Inorganica Experimental I - pratica 2

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Experimento 2: Boro, alumínio, carbono e silício
Questionário: 
Questão 1: Demonstre todas as reações envolvidas, fazendo, sempre que possível, os comentários sobre as mudanças químicas observadas.
Boro: 
1 – preparação do ácido bórico: 
Na2B4O7.10H2O(aq) + 7H2O(l) 4H3BO3(aq) + 2OH-(aq)
H3BO3(aq) + 2H2O(l) [B(OH)4](aq)- + H3O+(aq)
O ácido clorídrico é utilizado para diminuir o pH no qual a espécie não-iônica é predominante. 
2) Reações: 
a) H3BO3(aq) + 3EtOH(l) B(OEt)3(aq) + H2O(l)
A reação do ácido bórico com álcool etílico forma o Boroato de etila ou trietil borato que é similar a um éster e é muito volátio e altamente inflamável. Porém, ao ser queimado, produz uma chama verde, e fria ao toque. 
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b) 
Alumínio: 
1) Comportamento do alumínio frente aos ácidos
O Alumínio metálico frente aos ácidos, reage da seguinte forma: 
2Al(s) + 6HCl(aq) 2AlCl3(aq) + 3H2(g)
Al(s) + 3H2SO4(aq) Al2(SO4)3+ 3H2(g)
2Al(s) + 6HNO3(aq) 2Al(NO3)3+ 3H2(g)
O Alumínio vai reagir com os ácidos formando os respectivos sais e gás hidrogênio, porém a velocidade com que isso acontece depende da concentração dos ácidos. Quando estes são mais concentrados, a reação ocorre mais rápido pois quando aumentamos a concentração de um ou mais reagentes, a quantidade de partículas deles aumenta no meio. Consequentemente, ocorrem mais colisões entre as partículas, e a probabilidade de ocorrerem colisões efetivas (que resultem na reação) torna-se maior, o que ocasiona um aumento da velocidade da reação.
3) Caráter anfótero 
Al+3(aq) + NaOH(aq) Al(OH)3(s) + Na+(aq)
Solução 1 - Al(OH)3(aq) + 3HCl(aq) AlCl3(aq) + 3H2O(l)
Solução 2 - Al(OH)3(aq) + NaOH(aq) Na[Al(OH)4](aq) 
Ao adicionar hidróxido de sódio a uma solução de sal de alumínio, forma-se um precipitado branco que é o hidróxido de alumínio. Esse tem comportamento anfótero, que se comporta como base ao reagir com ácido clorídrico, onde observa-se a sua solubilização ao formar cloreto de alumínio e se comporta como ácido reagindo com excesso de hidróxido de sódio, formando um complexo de alumínio que é solúvel. 
4) Propriedades do sulfato de alumínio (Al2(SO4)3)
3Mg(s) + Al2(SO4)3(aq) + 6H2O(l) → 3MgSO4(aq) + 2Al(OH)3(s) + 3H2(g)
O sulfato de alumínio é um agente oxidante frente o magnésio metálico, formando sulfato de magnésio e alumínio metálico. 
Carbono:
1) Adsorção 
Ao passar a solução de azul de metileno com carvão ativado por um filtro, observa-se que o filtrado é incolor. Ou seja, o composto com coloração por ser um composto orgânico tem bastante afinidade pelo carvão, e além disso, o carvão ativo disponibiliza uma maior superfície de contato com a solução devido a sua alta porosidade, o que facilita a interação com corantes. 
2) Preparação e propriedades do dióxido de carbono (CO2)
CaCO3(s) + HCl(aq) CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l) 
Ca(OH)2(s) + CO2(g) CaCO3(s) + H2O(l)
Ca(OH)2(s) + CO2(g)excesso + H2O(l) Ca(HCO3)2(aq) 
CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq)
H2CO3(aq) + 2NaOH(aq) Na2CO3(a) + 2H2O(l) O pH diminui pois o CO2 que é borbulhado na solução de NaOH reage formando carbonato de sódio e água, neutralizando o meio. 
Silício
1) Propriedades adsorventes da sílica gel
CuSO4.5H2O(s) + 4NH3(aq) → [Cu(NH3)4]SO4.H2O(aq) + 4H2O(l)
A reação acima forma um produto de coloração azul intenso. Ao adicionar sílica gel e agitar, o composto azul é adsorvido na sílica, decantando. O sobrenadante fica incolor. 
2) Preparação de silicatos insolúveis
Ca+2 + Na2SiO3 CaSiO3(s) + 2Na+(aq)
Ni+2 + Na2SiO3 NiSiO3(s) + 2Na+(aq)
Cu+2 + Na2SiO3 CuSiO3(s) + 2Na+(aq)
Co+2 + Na2SiO3 CoSiO3(s) + 2Na+(aq)
Fe+3 + Na2SiO3 Fe2(SiO3)3(s) + 2Na+(aq)
Formação de precipitado. Todos os silicatos são insolúveis com exceção dos silicatos de metais alcalinos e de amônio. Cada precipitado possui uma coloração diferente. 
2) Como podemos facilitar a hidrólise do bórax? 
Pode-se facilitar a hidrólise do bórax diluindo-se ainda mais a solução, formando ainda mais ácido bórico. 
3) Demonstre as reações que provam o caráter anfótero do hidróxido de alumínio?
Al+3(aq) + NaOH(aq) Al(OH)3(s) + Na+(aq)
Como base: Solução 1 - Al(OH)3(aq) + 3HCl(aq) AlCl3(aq) + 3H2O(l)
Como ácido: Solução 2 - Al(OH)3(aq) + NaOH(aq) Na[Al(OH)4](aq) 
4) Explique o motivo da evolução gasosa observada no teste com magnésio e solução de sulfato de alumínio.
3Mg + Al2(SO4)3 + 6H2O → 3MgSO4 + 2Al(OH)3 + 3H2
O sulfato de alumínio diluído favorece a redução da água pelo magnésio, formando gás H2(g) e Sulfato de alumínio. 
5) 5- Qual a diferença entre adsorção e absorção? 
A grande diferença entre os dois processos é que na absorção a substância absorvida é embebida pela substância absorvente. Já na adsorção, a substância fica apenas retida na superfície adsorvente, sem ser incorporada ao volume da outra.
6) Por que a turvação da água de cal ou de barita desaparece após a passagem prolongada de dióxido de carbono?
Ca(OH)2(s) + CO2(g)excesso + H2O(l) Ca(HCO3)2(aq) 
Em excesso de CO2, o hidróxido de cálcio em água formam bicarbonato de cálcio que é solúvel em água. 
7) Que sal se hidrolisa mais, o carbonato ou o bicarbonato de sódio? Justifique sua resposta.
O carbonato de sódio é o sal que se hidrolisa mais, segue as reações.
Para o carbonato de sódio: 
CO3-2(aq) + H2O(l) HCO-(aq) + OH-(aq) primeira hidrólise.
HCO-(aq) + H2O(l) H2CO3(aq) + OH-(aq) segunda hidrólise.
Para o bicarbonato de sódio: 
HCO-(aq) + H2O(l) H2CO3(aq) + OH-(aq) 
O carbonato de sódio possui duas reações de hidrólise, enquanto o bicarbonato só apresenta uma.