EXPERIMENTOS DE
QUÍMICA GERAL
Alda Maria Pawlowsky
Eduardo Lemos de Sá
Iara Messerschmidt
Jaísa Soares de Souza
Maria Aparecida Oliveira
Maria Rita Sierakowski
Rumiko Suga
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Experimentos de química geral, aborda os principais experimentos da disciplina química geral experimental 1.
Tipologia: Resumos
2018
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EXPERIMENTOS DE
QUÍMICA GERAL
Alda Maria Pawlowsky
Eduardo Lemos de Sá
Iara Messerschmidt
Jaísa Soares de Souza
Maria Aparecida Oliveira
Maria Rita Sierakowski
Rumiko Suga
a
Edição
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SUMÁRIO
Prefácio …………………………………………………………………………… vi
- Normas de Procedimento e Segurança no Laboratório …………………….. Nota Explicativa …………………………………………………………………. vii
- Equipamento Básico de Laboratório …………………………………………..
- Erros e Tratamento de Dados Obtidos Experimentalmente …………………
- Preparo de Soluções …………………………………………………………….
- Padronização de Soluções ………………………………………………………
- Bases em Produtos Comerciais …………………….. Titulação Ácido-Base: Determinação da Concentração de Ácidos e de
- Titulometria de Oxidação e de Redução ………………………………………
- Reações entre Íons em Solução Aquosa …………………………………..…
- Estequiometria ……………………………………………………………………
- Reações de Oxirredução envolvendo Metais …………………………………
- Reações de Oxirredução envolvendo Não-Metais ……………………………
- Estados de Oxidação e Colorações do Manganês …………………………..
- Eletroquímica: Pilhas Galvânicas ………………………………………………
- Lei de Faraday ………………………………………………………….…………
- Reações Químicas e Trocas de Energia ……………………………..………..
- Termoquímica ……………………………………………………………..………
- Cinética Química …………………………………………………………………
- Velocidades e Mecanismos de Reações Químicas ………………………….
- Equilíbrio Químico: Alterações no Estado de Equilíbrio ……………………..
- Curvas de Titulação Ácido-Base e Soluções-Tampão ………………..………
- Eletroquímica : Eletrólise ………………………………………….………………
- APÊNDICE: Elaboração de Relatórios ………………………………………
vii
NOTA EXPLICATIVA
Este Manual foi elaborado segundo as normas da IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) para o uso de Unidades e Quantidades em Química.^1 No
espírito desta atualização, todos os textos incorporam a definição de mol como unidade da grandeza quantidade de matéria , do Sistema Internacional de Unidades (SI). O uso obsoleto do termo mol como “peso molecular expresso em gramas” é abandonado, assim como o próprio emprego incorreto da palavra peso ao invés de
massa nas definições de massa atômica , massa molecular e massa molar. Uma das formas mais usuais de expressão da concentração de soluções, conhecida como molaridade , é redefinida como concentração em quantidade de matéria ou simplesmente concentração , e expressa em mols de soluto por litro de solução (abreviatura: mol/L). O emprego do termo molar restringe-se ao seu significado correto – por mol – como nas expressões massa molar, volume molar , entropia molar , energia molar , etc. Assim, molar não é usado aqui para significar “mol por litro ”, como na antiga definição de molaridade. O uso da normalidade na expressão de concentrações é abandonado neste Manual , como vem sendo em várias partes do país e no exterior, por não enfatizar a relação estequiométrica entre reagentes e produtos na transformação química. Todos os cálculos químicos antes associados às definições de equivalente-grama e número de equivalentes (como aqueles relacionados com titulações) passaram a ser desenvolvidos com base nas equações balanceadas e nas definições de massa molar
e quantidade de matéria. Finalmente, adota-se aqui o símbolo L para litro. De acordo com a 16a^ CGPM
(Conferência Geral de Pesos e Medidas), realizada em 1979, ambos os símbolos,ll ll ou
L , podem ser utilizados. Neste Manual optou-se por utilizar L para litro porque esta escolha evita o risco de confusão, infelizmente frequente, entre o número 1, a letra ele minúscula e o símbolo de litro. O leitor tem à sua disposição várias fontes bibliográficas que apresentam e discutem as modificações de nomenclatura e usos adotadas neste Manual .2-8^ Algumas referências são apresentadas abaixo; outras podem ser obtidas por solicitação aos autores dos diversos artigos e livros.
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Referências
1 MILLS, I.; CUITAS, T.; HOMANN, K.; KOLLAY, N. IUPAC’s Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry. Oxford : Blackwell, 1988. 2 INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. SI : Sistema Internacional de Unidades. 3. ed. Duque de Caxias (RJ) : INMETRO, 1984. 72 p. 3 ROCHA-FILHO, R.C. Grandezas e Unidades de Medida : o Sistema Internacional de Unidades. São Paulo : Ática, 1988. 88 p. 4 ROCHA FILHO, Romeu Cardozo; SILVA, Roberto Ribeiro da. Introdução aos Cálculos da Química. São Paulo : McGraw-Hill do Brasil, 1992. p. 51-57. 5 RUSSEL, John B. Química geral. 2. ed. v. 1. Coordenação por Maria Elizabeth Brotto; tradução e revisão por Márcia Guekezian et al. São Paulo : Makron Books, 1994. p. 506. 6 SILVA, Roberto Ribeiro da; BOCCHI, Nerilso; ROCHA FILHO, Romeu Cardozo. Introdução à Química Experimental. São Paulo : McGraw-Hill do Brasil, 1990. p. 52-54, 68-69. 7 SILVA, Roberto R. da; ROCHA-FILHO, Romeu C. Mol : uma nova terminologia. Química Nova na Escola, n. 1, p. 12-14, 1995.
8 ROCHA-FILHO, R.C.; SILVA, R.R. Sobre o uso correto de certas grandezas em Química. Química Nova , v.14, n. 4, p. 300-305, 1991.
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12. Ao aquecer substâncias ou soluções em tubos de ensaio, não virar a boca do tubo em sua direção ou na de outra pessoa. Não aquecer bruscamente nenhum sólido ou líquido. Jamais aquecer sistemas completamente fechados. 13. Manter a cabeça e as roupas afastadas da chama. Diminuir a chama do bico de Bunsen quando interromper o seu uso. 14. Não trabalhar com substâncias inflamáveis perto da chama. Exemplos de inflamáveis: álcoois, éteres, cetonas, hidrocarbonetos. 15. Manusear com cuidado vidraria ou peças metálicas aquecidas. Lembrar-se de que materiais quentes e frios possuem geralmente a mesma aparência. 16. Não pipetar com a boca substâncias tóxicas ou corrosivas. Utilizar aparelhos de sucção apropriados para esta finalidade. 17. Ao diluir uma solução concentrada de ácido ou dissolver uma base, adicioná-lo(a) lentamente à água, com agitação. Usar resfriamento, se necessário. 18. Ao adaptar rolhas ou tubos de borracha à vidraria, umedecer a peça de vidro e enrolá- la em uma toalha para proteger as mãos. 19. Evitar fazer montagens instáveis de aparelhos, tais como as que utilizam suportes como caixas ou livros. Usar garras, anéis, mufas e suportes metálicos apropriados para cada situação. 20. Utilizar provetas, pipetas e buretas de volume adequado à quantidade de líquido que se pretende medir. 21. Ao fazer vácuo, utilizar recipientes capazes de suportar o abaixamento de pressão (frascos kitasato). 22. Rotular a pisseta corretamente quando utilizá-la para conter líquidos diferentes de água destilada. Rotular de forma adequada os frascos destinados a conter reativos recém-preparados. 23. Proteger os rótulos dos frascos de reagentes, evitando escorrer líquidos em sua superfície. 24. Não devolver sobras de reagentes aos frascos de origem sem consulta prévia ao professor. 25. Recolocar a tampa dos frascos ao interromper o seu uso, para evitar contaminação ou perdas por volatilização. Não utilizar a mesma pipeta para soluções diferentes. 26. Não jogar detritos na pia ou nos ralos. Utilizar para isso as lixeiras existentes no laboratório. Observar quais lixeiras estão destinadas a conter vidros quebrados.
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27. Só descartar sobras de reagentes na pia quando tal procedimento for autorizado pelo professor. Caso contrário, utilizar os frascos de descarte identificados para cada tipo de resíduo. 28. Minimizar as sobras de reagentes pelo uso das quantidades indicadas no roteiro de cada aula. 29. Antes de deixar o laboratório, lavar a vidraria utilizada, limpar a mesa de trabalho e lavar bem as mãos. 30. Ao retirar-se do laboratório, verificar se todos os aparelhos estão desligados e se não há torneiras abertas (água e gás).
SE OCORRER ALGUM ACIDENTE, CHAMAR O PROFESSOR IMEDIATAMENTE.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MILAGRES, Benjamin Gonçalves et al. Química Geral: práticas fundamentais. Viçosa : Imprensa Universitária, 1986. p. 1-5, 11-20. NASCIMENTO, Aguinaldo J. do et al. Bioquímica Vegetal. Curitiba : [s.n.], 1980. p. 1-4. (Série didática n. 23). PEQ-Projetos de ensino de química. GIESBRECHT, Ernesto (Coord.). Experiências de Química: técnicas e conceitos básicos. Sao Paulo : Moderna, 1982. p. 3-4, 6-14. SILVA, Roberto Ribeiro da; BOCCHI, Nerilso; ROCHA FILHO, Romeu Cardozo. Introdução à Química Experimental. Rio de Janeiro : McGraw-Hill, 1990. p. 1-15, 19,
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Balão volumétrico
Recipiente TC (do inglês “to contain”) calibrado, destinado a conter um volume preciso de líquido a uma dada temperatura. É utilizado no preparo e na diluição de soluções de concentra- ção definida (soluções-padrão). Os volumes nominais dos ba- lões volumétricos (especificados pelo fabricante) são geralmen-te medidos a 20oC. No caso de medidas precisas fora desta temperatura, recomenda-se que o volume real do equipamento seja determinado por aferição. O mesmo procedimento deve ser adotado com outros aparelhos volumétricos, como as pipetas.
Bastão de vidro
Usado na transferência de líquidos e na dissolução de sólidos. Quando envolvido em uma das extremidades por um tipo de látex, é chamado de “policial” e é empregado na remoção quantitativa de precipitados.
Béquer
Recipiente com ou sem graduação, de forma alta (copo de Berzelius) ou baixa (copo de Griffin). Usado no preparo de soluções, na pesagem de sólidos e no aquecimento de líquidos, bem como em reações de precipitação e em recristalizações. Forma alta
6 Da mesma forma que o frasco Erlenmeyer, o béquer não deve ser usado na medida precisa de volumes de líquidos, pois não é calibrado para este fim. É frequentemente confeccionado em vidro pirex (resistente a temperaturas elevadas); apesar disso, é sensível a variações bruscas de temperatura. Pode ser aquecido sobre a tela de amianto.
Bureta
Equipamento TD (do inglês “to deliver”), calibrado para permitir o escoamento de volumes precisos de líquidos. É muito utilizada em titulações, pois a torneira (na sua parte inferior) permite o controle da vazão do líquido. Buretas e microburetas de capacidades nominais variadas são encontradas no comércio. As buretas automáticas possuem dispositivos capazes de abastecê-las automaticamente, evi- tando a contaminação do titulante com CO 2 do ar.
Condensador
Equipamento destinado à condensação de vapores. É utilizado em destilações e no aquecimento de líquidos sob refluxo. Os condensadores mais comuns são:
(a) condensador de tubo reto: apresenta uma superfície de condensação pequena e por isso não é apropriado para o resfriamento de líquidos de ponto de ebulição baixo.
Forma baixa
(a)
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Dessecador
Usado no armazenamento de substâncias que devem ser mantidas sob pressão reduzida ou em condições de umidade baixa.
Frasco Erlenmeyer
Recipiente utilizado na análise titulométrica, no aquecimento de líquidos e na dissolução de sólidos. A sua forma cônica torna-o apropriado para conter líquidos durante reações conduzidas sob agitação.
Frasco Kitasato
Frasco cônico de paredes reforçadas e munido de saída lateral. É usado em filtrações sob sucção (ou pressão reduzida), acoplado a uma trompa d’água ou bomba de vácuo.
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Frascos para reativos
São encontrados em vários tamanhos e podem ser incolores ou de cor âmbar. Estes últimos são empregados no armazenamento de reativos e de substâncias fotossensíveis.
Funil de separação
Peça de vidraria utilizada em extrações líquido- líquido, na decantação e separação de líquidos imiscíveis e na adição gradativa de reagentes líquidos durante reações químicas.
Funil simples
Empregado na transferência de líquidos e em filtrações simples, com o uso de papel de filtro adequado.
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Termômetro
Instrumento empregado na medida de temperatura. A escolha de um termômetro depende principalmente da faixa de temperatura de interesse.
Tubo de ensaio
Utilizado geralmente para conter misturas de reação em pequena escala, assim como em ensaios de precipitação, cristalização e solubilidade. Pode ser aquecido diretamente sobre a chama do bico de gás, desde que sejam tomadas precauções para evitar a projeção de líquidos e sólidos do seu interior.
Vidro de relógio
Empregado no recolhimento de sublimados, na pesagem de sólidos, em evaporações e na secagem de sólidos não-higroscópicos.
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2. Material de porcelana
Almofariz e pistilo
Destinados à pulverização de sólidos e à maceração de amostras que devem ser submetidas a extração. Podem ser feitos também de ágata, vidro ou metal.
Cadinho
Usado na secagem, no aquecimento e na calcinação de substâncias. Pode ser feito de porcelana, metal ou teflon.
Cápsula
Usada na evaporação de soluções, na sublimação e secagem de sólidos e na preparação de misturas.
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Existem vários tipos de bicos de gás (ver figura), mas todos obedecem ao mesmo princípio de funcionamento: o gás combustível é introduzido numa haste vertical, em cuja parte inferior há uma entrada de ar para suprimento de oxigênio (comburente). O gás combustível é queimado no extremo superior da haste. Tanto a vazão do gás quanto a entrada de ar podem ser controladas de forma conveniente. Os tipos mais comuns de bicos de gás são: (a) bico de Bunsen (b) bico de Tirril (c) bico de Mecker.
Pinças
As pinças de Mohr (A) e de Hoffmann (B) têm por finalidade impedir ou reduzir o fluxo de líquidos ou de gases através de tubos flexíveis. Já a pinça representada em (C) é muito empregada para segurar objetos aquecidos, especialmente cadinhos.
Tela de amianto
Tela metálica, contendo amianto, utilizada para distribuir uniformemente o calor durante o aquecimento de recipientes de vidro ou metal expostos à chama do bico de gás ou colocados sobre chapas de aquecimento.
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Tripé
Usado geralmente como suporte para telas de amianto e triângulos de porcelana.
4. Material metálico usado em montagens
Argola ou anel
Empregada como suporte para funis simples, funis de separação e telas de amianto.
Garras
São feitas de alumínio ou ferro e ligam-se ao suporte universal por meio de mufas. Destinam-se à sustentação de utensílios como buretas, condensadores, frascos Kitasato e balões de fundo redondo.
Mufa
Adaptador de ferro ou alumínio com parafusos nas extremidades, utilizado para a fixação de garras e argolas metálicas ao suporte universal.
Garras com mufa