Relatório Preparação e Purificação do Iodo

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS - CCE
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - UEM
QUÍMICA EXPERIMENTAL - 207 - Turma 03
PREPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO DO IODO
Acadêmicos: Gustavo Junqueira Valias Meira Filho RA: 117480
Milena Neves de Sousa RA: 119313
Pedro Henrique Viana Pichitelli RA: 118919
Docente: Prof. Dr. Marcos Roberto Mauricio
Maringá - PR
Dezembro de 2021
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 1
1.1. Propriedades do Grupo 17 1
1.2. Flúor, Cloro, Bromo e Astato 1
1.3. Iodo 2
2. OBJETIVO 3
3. PARTE EXPERIMENTAL 3
3.1. Materiais 3
3.2. Reagentes 3
3.3. Procedimento Experimental 4
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5
5. CONCLUSÃO 7
REFERÊNCIAS 8
1. INTRODUÇÃO
1.1. Propriedades do Grupo 17
O Grupo 17 da tabela periódica (também conhecido como 7A ou halogênios –
do grego "formadores de sais") é muito característico pelo fato de reagirem
diretamente com metais para a formação de sais, como o próprio nome indica.
Todos possuem sete elétrons na camada de valência e, portanto, completam seu
octeto a partir da formação de íons X– na ligação iônica com metais ou pelo
compartilhamento de elétrons na ligação covalente com não-metais. [1]
Os estados de oxidação comuns são o (-I) e o (+I) sendo o flúor um agente
oxidante muito forte. Todos os halogênios existem na forma diatômica e possuem
uma cor característica listadas na Tabela 1. [1]
Tabela 1. Cores dos compostos diatômicos do Grupo 17
Elemento Aparência nas CATP
Flúor (F2) Amarelo Claro
Cloro (Cl2) Amarelo Esverdeado
Bromo (Br2) Castanho Avermelhado Escuro
Iodo (I2) Violeta
Essa coloração é oriunda da absorção de luz quando um elétron é promovido
para um estado de maior energia. Com isso, quanto mais pesado for o elemento,
mais próximos estão os níveis de energia, tornando a excitação cada vez menor e
interferindo para que o comprimento de onda se amplifique. [1]
1.2. Flúor, Cloro, Bromo e Astato
O Flúor (F), o Cloro (Cl), o Bromo (Br) e o Astato (At) são elementos
representantes do Grupo 17 e possuem algumas aplicações. O flúor é o elemento
mais reativo, não somente do Grupo 17 como de toda a tabela periódica. Sua
aplicação histórica foi revolucionária na época das primeiras bombas atômicas em
1940, já que descobriu-se que o UF6 poderia ser usado para o enriquecimento do
urânio. Compostos de flúor são importantes como fluidos refrigerantes não-tóxicos,
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propelentes de aerossóis, isolantes (como o SF6) e até mesmo nos dentes, já que o
F– reage com a hidroxiapatita e forma um esmalte mais resistente, a fluorapatita. [1]
Já o cloro é um gás tóxico que foi muito usado como gás combatente na
primeira guerra mundial. Atualmente, cerca de 70% de sua produção é destinada
para a fabricação de compostos organoclorados, 20% para alvejantes e o restante
para a fabricação de inúmeros compostos inorgânicos, além de ser muito útil na
indústria de plásticos e na purificação de água. [1]
Quando trata-se do bromo, 20% é aplicado para a obtenção de compostos
orgânicos para serem usados na agricultura, como o MeBr, um pesticida muito
comum para controle de insetos e fungos. Outras aplicações são na indústria
farmacêutica e na produção de retardantes de chamas, tal que compostos bromados
podem ser aplicados em fibras acrílicas e poliéster. [1]
Por fim, o astato. Esse elemento só é obtido artificialmente em mais de 20
isótopos diferentes. É bastante radioativo e com meias-vidas de curta duração. [1]
1.3. Iodo
O Iodo (I) é o 4º elemento do Grupo 17 que, em sua forma gasosa, como já
mencionado, possui a coloração característica violeta. Além disso, o I2 sólido
cristaliza na forma de escamas pretas com um brilho ligeiramente metálico que
conduz eletricidade em algum grau com o aumento da temperatura. Ele possui
diversas aplicações sendo que metade da sua produção é destinada para a
confecção de inúmeros compostos orgânicos (como o iodofórmio (CHI3) usado como
antisséptico). [1]
O iodo é um componente essencial para a vida humana, já que sua
deficiência resulta no bócio (aumento da glândula tireóide). Com isso, por mais que
a própria glândula garanta uma fonte de iodo para o corpo a partir do hormônio
tiroxina, é necessário que o iodo esteja presente na dieta alimentícia em pequenas
quantidades. A indústria adiciona cerca de 10 ppm de iodeto de sódio (NaI) no sal de
cozinha (NaCl). [1]
Por último, iodetos e iodatos são aplicados no laboratório para análises
volumétricas e na preparação do reagente de Nessler (K2[HgI4]) que é usado para
detectar amônia. [1]
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2. OBJETIVO
● Estudar as propriedades físicas e químicas gerais dos elementos do Grupo
VII-A (halogênios).
● Estudar os compostos hidrogenados dos halogênios e sais dos haletos de
hidrogênio.
● Estudar os ácidos e sais dos halogênios que contém oxigênio.
● Preparar e purificar o iodo. Verificar suas propriedades oxidantes e sua
solubilidade.
3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1. Materiais
Os materiais utilizados no experimento foram:
- Almofariz;
- Balão de fundo redondo;
- Béquer;
- Bico de Bunsen;
- Cápsula de porcelana;
- Frasco âmbar;
- Pipeta;
- Tubo de ensaio;
- Tela de amianto;
- Tripé.
3.2. Reagentes
Os reagentes utilizados no experimento foram:
- Ácido sulfúrico (H2SO4);
- Água destilada;
- Dióxido de manganês (MnO2);
- Iodeto de potássio (KI);
- Tetracloreto de carbono (CCl4);
- Zinco metálico (Zn(s)).
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3.3. Procedimento Experimental
● Parte 1: Preparação do iodo
Para dar início ao experimento, primeiro alguns cristais de iodeto de potássio
foram pulverizados num almofariz com uma pitada de dióxido de manganês. Logo
depois, a mistura foi transferida para um tubo de ensaio e foi adicionado 1 mL de
ácido sulfúrico concentrado e em seguida o tubo de ensaio foi aquecido
suavemente. A reação que ocorreu é representada por:
2KI + MnO2 + 3H2SO4 → 2KHSO4 + MnSO4 + 2H2O + I2
● Parte 2: Solubilidade do iodo
Na sequência, em um tubo de ensaio contendo cerca de 2 ou 3 mL de água
destilada foram adicionados alguns cristais de iodo, e o mesmo foi agitado
vigorosamente. Logo depois, foi adicionado um cristal de iodeto de potássio ao tubo
e o mesmo foi agitado novamente por mais um minuto. Ainda, foi adicionado 1 mL
de tetracloreto de carbono à solução, e o tubo foi agitado outra vez.
● Parte 3: Propriedades oxidantes do iodo
Logo após isso, em um almofariz foi misturado e pulverizado alguns cristais
de iodo com um pouco de zinco metálico em pó. A mistura foi transferida para uma
cápsula de porcelana e foi adicionada uma gota de água com o auxílio de uma
pipeta.
● Parte 4: Sublimação do iodo
Depois disso, alguns cristais de iodo foram adicionados a um béquer seco e o
mesmo foi colocado sobre uma tela de amianto apoiada num tripé. Em cima do
béquer foi colocado um balão de fundo redondo contendo água, de modo que o
fundo do balão tapasse o béquer. Após isso, o béquer foi aquecido cuidadosamente
em chama branda. Após um tempo, formaram-se pequenos cristais de iodo
sublimado condensados nas paredes do fundo do balão, que ao aglomerar,
formaram placas de cristais, e esses cristais foram retirados do fundo do balão e
guardados num frasco âmbar limpo e com tampa.
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4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
A primeira parte do experimento é dedicada à formação do iodo a partir de KI.
Para isso, KI é misturado com MnO2 e H2SO4 em um tubo de ensaio, que, após o
aquecimento, tem início a reação. O KI é um sal de características básicas (em
relação ao ácido sulfúrico, um ácido muito forte) e reage com o ácido liberando o
iodo, o MnO2 garante que o ácido não atrapalha a formação do I2 a partir do I-
diluído, dessa forma após a reação, tem-se a formação de água, iodo e dois sais
distintos, tal qual descrito na equação da reação:
2KI + MnO2 + 3H2SO4 → 2KHSO4 + MnSO4 + 2H2O + I2
O iodo formado prende-se às laterais do tubo, dando uma característica
coloração roxa.
Na segunda parte do experimento, foi testada a solubilidade do iodo. Primeiro
um cristal de iodo e um cristal de iodeto de potássio (KI),foram misturados em água.
I2 tem características apolares e portanto não deve ser muito solúvel em água, no
entanto com a adição de KI, em meio aquoso, ocorre a formação do sal KI3, e
diferente do ânion I-, o íon I3- é muito solúvel em água, o que explica a solubilidade
nesse teste. A seguir, foi adicionado na solução tetracloreto de carbono, um líquido
apolar que, como esperado, cria uma nova fase abaixo da fase aquosa. A coloração
dessa nova fase rapidamente muda para um forte roxo indicando a presença do
iodo, comprovando suas características apolares e consequente maior solubilidade
em líquidos também apolares.
A terceira fase do experimento explora as propriedades oxidantes do iodo,
nela pó de iodo é misturado a pó de zinco em uma cápsula de porcelana, com a
adição de gotas de água tem início uma reação violenta e espontânea onde o iodo
tende a passar do estado de oxidação 0 para o -1. O íon I- rapidamente oxida o
zinco gerando iodeto de zinco (ZnI2) e muito calor.
sendo o iodo um elemento que a temperatura ambiente tende a lentamente
sublimar, em contato com a reação espontânea zinco iodo, esse processo de
sublimação também é acelerado, gerando um pequeno estouro e um vapor roxo,
característico do vapor de iodo.
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No quarto experimento, a sublimação do iodo foi observada transferindo
pequenos cristais de iodo para um béquer. A cima do béquer foi colocado um balão
com água de modo que o balão fechasse a boca do béquer. Com o sistema pronto
iniciou-se o lento aquecimento do béquer por um bico de bunsen, dessa forma o
iodo começou a sublimar e um vapor roxo foi observado sobre os cristais dentro do
béquer. Pouco tempo depois, o vapor de iodo condensou sob o balão, formando
novos cristais, que por sua vez foram armazenados em frascos de âmbar, já que
esse material não reage com os cristais e impede que sublime para a atmosfera.
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5. CONCLUSÃO
Dentre todas as características observadas do iodo, destacam-se a coloração
roxa violeta e o forte odor do gás, a facilidade da sublimação por conta das forças
intermoleculares, e também o fato do mesmo atuar como agente oxidante em certas
reações químicas. Portanto, é possível concluir que o iodo no estado sólido possui
baixa solubilidade em água, de modo que a substância torna-se mais solúvel apenas
em compostos que possuem interações intermoleculares mais fracas, fato esse que
pôde ser visto com a adição de um composto apolar.
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REFERÊNCIAS
[1] LEE, J. D. Química Inorgânica Não Tão Concisa. 5. ed. São Paulo: Blucher,
1999.
[2] ALVES, O. L.; GIMENEZ, L. F.; MAZALI, I, O. Vidros. Cadernos Temáticos de
Química Nova na Escola. Edição Especial, maio 2001.
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