Relatorio Amonia e oxidos de nitrogenio - ana carolina

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QUÍMICA DOS ELEMENTOS EXPERIMENTAL – INQ0339
RELATÓRIO 2:
Amônia e óxidos de nitrogênio
Professora: Patrícia Pomme Confessori Sartoratto
Ana Carolina Souza Parreira
2023/1
1. Introdução
O nitrogênio é o principal constituinte da atmosfera terrestre, na forma de dinitrogênio (N2), e é obtido através da destilação do ar líquido, além de outros métodos de separação, como por membranas que o retém. O nitrogênio é amplamente utilizado, como por exemplo: para atmosfera inerte no processamento de metal, no refino de petróleo e no processamento de alimentos, o líquido é utilizado como refrigerante na indústria e laboratório, o gasoso é usado para formar atmosfera inerte no laboratório, além disso é utilizado na produção de amônia – que é bastante utilizada em fertilizantes - (SHRIVER, ATKINS, 2004).
Segundo Shriver e Atkins (2004) o nitrogênio possui propriedades redox de grande importância, ocorrendo em laboratório e na indústria; e naturalmente, na atmosfera e na biosfera. Embora suas reações sejam complexas, devido a grande variação nos estados de oxidação e pela lentidão ou velocidade dependente dos reagentes em reações termodinâmicas. Assim, o ácido nítrico é a fonte mais comum do nitrogênio, sendo utilizado para a produção de fertilizantes, explosivos e de outras substâncias químicas.
Os óxidos de nitrogênio são diversos, entretanto somente o dióxido de nitrogênio (NO2) – oxidante venenoso -, óxido nítrico (NO) – pouco concentrado na atmosfera pois de converte para dióxido de nitrogênio, mas importante em reações biológicas como neurotransmissões - e o óxido nitroso (N2O) – utilizado como gás propelente na indústria alimentícia - são detectáveis na atmosfera (SHRIVER, ATKINS, 2004). Sendo que todos, e a amônia, são importantes para o meio ambiente, mas que a produção humana contribui para um desequilíbrio que acarretam em diversos problemas climáticos, como a chuva ácida.
2. Parte Experimental
A. Obtenção da Amônia
Montar o gerador de amônia, na capela, com um kitassato, um funil de adição e um frasco lavador. Medir o pH da água destilada antes da reação. Aqueça lentamente o kitassato e goteje 50 mL de NH4Cl (cloreto de amônio) sobre 10,0 g de NaOH (hidróxido de sódio), até cessar o borbulhamento no béquer com água. Teste novamente o pH da água.
B. Propriedades da amônia
1. Coloque 3 mL da solução de amônia obtida no experimento anterior em um tubo de ensaio, adicione sulfato de cobre (CuSO4), agite e observe.
2. Misture de 2 a 3 gotas de permanganato de potássio 0,1 mol/L e 3 mL da solução de amônia obtida no experimento anterior, aqueça e observe.
C. Obtenção e propriedades Nox
1. Óxido nítrico (NO): coloque 500 mg de cobre metálico em um tubo com saída lateral conectado a outro tubo com água destilada, adicione, com uma seringa, 3 mL de ácido nítrico 2 mol/L e aqueça até desprender o gás. Observe e meça o pH da solução, adicione 10 gotas de iodeto de potássio 01, mol/L.
2. Dióxido de nitrogênio (NO2): coloque 500 mg de cobre metálico em um tubo com saída lateral conectado a outro tubo com água destilada, adicione, com uma seringa, 3 mL de ácido nítrico concentrado, o gás ira se desprender de imediato, observe e meça o pH. Adicione iodeto de potássio 0,1 mol/L.
3. Resultados e Discussão
No experimento A foi possível observar que a água destilada, com pH inicial de 7, passou a ter caráter básico após o borbulhamento do gás gerado ao gotejar NH4Cl em NaOH, pois ocorrem as seguintes reações:
NH4Cl(aq) + NaOH(S) → NH3 (g) + NaCl(aq) + H2O(l)
Assim, a amônia gasosa reage com a água:
NH3 (g) + H2O(l) ⇋ NH+	+ OH−
4 (aq)	(aq)
E a formação de íons OH- conferem a água o pH alcalino.
No experimento B ocorre, no processo 1, a seguinte reação ao se adicionar de sulfato de cobre de 1,0 mol/L na solução de amônia obtida no experimento A:
2NH4OH(aq) + CuSO4 (aq) → [Cu(NH3)2]SO4 (aq) + 4H2O
Que formaria um complexo azul escuro como o abaixo:
Imagem 1. Complexo [Cu(NH3 )2]SO4 (aq) a partir de solução concentrada de amônia. Fonte: A autora (2023).
Entretanto, no experimento A, a solução de amônia formada provavelmente teve uma baixa concentração, pois o processo de borbulhamento foi interrompido em pouco tempo. Essa baixa concentração fez com que a reação abaixo tivesse predominância, formando hidróxido de cobre:
2NH4OH(aq) + CuSO4 (aq) → [Cu(OH)2](𝑠) + (NH4)2S𝑂4 (𝑎𝑞)
O que gerou um precipitado azul claro, como pode ser visto na imagem abaixo:
Imagem 2. Hidróxido de cobre a partir da solução de amônia do experimento A. Fonte: A autora (2023).
Já na segunda parte do experimento B, ao adicionar 3 mL solução de amônia obtida no experimento A sob 3 gotas de permanganato de potássio 0,1 mol/L e aquecer observou-se a formação de precipitado (imagem 3), pela reação abaixo:
NH4OH(aq) + KMnO4 (aq) → MnO2 (s) + KOH(aq) + H2O (l)
Imagem 3. Precipitado de óxido de manganês. Fonte: A autora (2023).
Para a obtenção de óxido nítrico (NO), no experimento C1, observou-se que ao adicionar ácido nítrico sobre cobre e aquecer houve a liberação de um gás castanho:
4HNO3 (aq) + Cu(s) →
∆ Cu(NO )
+ 2H O
+ 2NO
Que ao entrar em contato com a água faz com que seu pH passe a ser ácido devido a formação de ácido nítrico:3
2 (aq)
2
(l)
2 (g)
3NO2 (g) + H2O(l) → 2HNO3 (aq) + NO (aq)
Ao se adicionar iodeto de potássio na solução formada, ocorre a reação que forma um precipitado preto de iodo que oxidou devido a redução do nitrogênio:
HNO3 (aq) + NO (aq) + KI(s) → KNO3 (aq) + NO(g) + I2 (s)
As reações no experimento 2C são parecidas, entretanto devido a concentração do ácido na 1° etapa, não é necessário o aquecimento e o gás se desprende da mesma forma, o pH da água também passa a ser ácido e a formação de iodo ocorre em maior abundância, devido ao maior poder do NO2 como agente oxidante.
4. Conclusão
Assim, através dos experimentos realizados foi possível observar como produzir e as propriedades de óxido redução tanto dos óxidos de nitrogênio quanto da amônia.
Percebe-se que essas substâncias desempenham seus importantes papeis industriais, laboratoriais e ambientais devido às suas características singulares de redox, sendo importantes para a química e para a vida na Terra como um todo.
Além disso, pode-se ressaltar que no experimento B poderia ser evitada a formação de hidróxido de cobre aumentando a concentração de amônia da solução utilizada, isso poderia ser feito deixando o borbulhamento na água por mais tempo no experimento A.
Referências Bibliográficas
SHRIVER, D. F.; ATKINS, P. W. Química Inorgânica. Universidade de Oxford, EUA. 2003. 3° ed.
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