoro, produz pequena exploso em contato com uma chama viva;

O2 - incolor, inodoro, reaviva a chama em palito de fsforo em brasa (se em grande quantidade);

Cl2 - amarelo esverdeado, de odor irritante, e que lembra um pouco o cheiro da gua sanitria, descora um papel de tornassol umedecido, azul ou vermelho;

Lquidos

Br2- amarelo esverdeado, solvel em gua formando uma soluo amarelada;

Slidos

I2 - violeta, solvel em gua formando uma soluo castanho avermelhado;

Cu - metal de cor rosa avermelhado;

Cu2I2 - branco levemente amarelado e insolvel na gua.

Cu(OH)2 - azul, insolvel na gua;

CuO - preto, insolvel na gua;

Cu2O - amarelo, que com o tempo passa a vermelho tijolo, insolvel na gua;

CuCl2 - amarelo, que com o tempo passa a marrom;

Cu2Cl2 - branco;

CuBr - branco;

CuBr2 - preto.

Aquo-complexos

[Cu(H2O)6]2+

- azul claro FONTE: http://www.uff.br/gqi/ensino/disciplinas

27









2009.

6. Site: http://www.pontociencia.org.br acessado em 25 de Outubro de 2009.

7. Site: http://www.uff.br/gqi/ensino/disciplinas acessado em 24 de Outubro de

2009.

6. PR-LABORATRIO

1. Para cada eletrlise indique as reaes que ocorrem no nodo e ctodo. E qual a

reao global balanceada.

2. Calcule a tenso mnima que se deve fornecer para que ocorram essas eletrlises.

7. PS-LABORATRIO

1. Identifique os principais produtos da reao, explicando o que ocorreu que

ajudou a vocs a definir esses produtos.

2. Para realizar a eletrlise da gua necessrio adicionar um eletrlito para

conduzir as cargas. Ento, por que podem ser utilizados H2SO4 e HNO3 na

eletrlise da gua, e no pode utilizar HCl para eletrolis-la?

3. Qual a aplicao dos principais produtos formados na eletrlise da H2O, do KI e

do NaCl.

4. Qual o tempo necessrio para produzir 5,0 L de H2 medidos a 760 torr e 25C

pela eletrlise da H2O usando uma corrente de 1,5 A? (b) Quantos gramas de O2

so produzidos no mesmo tempo?

5. Supondo que a eletrlise do KI fosse conduzida a 350 mA durante 10 min, qual

seria a massa de iodo produzida?

Obs.: Entregar o Pr-Laboratrio no dia da aula prtica de Eletrlise, no incio da aula.

28



AULA 07:

Experimento 06:

CORROSO I - TIPO DE CORROSO

1. INTRODUO

As diversas variveis usualmente presentes no fenmeno da corroso

modificam o curso e a extenso das reaes eletroqumicas, resultando os diferentes

tipos de ataque, que do origem a diferentes tipos de corroso. Os mecanismos da

corroso eletroqumica esto associados ao fluxo de corrente eltrica entre as reas

catdicas e andicas. A reao andica est sempre associada com dissoluo do metal

e a formao dos ons correspondentes; a reao catdica pode envolver dois processos

diferentes, dependendo da natureza do meio corrosivo: desprendimento de hidrognio

(meio cido) e absoro do oxignio (meio neutro ou bsico).

A corroso galvnica ocorre quando dois metais diferentes so postos em

contato um com outro e expostos a um eletrlito. O metal menos nobre ser o nodo e

por isso se dissolver enquanto o mais nobre agir como ctodo. Dependendo da

natureza do meio corrosivo, as reaes catdicas podem ocorrer pelos processos de

desprendimento de hidrognio ou absoro do oxignio.

A corroso por aerao diferencial ocorre quando um material metlico

imerso em regies diferentemente aeradas, sendo o nodo a rea menos aerada e o

ctodo a mais aerada.

1.1. Corroso galvnica

A corroso galvnica ocorre frequentemente quando se tem um metal colocado

em uma soluo contendo ons, facilmente redutveis, de um metal que seja catdico em

relao ao primeiro. Assim, tubulaes de alumnio em presena de sais, por exemplo,

de Cu2+

e Hg2+

, sofrem corroso localizada, produzindo pites. Isto ocorre porque o

alumnio reduz os ons Cu2+

ou Hg2+

para os metais respectivos, sofrendo

consequentemente oxidao.

Hg3Al2Hg3Al2

Cu3Al2Cu3Al2

32

32

29



Alm desse ataque inicial o metal formado se deposita sobre a superfcie de

alumnio e cria uma srie de micropilhas galvnicas, nas quais o alumnio funciona

como nodo, sofrendo corroso acentuada. Casos envolvendo este mecanismo so

observados em:

Trocadores ou permutadores de calor, com feixe de tubos de alumnio; a

presena de pequenas concentraes de Cu2+

na gua de refrigerao

ocasiona, em pouco tempo, perfuraes nos tubos;

Tubos de caldeiras onde ocorre, em alguns casos, depsitos de cobre ou

xido de cobre. Isto porque a gua de alimentao da caldeira pode conter

ons cobre, cobre metlico ou suas ligas;

Tanques de ao carbono onde ao galvanizado. A corroso galvnica

ocasionada pela presena de cobre ou compostos originados pela ao

corrosiva ou erosiva da gua sobre a tubulao de cobre que alimenta o

tanque. Por isso deve-se evitar, sempre que possvel, que um fluido circule

por um material metlico catdico antes de circular por um que lhe seja

andico.

1.2. Corroso por aerao diferencial

O tipo mais importante de clula de concentrao a aerao diferencial, que

ocorre quando uma parte do metal exposta a diferentes concentraes de ar ou

imersa em regies do eletrlito diferentemente aerados (ou com outros gases

dissolvidos); isto provoca uma diferena de potencial entre as partes diferentemente

aeradas. um fato experimental que reas de uma superfcie metlica onde a

concentrao de oxignio alta, so catdicas.

Este tipo de corroso o que ocorre na linha dgua das partes metlicas

parcialmente imersa em uma soluo. Se, se mergulha uma pea de metal, zinco, por

exemplo, em uma soluo diluda de um eletrlito qualquer, e a soluo no agitada,

as partes acima e adjacentes a linha dgua so mais fortemente aeradas devido a

facilidade de acesso do oxignio a estas reas, que portanto, tornar-se-o catdicas. Na

parte imersa a maior profundidade, a concentrao de oxignio menor, sendo esta, por

conseguinte, andica.

Outro exemplo de corroso por aerao diferencial tipo linha dgua, ocorre

nas estruturas, estacas, etc. mergulhadas parcialmente na gua do mar.

30



De maneira anloga pode-se explicar a corroso do ferro sob gotas de gua ou

de soluo salina (por exemplo, gua do mar condensada da neblina). Nas reas

cobertas pela gota impedido o acesso do oxignio do ar, e por isso tornam-se andicas

em relao s outras reas expostas ao oxignio do ar.

Superfcies speras ou esmerilhadas so corrodas mais depressa do que as

superfcies lisas polidas, onde no se acumulam poeiras, xidos, etc.

As superfcies rugosas, com sulcos ou fendas, onde o oxignio no pode

penetrar, so perigosamente corrodas por aerao diferencial provocando cavidades

(pitting). Esta corroso aumenta com o tempo, pois os produtos da corroso acumulam-

se em torno da rea andica, impedindo ainda mais qualquer acesso de oxignio.

2. OBJETIVO

Observar as principais diferenas entre corroso eletroltica e corroso galvnica.

3. MATERIAL

Fonte de corrente contnua

Pisseta

Lixas para metais

Bquer de 50 mL

Bquer de 100 mL

1 basto de vidro

Fio condutor

1 Pipeta graduada de 5 mL

Lmina de zinco

Placa de cobre

Placa de ferro e ferro (prego)

Soluo de H2SO4 1 mol/L

Soluo de Ferricianeto de Potssio K3Fe(CN)6

Soluo de Cloreto de Sdio (NaCl) a 10% m/v

Fenolftalena


CORROSO GALVNICA

PARTE I: Corroso provocada por aerao (ou oxigenao) diferencial.

a) Limpe uma das superfcies de uma chapa de ferro.

b) Coloque sobre a superfcie limpa da chapa de ferro duas gotas de soluo de

cloreto de sdio, uma gota de fenolftalena e duas gotas de soluo de ferricianeto de

potssio.

31



c) Aguardar 5 a 10 minutos e observar que na regio central da pelcula lquida,

aparece colorao azul ou esverdeada e na regio perifrica aparece colorao rseo

avermelhada.

FUNO DOS INDICADORES

Fenolftalena.- indicador de rea catdica; colorao rseo-avermelhada (em

meio alcalino ou bsico, presena de hidroxila OH-) confirma rea protegida.

Ferricianeto de potssio - indicador de rea andica; precipitado azul de

ferricianeto de ferro (II) ou ferricianeto ferroso confirma rea corroda.

3Fe2+

+ 2 Fe(CN)63-

Fe3 (Fe(CN)6)2

Azul

PARTE II: Corroso provocada por impurezas metlicas situadas num material

metlico

a) Adicione em um bquer de 50 mL, cerca de 25 mL de soluo de H2SO4 1M.

b) Mergulhe parcialmente, nesta soluo, uma lmina de zinco previamente limpa.

Observe que o ataque ao zinco pequeno.

c) Mergulhe parcialmente nesta soluo, sem tocar na lmina de zinco, um basto de

cobre previamente limpo. Observe que o cobre no atacado.

d) A seguir, toque a lmina de zinco com o basto de cobre. Neste experimento

pode-se admitir que o cobre funcione como a impureza necessria para formar uma

pilha de ao local, na qual o zinco sofre corroso e o cobre no.

PARTE III: Corroso provocada por materiais diferentes

a) Adicione 50 mL da soluo de NaCl 10% em um bquer de 100 mL.

b) Adicione soluo, 15 gotas de fenolftalena e 1 mL de soluo de ferricianeto de

potssio. Homogeinize a soluo utilizando o basto de vidro.

c) Ligue o ferro a uma placa de cobre, previamente limpos, atravs de um fio

condutor.

d) Faa a imerso desses metais, ligados entre si, na soluo de NaCl 10%.

e) Observe o aparecimento de colorao rseo-avermelhada em torno do basto de

cobre e resduo azul em torno do basto de ferro.

32



PARTE IV: Corroso provocada por materiais diferentes.

a) Repita o procedimento da experincia n 3, porm usando o ferro e uma placa de

zinco previamente limpos.

b) Aps mergulhar os metais, ligados entre si, na soluo de NaCl, observe o

ocorrido e anote.

CORROSO ELETROLTICA

PARTE V: Corroso provocada por corrente eltrica

a) Em um bquer de 100 mL coloque 50 mL da soluo de NaCl 10%.

b) Mergulhe na soluo obtida dois eletrodos de ferro, respectivamente ao polo

positivo e ao polo negativo de uma fonte de corrente contnua.

c) Aps alguns minutos de funcionamento da fonte, desligue-a e agite a soluo.

Observe o ocorrido.


1. GENTIL, Vicente, Corroso, 4 Edio, Editora LTC, 2008.

2. COLOMBO, Anlise de Contaminantes Ambientais, Depart. de Qumica e Biologia,

Universidade Tecnolgica Federal do Paran - Campus Curitiba, 2008.

6. PS-LABORATRIO

PARTE I

1. Qual o fator que provoca a corroso do ferro?

2. Escreva as semi-reaes ocorridas nas regies andica e catdica da pilha de corroso

formada.

PARTE III

3. Qual dos metais, Fe ou Cu, sofre corroso?

4. Escreva as semi-reaes que ocorrem nas regies andica e catdica da pilha de

corroso formada.

5. Qual a razo das coloraes observadas nas regies andicas e catdicas?

PARTE IV

6. Qual dos metais (Fe ou Zn) sofre corroso?

7. Escreva as semi-reaes que ocorrem nas regies andica e catdica da pilha de

corroso formada.

8. Qual a razo do aparecimento do resduo esbranquiado na lmina de zinco?

33



AULA 08:

Experimento 07:

CORROSO II CORROSO EM LATAS DE AO

1. INTRODUO

A atual tecnologia fortemente dependente da utilizao de materiais metlicos,

aproveitando as excelentes propriedades fsicas e qumicas dos metais. Por outro lado,

quase todas as ligas metlicas se deterioram pelo ataque que sofrem do meio ambiente

onde so utilizadas. Os problemas de corroso so frequentes e ocorrem nas mais

variadas atividades (indstria qumica, automotiva, naval, de construo civil, etc). A

corroso preocupa o mundo, que gasta bilhes de dlares ao ano para repor s perdas

causadas por ela.

Corroso pode ser definida como deteriorao de um material, geralmente

metlico, por ao qumica ou eletroqumica, provocada pelo meio ambiente.

O ferro, por exemplo, atacado por gua e gs oxignio do ar formando

ferrugem. Alguns autores consideram a deteriorao de materiais no metlicos

(concreto, borracha, madeira, etc), devido ao do meio ambiente, como corroso.

2. OBJETIVO

O experimento a seguir tem por objetivo ilustrar ou desenvolver alguns

conceitos bsicos de corroso: efeito do sal na velocidade de corroso; uso de metais de

sacrifcio; influncia de um pequeno nodo frente a uma grande superfcie de ctodo nas

edificaes e equipamentos.

3. MATERIAL

3.1. Material:

- 4 latas (leite em p, creme de leite, etc.);

- Placa de zinco;

3.2. Reagente:

- Soluo aquosa de cloreto de sdio (NaCl).

34




Use 4 latas semelhantes e limpas. Enumere-as de 1 a 4. Faa um risco no fundo

das latas 2, 3 e 4 (utilize um objeto pontiagudo, como um prego, saca-rolhas, etc).

Arranhe duas ou trs vezes para garantir que a camada de estanho seja removida.

Prepare a soluo aquosa de cloreto de sdio. 800ml so suficientes para um conjunto

de latas (latas pequenas de 200g).

As latas devero ser usadas como indicado a seguir:

1) lata sem arranho, com gua at 2 ou 3 cm da boca.

2) lata com arranho, com gua at 2 ou 3 cm da boca.

3) lata com arranho, com gua salgada (soluo aquosa de NaCl a 4,5%).

4) lata com arranho, com gua salgada e colocar placa de zinco prximo ao arranho.

Faa as observaes de 24 em 24 horas e anote-as numa tabela como a seguir:

(copie-a em tamanho adequado para fazer as anotaes).

Tabela 1: Dados obtidos durante a execuo do experimento.

TEMPO (h) LATA 1 LATA 2 LATA 3 LATA 4

24

48

72

96



2. www.dfq.pucminas.br/apostilas/quimica. Acessado em 02 de novembro de 2009.

6. PS-LABORATRIO

1. Quais latas sofreram corroso? (colocar em ordem crescente de corroso)

2. Quais fatores que provocaram maior corroso numa lata do que em outra?

3. As latas utilizadas pela indstria de alimentos so revestidas por uma fina camada de

estanho. Consulte uma tabela de potenciais de reduo ou de reatividade de metais, e

justifique este procedimento.

4. Por que o arranho favoreceu o desenvolvimento da corroso na lata n2?

5. Por que a presena de cloreto de sdio (NaCl) aumentou a corroso na lata n3?

6. Procure justificar o que ocorreu na lata n4.

35



AULA 09:

Experimento 08:

CORROSO III - INFLUNCIA DO MEIO ELETROLTICO

1. INTRODUO

Devemos ter em mente a importncia que representa a natureza do meio

corrosivo que se encontra na imediata proximidade da superfcie metlica. Assim, a

exemplo de um trocador de calor, o meio corrosivo vai apresentar uma temperatura

mais elevada na parte em contato imediato com a superfcie metlica dos tubos. Tal fato

pode acarretar uma decomposio, nesta regio, dos produtos usados para tratamento da

gua.

2. OBJETIVO

Demonstrar como se d a corroso do ferro quando exposto a diferentes meios

eletrolticos

3. MATERIAL

3.1. Material: Pregos de Ferro;

3.2. Reagentes:

- Soluo de Hidrxido de sdio 1M (NaOH);

- Soluo de Carbonato de sdio 1M (Na2CO3);

- Soluo de Cloreto de sdio 1M (NaCl);

- Soluo de cido clordrico 1M (HCl);

- Soluo de Cloreto de potssio 1M (KCl);

- Soluo de cido sulfrico 1M (H2SO4);

- Soluo de cido actico 1M (CH3COOH);

- Soluo de Cloreto de sdio 10% (NaCl).


PARTE I

a) Limpe com gua e sabo os pregos polidos e no toque nas superfcies da pea

com as mos, devendo-se utilizar pina.

36



b) Coloque um prego limpo em sete tubos de ensaio nomeados de A a G e adicione 4

ml das seguintes solues nos tubos.

Tubo A: Hidrxido de sdio (NaOH) 1 mol/L

Tubo B: Carbonato de sdio (Na2CO3) 1 mol/L

Tubo C: Cloreto de sdio (NaCl) 1 mol/L

Tubo D: cido clordrico (HCl) 1 mol/L

Tubo E: Cloreto de potssio (KCl) 1 mol/L

Tubo F: cido sulfrico (H2SO4) 1 mol/L

Tubo G: cido actico (CH3COOH) 1 mol/L

c) Determinar a concentrao de ons hidrognio (Haq+) em cada soluo medindo o

pH das mesmas, utilizando fitas de pH1, o que suficiente para saber se as mesmas so

bsicas, cidas ou neutras.

d) Deixar os pregos nas solues durante 24 horas, ou seja, de um dia para o outro.

e) Observar e descrever as mudanas acontecidas. Preencha a Tabela 1 comparativa

com seus prprios resultados.

Adicional:

f) Adicione aos tubos (A a G) duas gotas de ferricianeto de potssio 0,1M

(K3Fe(CN)6) e observe os resultados.

g) Num tubo de ensaio H, adicione 1 mL de soluo FeSO4 e uma gota de

ferricianeto de potssio 0,1M (K3Fe(CN)6). Compare este resultado com os obtidos

quando o ferricianeto de potssio foi adicionado s solues que contm o prego (tubos

A a G). Observe, conclua e complete a Tabela 1.

Tabela 1: Resultados obtidos com a Parte I do experimento Corroso III - Influncia

do Meio Eletroltico.

Tubo pH Carter Observao 1i Observao 2

ii

A

B

C

1 So pedaos de papel cobertos com uma substncia indicadora. Geralmente h dois tipos de fitas, as que

possuem apenas um tipo de indicador, geralmente o tornassol. E as que possuem mais de dois tipos.

Ao mergulhar a fita em um lquido, a colorao da regio impregnada com a soluo indicadora, muda de

colorao e com uma tabela de comparao se determina o valor de pH da soluo analisada.

Esta tcnica serve apenas para uma avaliao inicial da amostra, existem pHmetros que realizam a

determinao do pH das solues com muita preciso.

37



D

E

F

G

H

(i) O que foi observado antes de adicionar o ferricianeto de potssio aos tubos. (ii) O que foi observado aps adicionar o ferricianeto de potssio aos tubos.

INFLUNCIA DO MEIO ELETROLTICO NA CORROSO CAUSADA

POR CORRENTE IMPRESSA

PARTE II: gua destilada

a) Em um bquer de 100 mL coloque 40 mL de H2O.


positivo e ao polo negativo de uma fonte de corrente contnua, conforme Figura 1.

c) Aps um ou dois minutos agitar o eletrlito: nada se observa, permanecendo o

aspecto inicial.

Figura 1: Esquema do aparato de corroso para avaliao da influncia do meio

eletroltico.

PARTE III: Soluo de Cloreto de Sdio

a) Em um bquer de 100 mL coloque 40 mL da soluo de NaCl 10%.


positivo e ao polo negativo de uma fonte de corrente contnua.

c) Aps alguns minutos de funcionamento da fonte, desligue-a e agite a soluo.

Observe o ocorrido.

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2. MORA, Nora Daz; SIHVENGER, Joo Carlos; LUCAS, Juliana Fenner R.

Caderno de Prticas de Laboratrio de Qumica Geral. Universidade Estadual do

Oeste do Paran, 2006.

6. PS-LABORATRIO

1. Indique as solues nas quais observou alguma evidncia de corroso na parte I.

Explique.

2. Escreva as reaes de oxidao e reduo do ferro, cobre e alumnio imersos nas

solues preparadas, assumindo que existe suficiente oxignio dissolvido.

3. Quais as caractersticas observadas na ponta, na cabea e no resto do prego? Explique

essas diferenas em relao ao processo de fabricao do prego.

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AULA 10:

Experimento 09:

CORROSO IV PROTEO CATDICA

1. INTRODUO

A proteo catdica um mtodo de controle de corroso que consiste em

transformar a estrutura proteger no ctodo de uma clula eletroqumica ou eletroltica.

O emprego de proteo catdica em estruturas de concreto enterradas ou submersas

ainda pouco frequente, devido a dificuldades, tais como necessidade de se interligar

toda a armadura do concreto, de modo a funcionar como um negativo nico e a

possibilidade de fraturas no concreto devido aos esforos gerados pela presso parcial

do hidrognio liberado no ctodo, quando submetido a potenciais muito negativos. No

pode ser usada em estruturas areas em face da necessidade de um eletrlito contnuo, o

que no se consegue na atmosfera (Gentil, 2008).

1.1. Proteo catdica galvnica

O sistema de proteo catdica galvnica ou por nodo de sacrifcio aquele

que utiliza uma fora eletromotriz de natureza galvnica para imprimir a corrente

necessria proteo da estrutura considerada. Esta fora eletromotriz resulta da

diferena entre o potencial natural do nodo e o potencial da estrutura que se deseja

proteger. uma grandeza que depende das caractersticas do nodo, do material que

compe a estrutura que se deseja proteger e, de cera forma, do prprio eletrlito.

Como a diferena de potencial conseguido nesse sistema relativamente

pequena ele aplicado somente a meios de resistividade eltrica da ordem de no

mximo, 6000 .cm. usual o emprego deste sistema em instalaes martimas, j que

a baixa resistividade da gua do mar possibilita uma baixa resistncia no circuito de

proteo catdica, permitindo a injeo, no sistema, de uma corrente de maior

intensidade.

Os materiais tradicionalmente utilizados como nodos galvnicos so:

Ligas de magnsio;

Ligas de alumnio;

Ligas de zinco.

40



Outros materiais podem eventualmente ser utilizados como nodos galvnicos,

em sistemas particulares. Como exemplo, cita-se o uso de chapas de ao carbono para

proteo de peas de bronze, lato ou cobre, em servio na gua do mar.

Ao fazer a ligao do nodo com a estrutura, estando ambos em contato

simultneo com o eletrlito, forma-se uma pilha na qual a corrente que circula resulta da

dissoluo eletroqumica do nodo.

luz deste fenmeno, fcil concluir-se que, em ltima anlise, o nodo

galvnico representa uma certa quantidade de energia acumulada, a qual ser liberada

paulatinamente, proporcionando uma corrente eltrica que exercer uma ao protetora

sobre a superfcie da estrutura (ctodo).

A circulao desta corrente no sistema d origem a um processo de

polarizao, fazendo com que os potenciais de ambos os componentes, nodo e ctodo,

se desloquem em sentidos convergentes. Assim, o nodo sofrer uma polarizao

andica, a qual, por princpio, deve ser muito pequena, e a estrutura (ctodo) sofrer

uma acentuada polarizao catdica, de modo a atingir o potencial de imunidade, ou de

estabilidade termodinmica do metal, ou liga, no meio considerado.

1.2. Proteo catdica por corrente impressa

O sistema de proteo catdica por corrente impressa aquele que utiliza uma

fora eletromotriz, proveniente de uma fonte de corrente contnua, para imprimir a

corrente necessria proteo da estrutura considerada. Esta fora eletromotriz pode

provir de baterias convencionais, baterias solares, termogeradores, conjuntos motor-

gerador ou retificadores de corrente. Os retificadores constituem a fonte mais

frequentemente utilizada, e atravs deles retifica-se uma corrente alternada, obtendo-se

uma corrente contnua que injetada no circuito de proteo.

Como a diferena de potncia de sada da fonte pode ser estipulada em valores

baixos ou elevada, a proteo catdica por corrente impressa aplica-se a estruturas

situadas em eletrlitos de baixa, mdia e alta resistividade. Tambm ela aplicada onde

se exige maiores correntes, portanto, em estruturas de mdia para grande porte o que

no impede o seu uso em estruturas pequenas, quando houver convenincia.

41



1.3. Aplicaes prticas de proteo catdica

Os trocadores de calor usados em navios condensadores e resfriadores

geralmente so construdos em ao carbono, tendo tubos de cobre ou de suas ligas.

comum ver-se carretis, tampos e espelhos em ao carbono e tubos em lato de

alumnio. Estes materiais, juntos, e em contato com a gua do mar, formam um par

galvnico e do origem a um processo de corroso galvnica em que o ao atacado.

Assim indispensvel o emprego de proteo catdica para eliminar esta ao

corrosiva. Para isto, tanto se pode usar nodos de liga de zinco como nodos de liga de

alumnio.

Os cabos de transmisso de energia e cabos de telecomunicaes enterrados

esto sujeitos a problemas de corroso no revestimento metlico de chumbo, embora

muitas vezes esta chapa de chumbo seja protegida por um revestimento adicional de

PVC ou de polietileno.

... luz deste fenmeno, fcil concluir-se que, em ltima anlise, o nodo galvnico

representa uma certa quantidade de energia acumulada, a qual ser liberada

paulatinamente, proporcionando uma corrente eltrica que exercer uma ao

protetora sobre a superfcie da estrutura.

(Proteo Catdica Aldo Cordeiro Dutra & Laerce de Paula Nunes)

2. OBJETIVOS

O experimento a seguir tem por objetivo ilustrar e desenvolver alguns conceitos

bsicos de proteo catdica da corroso como, proteo catdica galvnica (uso de

metais de sacrifcio) e proteo catdica por corrente impressa.

3. MATERIAL

3.1. Material:

- Bcker de 250 mL

- Tubos de Ensaios

- Pregos de ferro e/ou placas de ferro limpos

- Placas de cobre

- Placas de zinco ou ao galvanizado

- Eletrodos de grafite

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- Fios de cobre

- Fonte de corrente contnua

3.2 Reagentes:

- Soluo de Cloreto de Sdio 5%

- Soluo Alcolica de Fenolftalena

- Soluo de Ferricianeto de Potssio


PARTE I. Proteo catdica galvnica (nodos de sacrifcio)

a) Em sete potes (A, B, C, D, E, F e G) adicionar 50 mL de soluo de NaCl (5%).

b) Acrescentar aos potes:

A- um prego de ferro

B- um prego de ferro ligado a uma placa de cobre

C- um prego de ferro ligado a uma placa de zinco

D- um prego de ferro envolvido com uma fita de alumnio

E- um prego de ferro ligado a placas de cobre e zinco

F- um prego de ferro e adicionar 1 mL do inibidor A.

G - um prego de ferro e adicionar 1 mL do inibidor B.

c) Aps uma semana preencha a Tabela 1 com suas observaes.

d) Anote o (s) tubo (s) onde o ferro foi protegido catodicamente.

Tabela 1: Dados observados na proteo catdica galvnica.

Aspectos Observados

Ensaio Meio Corrosivo Placas Metlicas Regio Andica

A

B

C

D

E

F

G

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PARTE II. Proteo catdica por corrente impressa 1

a) Em um bcker de 100 mL adicione 50 mL de soluo aquosa de NaCl (5%), 10

gotas de soluo alcolica de fenolftalena e 20 gotas de ferricianeto de potssio.

b) Imerge dois eletrodos, um de ferro (prego) e outro de grafite, ligando-os

respectivamente aos polos negativo e positivo de uma fonte de corrente contnua.

c) Observe o ocorrido e preencha a Tabela 2.

Tabela 2: Dados observados na proteo catdica por corrente impressa 1.

Eletrodos Polos Reaes Qumicas Cores Formadas

Ferro

Grafite

PARTE III. Proteo catdica por corrente impressa 2

a) Em um bcker de 100 mL adicione 50 mL de soluo aquosa de NaCl (5%), 10

gotas de soluo alcolica de fenolftalena e 20 gotas de ferricianeto de potssio.

b) Imerge dois eletrodos, um de ferro (prego) e outro de cobre, ligados por um fio de

cobre, imobilizando-os dentro da soluo.

c) Imerge aps algum tempo um eletrodo de grafite e ligue-o ao polo positivo da

mesma fonte de corrente contnua, ligando o ferro e o cobre ao polo negativo da mesma

fonte.

OBS.: Se a soluo j estiver muito turva conveniente, para melhor observao,

substitu-la por outra.

Tabela 3: Dados observados na proteo catdica por corrente impressa 2.

Eletrodos

Polos Reaes qumicas Cores formadas

Ferro e cobre

Grafite

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2. www.dfq.pucminas.br/apostilas/quimica. Acessado em 02 de novembro de

2009.

6. PS-LABORATRIO:

PARTE I

1. Indique em qual pote o prego sofreu maior corroso, explicando.

2. Indique em qual pote o prego sofreu menor processo corrosivo. Explique.

3. D as equaes qumicas das reaes ocorridas nos 6 potes.

4. Informe os tipos principais de corroso que ocorrem em cada pote.

5. Faa um desenho ilustrativo do processo ocorrido em cada pote.

6. O que seria um inibidor de corroso e qual sua funo?

PARTE II e III

7. Explique se poderia ser usado corrente da rede eltrica sem passar pelo retificador.

8. Explique como o ferro pode ser protegido catodicamente.

9. Explique as consequncias de operar a proteo catdica com excesso de corrente.

10. Explique a funo do grafite nas montagens (Parte I e II).

11. Explique o tipo de corroso que ocorre na montagem inicial (Fe, Cu em NaCl(aq)),

indicando nodo, ctodo e as respectivas reaes.

45



AULA 11:

Experimento 10:

ESTRUTURA DOS MATERIAIS

1. OBJETIVO

Montar a clula unitria e a estrutura do metal sorteado para o grupo, facilitando a

visualizao dos tipos de retculos cristalinos estudados na teoria.

2. INTRODUO

Por que estudamos os materiais e suas estruturas?

Muitos cientistas experimentais ou engenheiros, sejam eles mecnicos, civis,

qumicos ou eltrico, iro uma vez ou outra ficar expostos a um problema de projeto

que envolva materiais. Os exemplos podem incluir uma engrenagem de transmisso, a

superestrutura para um edifcio, um componente de uma refinaria de petrleo, ou um

chip de circuito integrado. Obviamente, os cientistas e engenheiros de materiais so

especialistas que esto totalmente envolvidos na investigao e no projeto de materiais.

Muitas vezes, um problema de materiais consiste na seleo do material correto

dentre muitos milhares de materiais disponveis. Existem vrios critrios nos quais a

deciso final est normalmente baseada, em primeiro lugar, as condies de servio

devem ser caracterizadas, uma vez que estas iro ditar as propriedades exigidas do

material. Uma segunda considerao de seleo qualquer deteriorao das

propriedades dos materiais que possa ocorrer durante a operao em servio. Por fim,

provavelmente a considerao dominante estar relacionada aos fatores econmicos:

quanto ir custar o produto final acabado?

Quanto mais familiarizado estiver um(a) engenheiro(a) ou cientista com vrias

caractersticas e relaes estrutura-propriedade, bem como as tcnicas de processamento

dos materiais, mais capacitado e confiante ele ou ela estar para fazer opes

ponderadas de materiais com base nestes critrios (Callister, 2002).

3. MATERIAL

- Bolas de isopor e tinta guache

- Palitos

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- Montar a clula unitria do material sorteado para o grupo, sendo os materiais:

Alumnio; Cobalto; Cromo; Ferro (); Nquel; Zinco Cloreto de sdio e Cloreto de

csio.

- Montar a Estrutura Cristalina do material utilizando as clulas unitrias.

5. REFERNCIA BIBLIOGRFICA

1. CALLISTER, William D. Jr. Cincia e Engenharia de Materiais: Uma

Introduo, 5a edio, Rio de Janeiro: LTC, 2002.

6. PS-LABORATRIO

1. Preencha as seguintes Tabelas com os dados observados e pesquisados.

Metais Grupo

Sorteado

Estrutura

Cristalina

Raio

Atmico

(nm)

Relao do

Parmetro de

Rede com

Raio

1. Alumnio

2. Cobalto

3. Cromo

4. Ferro ()

5. Nquel

6. Zinco

7. Cloreto de sdio

8. Cloreto de csio

Metais FEA Nmero de

Coordenao

Volume da

Clula

Unitria

Densidade

Relativa

(g/cm3)

1. Alumnio

2. Cobalto

3. Cromo

4. Ferro ()

47



5. Nquel

6. Zinco

7. Cloreto de sdio

8. Cloreto de csio

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AULA 12:

Experimento 11:

POLMEROS PRODUO DO POLMERO UREIA-

FORMALDEDO

1. INTRODUO

Ao longo das ltimas dcadas, temos observado uma crescente substituio de

produtos naturais, como madeira, alumnio, cermica e algodo, por produtos

polimricos sintticos, como PVC, nilon, polister e polmeros condutores, pois os

ltimos atendem s necessidades do homem to bem quanto os primeiros, ou melhor.

As vantagens dos polmeros sintticos so: a capacidade de serem moldados e a

possibilidade de se reunir, em um nico material, vrias caractersticas, tais como:

leveza, resistncia mecnica, transparncia, condutividade ou isolamento eltrico,

isolamento trmico, flexibilidade, dentre outras.

Sobre o polmero ureia-formaldedo e outros polmeros

A resina ureia-formaldedo foi sintetizada pela primeira vez em 1929 e pertence

ao grupo dos polmeros termorrgidos. Estes polmeros apresentam as seguintes

caractersticas:

Com relao estrutura:

- so amorfos;

- possuem ligaes cruzadas.

Propriedades fsicas:

- no amolecem quando aquecidos;

- so quebradios;

- quando aquecidos, tornam-se infusveis e insolveis.

Desta forma, por ser termorrgido, o polmero ureia-formaldedo s pode ser

moldado durante a sntese, diferente dos polmeros termoplsticos, que, por no

possurem ligaes cruzadas, podem ser fundidos e remodelados vrias vezes.

Polmero ureia-formaldedo um polmero tridimensional obtido a partir da

ureia e do formaldedo. Quando puro transparente, e foi por isso usado como o

primeiro tipo de vidro plstico. No entanto, ele acaba se tornando opaco e rachando com

49



o tempo. Este defeito pode ser evitado pela adio de celulose, mas ele perde sua

transparncia, sendo ento utilizado na fabricao de objetos translcidos. Esse

polmero tambm usado em vernizes e resinas, na impregnao de papis. As resinas

fenol-formaldedo e ureia-formaldedo so usadas na fabricao da frmica.

Outra classe de polmeros a dos elastmeros, que possuem quase todas as

caractersticas dos termorrgidos, exceto que no so rgidos e quebradios, mas sim

elsticos. Os elastmeros e os termorrgidos pertencem ao grupo dos termofixos.

Abaixo, so listados os polmeros mais comumente encontrados, de acordo com os

grupos:

Termorrgidos: resinas ureia-formaldedo, fenol-formaldedo e melamina-

formaldedo e anilina-formaldedo.

Termoplsticos: policarbonato (PC), poliuretano (PU), policloreto de vinila

(PVC), poliestireno (PE) e polipropileno.

Elastmeros: elsticos e borrachas.

Figura 1: Representao da estrutura do polmero ureia-formaldedo.

Aspectos especficos da reao de formao do polmero ureia-formaldedo

A respeito da reao de polimerizao de ureia-formaldedo, sabe-se que ela

extremamente exotrmica e que libera gua (reao de condensao). O mecanismo da

reao consiste em um ataque nucleoflico da ureia sobre o eletrfilo, formaldedo. As

primeiras etapas da reao, catalisada em meio cido, esto representadas na figura a

seguir.

O H2N-CO-N=CH2, por sua vez, ataca outro formaldedo protonado, dando

continuidade reao de polimerizao. Diz-se que a ureia e o formaldedo so os

monmeros desse polmero, pois a partir dessas molculas que ele formado.

50



Figura 2: Representao das primeiras etapas da reao de polimerizao do

polmero ureia-formaldedo.

Outras aplicaes da resina ureia-formaldedo

O polmero ureia-formaldedo pode ser sintetizado de outras formas alm desta

apresentada nesse experimento, adquirindo caractersticas diferentes e permitindo que

tenha diversas aplicaes no mercado. Ele pode ser usado, por exemplo: como vidro

plstico; na fabricao de objetos translcidos; em vernizes e resinas e na fabricao de

frmica. Usam-se tambm essas resinas na fabricao de tampas na indstria de

cosmticos por causa da variedade de cores em que se apresentam seu grau de

resistncia nos solventes, as graxas e leos devido a sua dureza.

2. OBJETIVOS

Este experimento tem como objetivo mostrar como pode ser sintetizado e

modelado um polmero a partir da ureia e do formaldedo. Dessa forma, pode-se

aprofundar um pouco mais no assunto e explorar a caracterstica mais marcante dos

plsticos, que a capacidade de serem modelados.

3. MATERIAL

3.1. Material:

- 1 bquer de 600 mL, 1 de 100 mL, 3 de 50 mL e 2 proveta de 100 mL

- Esptula, conta-gotas e basto de vidro

- Balana

- Ebulidor

- Forma

3.2 Reagentes:

- 10 g de ureia comercial

51



- 19 mL de formaldedo 37% (m/v)

- 17 mL de soda custica 7% (m/v)

- cido clordrico 3M

- Corantes alimentcios


Precaues

Realize o experimento em uma capela e use luvas de plstico, pois o

formaldedo, a ureia, a soda custica e o cido clordrico so txicos. Se no houver

capela, o ambiente deve ser arejado.

Etapas:

1. No bquer de 100 mL, adicionar 10 g de uria, 19 mL da soluo de formaldedo

37% (m/v) e 17 mL da soluo de NaOH 7% (m/v).

2. Em seguida, aquecer o sistema em banho-maria, temperatura de ebulio da gua,

para que a ureia dissolva. Agitar com o basto de vidro para ajudar na dissoluo.

3. Quando a ureia estiver toda dissolvida, retirar o sistema do banho-maria e o resfriar

com gua corrente ou em banho de gelo, sempre agitando com o basto de vidro, at o

sistema ficar bastante turvo, com colorao esbranquiada.

4. Adicionar fenolftalena ao sistema, o qual adquirir colorao rosa devido soda

custica.

5. Em seguida, adicionar o cido clordrico com um conta-gotas, vagarosamente, at a

mistura perder o tom rosa.

6. Neste ponto, adicione os corantes (1 mL), caso contrrio, a resina ficar branca.

7. Colocar o sistema de volta ao banho-maria, sob agitao constante, por 2 minutos.

8. Quando o sistema estiver quente, recomear a adicionar o cido clordrico gota a

gota, at que a mistura fique mais consistente, como um mingau.

9. Logo em seguida transferir a mistura para um molde.

10. Aps aproximadamente 40 minutos, quando o material j tiver resfriado e estiver

seco, retirar-lo do molde.

52




1. BRAATHEN, P. C., et al. Plsticos: Molde Voc mesmo! Qumica Nova na

Escola, n 13, maio 2001.

2. FRADE, JORGE R., PAIVA, A. T., Polimerizao de uma resina de ureia-

formaldedo Qumica Plsticos, Vidros e Novos Materiais, Atividades de

Projeto Laboratorial, Unidade 3, Universidade de Aveiro, 2006.

3. http://ube-164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/organica/polimeros.htm

acessado em 01 de novembro de 2009.

6. PS-LABORATRIO:

1. Qual a finalidade da soluo de NaOH 7%?

2. Mostre a reao completa de formao da resina ureia-formaldedo.

3. A que categoria dos polmeros pertence resina ureia-formaldedo?

4. Por que acidificamos com cido clordrico?

5. Quais as propriedades do polmero ureia-formaldedo?

6. Quais as principais aplicaes da resina ureia-formaldedo?

53



AULA 13:

Experimento 12:

POLMEROS PRODUO DO ISOPOR UTILIZANDO

POLIESTIRENO

1. INTRODUO

O poliestireno constitui matria-prima para fabricao do isopor, quando

expandido a quente por meio de gases.

O poliestireno um plstico de grande uso no mundo atual. Ele se presta para a

produo de artigos moldados como pratos, copos, xcaras, etc. Ele bastante

transparente e bom isolante eltrico. um polmero de adio, um termoplstico incolor

transparente, com um som tipicamente metlico quando deixado cair sobre uma

superfcie clara. Ele amolece a cerca de 90 a 95C enquanto que a 140C, um liquido

mvel, excelente para uso em moldagem por injeo. O poliestireno um mat

apostila_lab. quimica aplicada versão 2013

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