Identificação de Substancias Quimicas - Apostilas - Engenharia Quimica, Notas de estudo de Engenharia Química. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Roberto_880
Roberto_8805 de Março de 2013

Identificação de Substancias Quimicas - Apostilas - Engenharia Quimica, Notas de estudo de Engenharia Química. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

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Apostilas de engenharia quimica sobre o estudo da densidade de amostras sólidas e relacionamento com suas densidades com concentração de solução; Identificação de cátions metálicos através do teste da chama.
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1. Objetivos

Determinar densidade de amostras sólidas e relacionar suas densidades com concentração de solução; Identificar cátions metálicos através do teste da chama.

2. Introdução

Identificar substâncias é um trabalho essencial para um químico, nesta prática identificamos substancias levando em consideração duas propriedades físicas: densidade e teste de chama. A densidade de um corpo define-se como a razão entre a massa e o volume desse corpo, geralmente varia de acordo com a temperatura e concentração da substancia. Facilmente encontra – se a massa da substancia pesando – a em uma balança, mas, recomenda – se mais de uma medição de volume para aumentar a precisão do cálculo. O teste da chama é um procedimento para detectar a presença de alguns cátions metálicos, baseado no espectro de emissão característico para cada elemento. O teste de chama é baseado no fato de que quando uma certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico (no caso da chama, energia em forma de calor), alguns elétrons da última camada de valência absorvem esta energia passando para um nível de energia mais elevado, produzindo o que chamamos de estado excitado. Quando um desses elétrons excitados retorna ao estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiação. Cada elemento libera a radiação em um comprimento de onda característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um elétron é única para cada elemento. A radiação liberada por alguns elementos possui comprimento de onda na faixa do espectro visível, ou seja, o olho humano é capaz de enxergá- las através de cores. Assim, é possível identificar a presença de certos elementos devido à cor característica que eles emitem quando aquecidos numa chama.

3. Procedimento experimental e resultados

Parte A: Determinação de densidades de sólidos (alguns metais) por leitura indireta de volume.

Pesou – se um erlenmeyer de 125 ml com tampa limpo e seco em uma balança com precisão de centigramas que apontou uma massa de 84,85 g. Após a pesagem adicionou-se água destilada à vidraria de modo que o líquido transborde, para haver a certeza de que não se formem bolhas de ar entre a tampa e a superfície da água. Após tampado adequadamente, o erlenmeyer foi enxugado na sua parte externa e pesado novamente contabilizando uma nova massa de 223,70 g. A partir dessas duas medidas de massa do erlenmeyer pôde – se calcular seu volume, a diferença entre sua massa com água e sua massa estando seco. Pesou-se 87,58g de ferro e transferiu –se a amostra para o erlenmeyer para que o metal ocupasse um certo volume da água

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destilada. Após verificar se houve formação de bolhas no interior do erlenmeyer enxugou - se novamente o erlenmeyer e pesou - se a vidraria mais uma vez e foi apontada uma massa de 298,65 g. Com esses dados obtidos através das pesagens foi possível calcular o volume de água a partir da soma de massas do ferro, erlenmeyer e água destilada subtraído da massa do erlenmeyer seco e da massa do metal. Também foi calculo a partir desses dados a densidade do metal obtida através da razão entre a massa e o volume do metal, volume cujo valor foi encontrado subtraindo – se o volume do erlenmeyer pelo volume de água. O volume de metal encontrado foi 12,63 ml.

D = 87,58/12,63 = 6,93 g/ml

De acordo com a literatura a densidade do ferro é 7,87 g/ml.

O mesmo procedimento foi feito com o metal aluminho e os resultados estão dispostos na tabela abaixo:

| Metal 1: ferro | Metal 2: aluminho |

Massa do erlenmeyer seco (m1) | 84,85 g | 84,85 g |

Massa erlenmeyer cheio com H2O (m2) | 223,70 g | 223,70 g |

Volume do erlenmeyer (m2-m1) = VE | 138,85 ml | 138,85 ml |

Massa do metal (m3) | 87,58 g | 88,40 g |

Massa do metal + H2O + erlenmeyer (m4) | 298,65 g | 278,83 g |

Volume de H2O (m4 - m1 - m3) = V1 | 126,22 ml | 105,58 ml |

Volume do metal (VE - V1) | 12,63 ml | 33,27 ml |

Densidade do metal | 6,93 g/ml | 2,66 g/ml |

Parte B: Determinação de densidade de uma amostra sólida por leitura direta de volume.

Escolheu – se amostras dos mesmos metais utilizados na primeira parte do experimento. Pesou – se as amostras separadamente e colocou – se cuidadosamente as amostras em duas provetas com certo volume inicial de água destilada, a fim de observar o volume deslocado de H2O. Os resultados encontram - se na tabela abaixo:

| Metal 1: Ferro | Metal 2: Aluminho |

Massa do metal | 36,31 g | 29,34 g |

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Volume de H2O inicial da proveta | 30,00 ml | 35,00 ml |

Volume de H2O deslocado | 5,20 ml | 10,20 ml |

Densidade do metal | 6,98 g/ml | 2,87 g/ml |

Parte C: Determinação da densidade de uma solução em diferentes concentrações.

Nesta prática foram pesados 5 balões volumétrico de 50 ml limpos e secos em uma balança de precisão de centigramas. Em cada balão, foi adicionada uma solução de NaCl em diferentes concentrações. Cada balão foi pesado novamente e os resultados estão ma tabela abaixo.

Solução de NaCl | Peso dos balões secos| Peso balão + solução | Massa da solução | Densidade g/ml|

1,0 Mol/L | 45,80 g | 97,37 g | 51,57 g | 1,03 g/ml |

2,0 Mol/L | 55,50 g | 109,12 g | 53,62 g | 1,07 g/ml |

3,0 Mol/L | 53,45 g | 108,79 g | 55,34 g | 1,11 g /ml |

4,0 Mol/L | 56,48 g | 113,62 g | 57,48 g | 1,15 g/ml |

Desconhecida | 51,81 g | 103,64 g | 51,83 g | 1,03 g/ml |

Parte D: Identificação de cátions metálicos através do teste de chama.

Colocou - se uma quantidade aleatória de HCl em um béquer para ser utilizado na limpeza da alça metálica que foi utilizada no teste.mergulhou – se a alça limpa em uma solução aquosa de K e foi feito o seu teste da chama q indicou uma cor lilás bem claro em suas bordas. Foi feita a limpeza descrita acima com HCl até q a cor da chama não se alterasse. Após a limpeza da alça, o procedimente foi repetido com: Cu, Ba, Ca, Na, Li e duas amostras desconhecidas, A e B. Resultados na tabela abaixo:

| K | Cu | Ba | Ca | Na | Li | A | B |

Cor da chama | Lilás | Verde| Verde amarelado | Vermelho | Laranja | Laranja roxo no centro | Laranja | Vermelho |

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4. Discussão

Os dois primeiros procedimentos representavam duas formas simples de medir densidades de sólidos que não reagem com o solvente. Pôde - se notar uma pequena variação de resultado entre as duas práticas e entre a densidade real dos elementos analisados como, por exemplo, o ferro que possui densidade igual á 7,87 g/ml. Na parte A foi verificado uma densidade de 6,93 g/ml. Uma das possíveis explicações para essa diferença seria o fato de que o ferro já estaria um pouco oxidado e a sua superfície irregular tenha acumulado uma grande quantidade de bolhas. Na parte B foi obtido um resultado de 6,98 g/ml, o resultado aproximou –se do real devido a medição na proveta normalmente resultar em um desvio de densidade para um número maior, logo, em relação ao ferro em estado de oxidação, foi encontrado um valor mais próximo do real. Na parte C o calculo da densidade deu-se em função de uma solução em diferentes concentrações. Observou-se que à medida que a concentração do soluto aumentava, sua densidade aumentava proporcionalmente, e comprovaram que a amostra desconhecida estava na concentração de 1,0 Mol/L,

Na parte D a identificação das amostras a partir do teste de chamas mostrou a identidade de cada átomo por sua cor devido à distribuição peculiar dos elétrons em níveis de energia com espaçamento único entre esses vários níveis, onde em temperaturas elevadas, os elétrons são excitados e saltam de uma órbita para outra e em seguida ele retorna a sua orbita original liberando energia em forma de luz e calor. Foi possível concluir que as amostras desconhecidas A e B são respectivamente Na e Ca.

5. Conclusão

Os resultados obtidos na prática estavam dentro das expectativas, com exceção da densidade do ferro q sofreu uma grande variação de resultado em relação a literatura,cerca de 11% de variação, devido a um possível erro de escala,a oxidação do ferro tenha interferido diretamente na sua densidade ou até mesmo falta de atenção e de experiência do aluno.

Referências:

1.http://www.euroaktion.com.br/Tabela%20de%20Densidade%20dos%20Materiais.pdf. Acesso em 02 de abril de 2012.

2. ATKINS,P.;JONES,L. Princípios da química: Questionando a vida e o meio ambiente.3ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.

3. http://pt.wikipedia.org/wiki/Teste_da_chama. Acesso em 04 de abril de 2012.

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