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3 2. OBJETIVO GERAL Observar as reações químicas. 2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Determinar qual o tipo de reação química ocorrerá em cada processo; - Observar que as substâncias originais (reagentes) dão origem a outras substâncias (produtos); - Calcular o rendimento do processo da chuva de ouro. 4 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Para realizar o experimento de tais reações químicas foi necessária a utilização dos seguintes equipamentos e reagentes: Materiais/Equipamentos Reagentes - Espátula - Bico de Bunsen - Tubo de ensaio - Água destilada - Erlenmeyer - Béquer - Proveta - Conta-gotas - Chapa de aquecimento - Bastão de vidro - Funil - Suporte universal - Suporte para funil - Papel filtro - Pipeta (10 ml) / pera - Magnésio sólido - Fenolftaleína - Ácido clorídrico - Zinco em pó - Sódio metálico - Nitrato de chumbo - Iodeto de potássio 3.1 COMBUSTÃO DO MAGNÉSIO Na ponta de uma espátula foi colocado um pedaço pequeno de Magnésio, em seguida levou-se à chama do bico de Bunsen até o aparecimento de um pó branco que foi transferido para o tubo de ensaio, posteriormente acrescentou-se 10 mL de água destilada e duas gotas de indicador fenolftaleína. Todo o processo demonstra- se por meio da figura 1. 5 Figura 1: Procedimento da combustão do magnésio 3.2 FORMAÇÃO DE GASES Em um tubo de ensaio colocou-se três pedaços de magnésio, logo após adicionou-se 3 mL de solução de ácido clorídrico (0,5 mol.L-1), como representa a figura 2. Figura 2: Procedimento para a formação de gases com magnésio 6 O mesmo método foi adotado para o zinco em pó (figura 3). Figura 3: Procedimento para a formação de gases com zinco em pó 3.3 FORMAÇÃO DO NaOH e H2 Em um tubo de ensaio transferiu-se 10 mL de água destilada e três gotas de fenolftaleína, subsequentemente adicionou-se um pequeno pedaço de sódio metálico (figura 4). Figura 4: Formação do NaOH e H2 com água destilada, fenolftaleína e sódio metálico. 7 3.4 CHUVA DE OURO Com o auxílio de uma pipeta foi transferido para um erlenmeyer 10 mL de nitrato de chumbo (0,1 mol.L-1), com outra pipeta adicionou-se mais 10 ml de uma solução de iodeto de potássio (0,1 mol.L-1) e com o auxílio de uma proveta acrescentou-se mais 150 mL de água destilada, como representa a figura 5. Figura 5: Junção de nitrato de chumbo, iodeto de potássio e água destilada A mistura foi colocada na chapa de aquecimento às 11 horas e 15 minutos e foi retirada 12 minutos depois, após deixou-se esfriar lentamente (figura 6). Figura 6: Processo de aquecimento e dissolução do precipitado 8 Foi filtrado os sólidos e armazenado juntamente com papel filtro para a secagem que posteriormente foi pesado como demonstra a figura 7. Figura 7: Filtração e pesagem dos sólidos 9 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO PROCESSO EVIDÊNCIAS QUE INDICARAM A OCORRÊNCIA DA REAÇÃO QUÍMICA TIPO DA REAÇÃO Combustão do magnésio (4.1) Liberação de luz através da combustão Adição ou Síntese Formação de Gases – magnésio (4.2) Efervescência e mudança de coloração Simples troca ou deslocamento Formação de Gases – zinco em pó (4.2.1) Formação de precipitado Simples troca ou deslocamento Formação de NaOH e H2 (4.3) Efervescência e mudança de coloração Simples troca ou deslocamento Chuva de ouro (4.4) Mudança de coloração e precipitado Dupla troca ou deslocamento 4.1 COMBUSTÃO DO MAGNÉSIO 10 Após levar um pedaço de magnésio a chama do bico de Bunsen houve a liberação de luz devido à mudança de temperatura por meio da combustão, logo após a sua incineração, forma o óxido de magnésio (MgO) que é um pó com aspecto esbranquiçado. (figura 8). Estas evidências indicaram que a reação química estava ocorrendo. Reação: 2 Mg(s) + O2 (g) 2 MgO(s) (Reação de adição ou síntese) “Através da queima do metal magnésio, pertencente ao grupo II, obtêm-se a formação do óxido básico, óxido de magnésio” (SILVA, 2012) Figura 8: Liberação de luz e formação de um pó branco por meio da combustão do magnésio Quando o pó de magnésio foi misturado com a água destilada e duas gotas de fenolftaleína, resultou em um produto mais branco (figura 9) devido ao pó ter esta coloração, pois quando fenolftaleína é misturada em uma substância ácida não altera a cor. Figura 9: Produto final – mistura com o pó de magnésio, água destilada e duas gotas de fenolftaleína. 11 4.2 FORMAÇÃO DE GASES – MAGNÉSIO Quando o magnésio foi misturado com a solução de ácido clorídrico formou um produto de coloração acinzentada (figura 10) que inicialmente apresentou efervescência, ou seja, liberação de gás. Reação: Mg (s) + 2 HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g) (Reação de simples troca) Figura 10: Produto final 4.2.1 FORMAÇÃO DE GASES – ZINCO EM PÓ 12 Quando o zinco em pó foi misturado com a solução de ácido clorídrico formou um produto precipitado, ou seja, criou-se o sólido do zinco que se depositou no fundo do tubo de ensaio, porque ele é insolúvel em HCl. (figura 11). Reação: Zn (s) + 2 HCl (aq) ZnCl2 (aq) + H2 (g) (Reação de simples troca) Figura 11: Produto final 4.3 FORMAÇÃO DE NAOH E H2 Quando o sódio metálico foi adicionado à mistura de água destilada com as gotas de fenolftaleína, houve a efervescência e se transformou em produto rosa (figura 12), pois fenolftaleína é um indicador que quando em meio básico, torna-se rosada. Figura 12: Produto final 13 A alta reatividade do sódio metálico evidencia-se no contato com a água. É dessa combinação que resulta o hidróxido de sódio e o hidrogênio. A equação química correspondente é: 2 Na (s) + 2 H2O (l) 2 NaOH (aq) + H2 (g) (Simples troca) 4.4 CHUVA DE OURO As soluções iniciais eram incolores, mas depois que se misturou o nitrato de chumbo com iodeto de potássio, formou um precipitado bem amarelo (figura13). Durante esse processo aconteceu a seguinte reação química: Pb(NO3)2 + 2 KI → 2 KNO3 + PbI2 (dupla troca) Figura 13: Precipitado 14 “A solubilidade da grande maioria dos solutos aumenta com o aumento da temperatura. Assim, quando a mistura é levada ao aquecimento, ela volta a ficar incolor (figura 14), porque o precipitado de iodeto de chumbo solubiliza-se.” (FOGAÇA, 2015) Figura 14: Dissolução do precipitado Após o resfriamento pode-se observar a lenta cristalização do iodeto de chumbo produzindo um efeito semelhante a uma chuva de ouro, pois resultou na formação de um precipitado sólido (PbI2 – iodeto de chumbo). Depois que filtrado, restou no filtro apenas o iodeto de chumbo que era o solido do produto final, para conseguir a massa do mesmo, inicialmente foi pesado 15 um filtro limpo (0,5154 g) e o filtro com o sólido (0,6682 g) e os valores foram subtraídos para obter a massa apenas do sólido 0,6682 – 0,5154 = 0,1528 g. (figura 15) Figura 15:pesagem do filtro limpo e com o sólido 4.4.1 CÁLCULO DE RENDIMENTO DA REAÇÃO Por meio da equação: Pb(NO3)2 (aq) + 2 KI(aq) → PbI2 (s) + 2KNO3 (aq) descobre-se a massa molar de cada reagente: Nitrato de Chumbo (Pb(NO3)2): Pb 207,21g/mol N 2 x 14 = 28 g/mol O 6 x 16 = 96 g/mol Massa molar = 331,21 g/mol Iodeto de Potássio (KI): K 2 x 39,19 = 78,2 g/mol I 2 x 126,9 = 253,8 g/mol Massa molar = 332,1 g/mol Em seguida, sabendo-se que para ambos os reagentes foi utilizado com a concentração de 0,1 mol. L -1 , utilizou-se a fórmula: 16 M = Sendo: M = concentração desejada; m = massa a ser pesada; MM =massa do soluto V = volume em litros. Substituindo-se: Massa de Nitrato de Chumbo: 0,1 = Massa do Iodeto de Potássio: 0,1 = É possível observar que não possui reagentes limitantes ou em excesso. Sendo assim, pode-se utilizar qualquer um deles para fazer o cálculo do rendimento. Sendo 461,01g a massa molar do Iodeto de Potássio, pode-se obter o seguinte resultado: 331,2 g de (Pb(NO3)2) 461,01 g de PbI2 0,33121 g de (Pb(NO3)2) x X= 0,461 g de PbI2 Esse resultado seria de uma solução com 100% de rendimento, entretanto, a massa que restou no filtro foi de 0,1528 g. Então: 0,461 g de PbI2 100 % 0,1528 g de PbI2 x % X = 33,14% rendimento da solução realizada. 17 5. CONCLUSÕES De acordo com os produtos formados pelos reagentes químicos, foi possível constatar que para haver uma reação final nesse experimento foram necessárias as reações químicas: síntese ou adição, simples e dupla troca. Foi possível observar que estava ocorrendo à reação devido às evidências, tais como: a liberação de gases e/ou luz, a mudança de cor ou temperatura e a formação de precipitado (formação de um sólido insolúvel após interação de dois reagentes solúveis). Por meio da prática de chuva de ouro, comprovou-se que as reações não possuem 100% de rendimento, ou seja, nem toda a quantidade de reagente se transformou em produtos, pois houve uma perda. Conclui-se que nem todo reagente é consumido, portanto, nem todo produto é formado. 18 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALMEIDA, R.; CARVALHO, G. A.; HIGASHI, J.; SHIMABUKURO, K.; VENTUROLI, T.; VERGOTTI, C.; Guia do Estudante – Química; Editora Abril S.A., 2014; AGAMENON, R. Reações inorgânicas, 2010 Disponível em: <http://www.agamenonquimica.com/docs/teoria/geral/reacoes_quimicas.pdf> Acesso: 03/08/2015 CAMPOS, C.; R.; Reações químicas; Disponível em: <http://web.ccead.puc- rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_reacoes_quimicas.pdf> Acesso: 01/08/2015 FOGAÇA, J.; Chuva de ouro; 2015 Disponível em: <http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/chuva-ouro.htm#> Acesso: 29/08/2015 QUÍMICA GERAL; Disponível em: < http://www.gilvan.pro.br/Quimicageral1.pdf> Acesso: 01/08/2015 SILVA, L.; R.; Queimando o metal magnésio; 2012; Disponível em: <http://quimicaensinada.blogspot.com.br/2012/08/queimando-o-metal- magnesio.html> Acesso: 03/08/2015
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