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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA GOIANO
CAMPUS MORRINHOS
CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA
QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL – 4 º PERÍODO
PROF.°. DR.°. ANTÔNIO CARLOS CHAVES RIBEIRO
EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL E COLETIVA
RELATÓRIO 0 2
VIDRARIAS DE LABORATÓRIO
MORRINHOS – GO
Leonardo Eleutério da Costa
João Vitor Gomes Paulino Carvalho
Leonardo Eleutério da Costa
Mariana Assunção da Silva
FENÔMENOS QUÍMICOS
FENÔMENOS FÍSICOS
Relatório apresentado ao Curso de Licenciatura em Química, do Instituto Federal Goiano – Campus Morrinhos como exigência parcial para aprovação na disciplina de Química Inorgânica Experimental do 4 º Período, ministrada pelo Prof.°. Dr.°. Antônio Carlos Chaves Ribeiro. Morrinhos – GO 2021
4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
4.1 Processo 01
- Em um béquer limpo e seco, foi adicionado com o auxílio de uma espátula alguns cristais de iodo (I 2 ).
- Com um vidro de relógio cobriu-se o sistema.
- Foi levado esse sistema para aquecimento em chama baixa de um Bico de Bunsen.
- Após aquecimento, deixou-se o sistema, ainda tapado, resfriar sobre outra tela de amianto.
- Anotou-se todas as observações antes e depois do experimento para determinar futuramente se o fenômeno é físico ou químico. 4.2 Processo 02
- Em um béquer limpo e seco, uma pequena porção de carbonato de cálcio foi adicionada.
- Neste mesmo béquer, adicionou-se com uma pipeta 3,0 mL de solução de ácido clorídrico.
- Esperou-se até que não mais houvesse a presença do carbonato.
- Anotou-se todas as observações antes e depois do experimento para determinar futuramente se o fenômeno é físico ou químico. 4.3 Processo 03
- Em um tubo de ensaio devidamente limpo e seco, colocou-se usando uma pipeta 1,0 mL de solução de sulfato de sódio.
- Posteriormente, adicionou-se a este tubo de ensaio 1,0 mL de solução de cloreto de bário.
- Agitou-se, observou-se e colocou-se o tubo de ensaio em uma estante para repouso.
- Aguardou-se alguns minutos e observou-se o sistema.
- Anotou-se todas as observações antes e depois do experimento para determinar futuramente se o fenômeno é físico ou químico. 4.4 Processo 04
- Foi adicionado com o uso de pipetas em um tubo de ensaio 1,0 mL de solução de cloreto férrico e 1,0 mL de solução de tiocianato de amônio.
- Agitou-se, observou-se e colocou-se o sistema para repouso em uma estante.
- Anotou-se todas as observações antes e depois do experimento para determinar futuramente se o fenômeno é físico ou químico. 4.5 Processo 05
- Em um tubo de ensaio adicionou-se volumes iguais das soluções de sulfato cúprico e cloreto férrico.
- Agitou-se e observou-se o sistema.
- Anotou-se todas as observações antes e depois do experimento para determinar futuramente se o fenômeno é físico ou químico. 4.6 Processo 06
- Usando uma pinça metálica, segurou-se um pequeno pedaço de magnésio metálico.
- Introduziu-se a ponta do metal na chama do Bico de Bunsen.
- Com o devido cuidado e orientações, observou-se a combustão do magnésio e o aspecto da substância e o fenômeno ocorrido.
- Anotou-se todas as observações antes e depois do experimento para determinar futuramente se o fenômeno é físico ou químico. 4.7 Processo 07
- Adicionou-se em um tubo de ensaio 1,0 mL das soluções de ácido clorídrico e hidróxido de sódio.
- Agitou-se o tubo e observou-se o ocorrido.
- Anotou-se todas as observações pré e pós experimento para determinar futuramente se o fenômeno é físico ou químico. 4.8 Processo 08
- Em um tubo de ensaio, foram adicionados 2,0 mL da solução de ácido clorídrico 30% V/V e um pequeno pedaço de cobre metálico.
- Agitou-se o frasco e observou-se o ocorrido.
- Anotou-se todas as observações antes e depois do experimento para determinar futuramente se o fenômeno é físico ou químico.
De acordo Leenson (2005), os vapores de iodo são normalmente invisíveis na temperatura ambiente e à baixa pressão, no entanto usando material e reagentes laboratoriais é possível obter suaves vapores de coloração violeta em temperaturas acima de 30° C, cuja intensidade aumentará gradativamente com a temperatura. Segundo Machado Júnior; Assis e Braathen (2006), os cristais de iodo, em sistema fechado, aquecidos passam da fase sólida diretamente para a gasosa quando em temperaturas abaixo da de seu ponto de fusão (113,55° C) e pode ser reversível com o decaimento da temperatura. Essas mudanças recebem o nome de sublimação e ressublimação, respectivamente, e ocorrem a velocidades iguais, pois a pressão e a concentração permanecem inalteradas. A Figura 01 ilustra o processo de sublimação. Figura 01 – Aspecto do iodo no estado sólido (esquerda) e na fase vapor (direita), obtida por sublimação do sólido. Fonte: Dos Santos e Afonso (2011). 4.2 Dissolução Do Carbonato De Cálcio Em Ácido
- Aspecto do carbonato de cálcio O carbonato de cálcio é um composto inorgânico de fórmula química CaCO 3 , apresenta-se como pó branco monocristalino, inodoro, insípido, estável ao ar e insolúvel em água.
- Aspecto da solução de ácido clorídrico O ácido clorídrico é um hidrácido com alto potencial de ionização e de formula química HCl, apresenta-se em estado líquido de aspecto amarelado, altamente corrosivo e tóxico. Em solução aquosa pode ser incolor ou levemente amarelo, não inflamável, tóxico e com odor pungente.
- Observação após junção dos reagentes Ao misturar ambos os reagentes a observação marcante é a efervescência, isto é, liberação de algum gás em meio à solução líquida.
- Indicação de fenômeno O indicativo do fenômeno deu-se ao notar o grande volume de bolhas de gás liberadas, ou seja, as bolhas de gás evidenciaram que houve reação química. Logo, o fenômeno é químico, pois as substâncias iniciais se combinaram e formaram novas substâncias.
- Justificativa Como diz Monteiro (2016), a reação entre o CaCO 3 e o HCl é marcada principalmente pela formação do gás CO 2 (dióxido de carbono), como ilustra a Figura 02, além do CaCl 2 solúvel (cloreto de cálcio) e H 2 O (água), porém há a formação de um produto intermediário, o H 2 CO 3 (gás carbônico), que instantaneamente, por ser instável em solução, se decompõe em CO 2 e H 2 O, como mostra as reações químicas balanceadas abaixo: CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + H 2 CO 3 (aq) H 2 CO3(aq) → H 2 O(l) + CO2(g) CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → H 2 O(l) + CO2(g) Figura 02 – Reação do CaCO 3 com HCl. Fonte: Monteiro (2016). 4.3 Precipitação Do Sulfato De Bário
- Aspecto da solução de sulfato de sódio O sulfato de sódio quando em solução apresentou aspecto incolor, por se solubilizar totalmente em água.
- Aspecto da solução de cloreto de bário O cloreto de bário quando em solução exibiu aspecto incolor, por se solubilizar totalmente em água.
4.4 Síntese Do Tiocianato De Ferro
- Aspecto da solução de cloreto férrico A solução de cloreto férrico tem aspecto translúcido com tons levemente que variam, dependendo do ponto de vista do observador, do amarelado, esverdeado ou laranja-vermelhado.
- Aspecto da solução de tiocianato de amônio O tiocianato de amônio em solução tem aspecto incolor, por se dissolver completamente em água.
- Observação após junção dos reagentes Misturando o cloreto férrico sobre o tiocianato de amônio percebeu-se a mudança de cor, assumindo coloração vermelho escuro.
- Indicação de fenômeno A indicação do fenômeno aconteceu quando houve alteração brusca de cor ao adicionar um reagente sobre o outro. Logo, o fenômeno é químico, pois as substâncias iniciais se combinaram e formaram novas substâncias.
- Justificativa A reação química entre os reagentes é caracterizada como sendo uma reação de síntese, que ocorrem quando duas ou mais substâncias iniciais reagem, produzindo uma única substância, e neste caso, um produto denominado de composto ou complexo de coordenação. As propriedades dos compostos de coordenação são definidas conjuntamente pelo íon metálico e por seus ligantes. Esses complexos sempre se apresentam na forma termodinamicamente mais estável em solução, alguns são lábeis em solução e trocam rapidamente os ligantes coordenados pelas moléculas de solvente ou por outros ligantes. Outros são mais estáveis, denominados inertes, devido a sua lentidão em se dissociarem (SOUZA, 2020). Ao reagir as soluções obteve uma coloração característica, que de acordo com Curi (2006), é chamada de vermelho-sangue e é obtida através dos íons de Fe3+^ com os
íons de SCN–, formando o tiocianato de ferro como mostra as Figuras 04 e 05, e as equações químicas a seguir. Figura 04 – Solução de FeCl3(aq) (na bureta) e solução de NH 4 SCN (no tubo de ensaio). Fonte: De Alencar (2020). Figura 05 – Formação do Fe(SCN)3(aq). Fonte: De Alencar (2020). FeCl3(aq) + 3 NH 4 SCN(aq) → Fe(SCN)3(aq) + 3 NH 4 Cl(aq) Dependendo da proporção entre ambos os íons pode haver a formação de uma série de complexos de ferro, como: Fe3+(aq) + SCN–(aq) ↔ [Fe(SCN) 3 ]2+ Fe3+(aq) + 2 SCN–(aq) ↔ [Fe(SCN) 2 ]+ Fe3+(aq) + 3 SCN–(aq) ↔ [Fe(SCN) 3 ] Fe3+(aq) + 4 SCN–(aq) ↔ [Fe(SCN) 4 ]– Fe3+(aq) + 5 SCN–(aq) ↔ [Fe(SCN) 5 ]^2 – Fe3+(aq) + 6 SCN–(aq) ↔ [Fe(SCN) 6 ]^3 –
- Aspecto Do magnésio metálico depois da combustão Mediante sua combustão, a fita de magnésio sólida se transformou totalmente em um pó de cor branca, leve e inodoro.
- Observação após junção dos reagentes Ao colocar a fita de magnésio sobre a chama do Bico de Bunsen notou-se rapidamente uma luz forte e brilhante, e com liberação de uma fumaça esbranquiçada.
- Indicação de fenômeno O indicativo do fenômeno aconteceu ao perceber o surgimento da luz brilhante e liberação da fumaça branca. Logo, o fenômeno presenciado é químico, pois as substâncias iniciais se combinaram e formaram novas substâncias.
- Justificativa Durante a combustão da fita de magnésio metálico, uma chama intensa e brilhante é liberada, produzindo o óxido de magnésio (MgO), que é um pó com aspecto esbranquiçado. O fenômeno químico pode ser visto na Figura 06 e reação química deste é expressada pela equação que se segue. Figura 06 – Combustão do magnésio metálico. Fonte: Educação (2012). 2 Mg(s) + O2(g) → 2 MgO(s)
Como explica Freitas ( 2016 ), a reação de combustão do magnésio é uma reação de oxirredução, que durante a reação os átomos de Mg(s) perdem elétrons para formar os íons catiônicos Mg2+, que reagem com o oxigênio presente no meio ambiente, produzindo assim o óxido de magnésio, como elucidada as equações química abaixo. 2 Mg(s) → 2 Mg2+^ + 2 e– 2 Mg2+^ + O2(g) → 2 MgO(s) Curiosamente a queima do magnésio ocorre naturalmente ao estar exposto ao ar, e mesmo na ausência do oxigênio. Neste caso o mesmo reage com o azoto do ar formando o nitreto de magnésio (Mg 3 N 2 ). Entretanto, o magnésio ao ar, quando em contato com uma fonte de ignição, há o fornecimento de energia ao sistema, assim mesmo reage mais energeticamente liberando energia na forma de luz. 4.7 Neutralização – Ácido/Base
- Aspecto da solução de ácido clorídrico O ácido clorídrico é um hidrácido com alto potencial de ionização e de fórmula química HCl, apresenta-se em estado líquido de aspecto amarelado, altamente corrosivo e tóxico. Em solução aquosa pode ser incolor ou levemente amarelo, não inflamável, tóxico e com odor pungente.
- Aspecto da solução de hidróxido de sódio O hidróxido de sódio é um sólido branco, cristalino, altamente tóxico e corrosivo, e por ser bastante solúvel em água, forma uma solução límpida e com cheiro característico.
- Observação após junção dos reagentes Visivelmente depois de misturar os reagentes não se percebe mudanças macroscópicas, como formação de bolhas, alteração de cor ou formação de precipitados. Contudo, microscopicamente ocorre uma reação denominada neutralização.
- Indicação de fenômeno Como em nível macroscópico ocorre uma reação de neutralização, logo o fenômeno é químico, pois as substâncias iniciais se combinaram e formaram novas substâncias.
- Indicação de fenômeno Como não houve mudança de cor, formação de precipitados ou liberação de gases, pode-se afirmar que não se trata de um fenômeno químico, e como também não houve variação na temperatura e agregação do estado físico de nem um dos componentes, o teste não aborda um fenômeno físico.
- Justificativa Como justificativa consideremos a fila de reatividade dos metais e ametais, mostrada na Figura 07, onde na mesma revela quais metais reagem facilmente na presença de ácidos, isto é, possuem maior tendência em doar elétrons (maior eletropositividade). Figura 07 – Fila de reatividades dos metais e ametais. Fonte: Mundo Educação ( s.d. ). Os metais não-nobres que aparecem na fila de reatividade, à esquerda do H, reagem com substâncias de caráter ácido. Isso ocorre porque são mais reativos que o hidrogênio, possuem o potencial de oxidação necessário para deslocar o hidrogênio ácido, e assim formam o cátion H+^ ou H 3 O+. No entanto, os metais nobres, que estão situados à direita do hidrogênio, não reagem de maneira espontânea ao serem colocados em contato com soluções ácidas, e exemplo disso é o fio de cobre usado em prática, como mostrado na Figura 07 e a equação química abaixo. Figura 07 – Fio de cobre mergulhado em solução de ácido clorídrico. Fonte: Lindner (2009). Cu(s) + HCl(aq) → não há reação
4.9 Reatividade Do Ferro Metálico
- Aspecto da solução de ácido clorídrico O ácido clorídrico é um hidrácido com alto potencial de ionização e de fórmula química HCl, apresenta-se em estado líquido de aspecto amarelado, altamente corrosivo e tóxico. Em solução aquosa pode ser incolor ou levemente amarelo, não inflamável, tóxico e com odor pungente.
- Aspecto do pedaço de ferro Em prática recomenda-se, por apresentar maior superfície de contanto, o uso de uma esponja de aço (Bombril) que pode ser encontrado em diversos estabelecimentos comerciais. A mesma possui textura abrasiva, cor acinzentada e brilho metálico.
- Observação após junção dos reagentes Ao mergulhar pedaços da esponja de aço no ácido clorídrico observou-se uma súbita efervescência, liberando algum gás em meio à solução líquida.
- Indicação de fenômeno A percepção do fenômeno deu-se ao notar o grande volume de bolhas de gás liberadas, isso é, as bolhas de gás evidenciaram que houve reação química. Logo, o fenômeno é químico, pois as substâncias iniciais se combinaram e formaram novas substâncias.
- Justificativa O ferro, presente na esponja de aço, por ser um elemento metálico podemos realizar a mesma análise feita antes para o cobre. Na fila de reatividade dos metais, apresentada na Figura 07, o ferro está localizado ao centro da fileira, e por ser mais reativo que o hidrogênio, uma reação de oxirredução em meio ao ácido clorídrico acontecerá. A reação procederá com o deslocamento (redução) do hidrogênio ácido, formando o gás hidrogênio, e oxidação do ferro metálico para íons de Fe2+^ que se ligam aos íons de Cl–, formando o cloreto de ferro (ou cloreto ferroso) que possui tonalidade amarelado. A Figura 08 e as reações químicas abaixo ilustram o fenômeno químico.
Ba(OH) 2 (s) → Ba2+(aq) + 2 OH (^) (aq) O borbulhamento de ar pulmonar implica a introdução de gás carbônico na solução, formando o íon carbonato, de acordo com o seguinte equilíbrio químico. CO2(g) + 2 OH–(aq) ↔ CO 32 – (aq) + H 2 O(l) Na presença de íons Ba2+(aq), o íon carbonato leva à formação de um precipitado branco de carbonato de bário, que é representado pelo seguinte equilíbrio químico. Ba2+(aq) + CO 32 – (aq) ↔ BaCO 3 (s) 6 CONSIRAÇÕES FINAIS Com os testes sugeridos em aula prática realizados pode-se observar, diferenciar e classificar se houve alterações físicas ou transformações químicas dos sistemas em estudo. Percebeu-se a presença de fenômeno físico apenas no Processo 01 (Sublimação do Iodo), caracterizado pela variação do estado físico da matéria, na qual aconteceu, por aquecimento do sistema, a sublimação da amostra sólida para seu estado gasoso. Em outros testes ocorreram transformações químicas, caracterizados por propriedades macroscópicas como mudanças de cores nos Processos 04 e 05 (Síntese do Tiocianato de Ferro e Síntese do Sulfato Férrico, respectivamente), liberações de gases nos Processos 02 e 09 (Dissolução de Carbonato de Cálcio em Ácido e Reatividade do Ferro Metálico, respectivamente) e formação de precipitados nos Processos 03 e 10 (Precipitação do Sulfato de Bário e Precipitação do Carbonato de Bário, respectivamente) e combustão seguida da liberação intensa de luz no Processo 06 (Combustão do Magnésio Metálico). O auge da curiosidade ocorreu ao realizar os Processos 07 e 08 (Neutralização – Ácido/Base e Reatividade do Cobre Metálico) ao presenciar nenhuma variação das propriedades macroscópicas citadas anteriormente. Mas, com a leitura, pesquisa e discussões é correto afirmar que no Processo 07, mesmo a alteração dos componentes não sendo perceptível aos olhos, existiu a presença de uma reação química inorgânica de neutralização em nível microscópico, onde o ácido e a base utilizados reagiram e produziram um sal inorgânico altamente solúvel em água. Entretanto, já no Processo 08 (Reatividade do Magnésio Metálico), não houve mudança de cor, formação de precipitados ou liberação de gases, constatou que não era um fenômeno químico, e como também não houve variação na temperatura e agregação do estado físico de nem um dos componentes, o teste não era físico. A execução dos experimentos proporcionou um vasto conhecimento químico-científico, abordando reações químicas inorgânicas de sínteses,
combustão, oxirredução, precipitação e neutralização, que acarretará a fácil assimilação e compreensão dos conceitos e possíveis resultados das futuras práticas indicadas pelo professor. REFERÊNCIAS BROWN, Theodore L.; LEMAY JUNIOR, H. Eugene.; BURSTEN, Bruce E. Química a ciência central. Ed. Pearson Prentice Hall: São Paulo , 2005. CURI, D. Colorimetria – Determinação de Fe+3^ em água. Química Nova na Escola , v. 24, p. 39-42, 2006. DE ALENCAR, Jhonatan. Laboratório 03 – Procedimento 1. YouTube , 30 mar. 2020. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=GaPxQirujSw. Acesso em: 26/10/2021. DOS SANTOS, Vanessa da Matta; AFONSO, Júlio Carlos. Iodo. Química Nova na Escola, São Paulo , v. 35, n. 4, p. 297-298, 2011. FREITAS, Zildonei de Vasconcelos. OLIVEIRA, Josimara Cristina de Carvalho. Manual – Experimentos para sala de aula. Produto de Pós-Graduação – Universidade Estadual de Roraima Mestrado Profissional em Ensino de Ciências 2016. Disponível em: https://uerr.edu.br/ppgec/wp-content/uploads/2017/08/PRODUTO- 2016 - ZILDONEI-DE-VASCONCELOS.pdf. Acesso em: 29/10/2021. LINDNER, Edson. Reação entre ácido clorídrico e metais. YouTube, 03 abr. 2004. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=yJ9gCMiiqL0. Acesso em: 27/10/2021. MACHADO JÚNIOR, I.; ASSIS, R. B.; BRAATHEN, P. C. Termômetro de Iodo: Discutindo Reações Químicas e Equilíbrio de Sublimação Usando Material de Baixo Custo e Fácil Aquisição. Química Nova na Escola , v. 24, p. 35-38, 2006. MONTEIRO, Mauricio. EXPERIÊNCIA - Reação Química: Ácido clorídrico com carbonato de cálcio. YouTube , 04 nov. 2016. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=wtktk44oYMY. Acesso em: 25/10/2021. MUNDO EDUCAÇÃO. Influência da Superfície de Contato na Velocidade das Reações. s.d. Disponível em: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/influencia- superficie-contato-na-velocidade-das-reacoes.htm. Acessado em: 27/10/2021. PARA GEOLOGIA, QFL0605 Química Geral; PETRI, Denise F. S. Equilíbrios de Precipitação/Solubilização Parte 01. Disponível em: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5323963/mod_resource/content/1/Equilibrio% 20de%20Precipita%C3%A7%C3%A3o-Parte%201.pdf. Acesso em: 26/10/2021. RUSSEL, John B. Química geral. Tradução: Márcia Guekezian e colaboradores ,
