Reações com o Grupo 14 - Estanho e Carbono - Inorgânica Experimental I

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Universidade Estadual do Oeste do Paraná
UNIOESTE - Campus de Toledo
Centro de Engenharias e Ciências Exatas – CECE
Química Bacharelado
Química Inorgânica Experimental I
Reações com o Grupo 14: Estanho e Carbono
Carlos Eduardo Dias Pinheiro - Acad. Química
Victor Gabriel Balmant de Souza - Acad. Química
Prof. Ronan Farias Freire de Souza
TOLEDO
2021
1.0 INTRODUÇÃO:
O grupo 14 é um grupo de variados elementos, onde se encontram elementos
metálicos (como o estanho), semi metálicos (como o silício) e não metais (como o carbono).
Podemos quase dizer que esse grupo tem “de tudo, um pouco”. Elementos pertencentes a
este grupo possuem um caráter mais não metálico do que o grupo anterior, o 13. 5 6
Os metais presentes neste grupo possuem baixa energia de ionização e baixa
afinidade eletrônica, isso significa que liberam muito fácil seus elétrons, permanecendo com
carga positiva formando cátions. 5
Já os semimetais, também podem ser chamados de metalóides, possuem
características intermediárias aos elementos metálicos e não metálicos. Podem ter algumas
características metálicas e não metálicas ao mesmo tempo, como é o caso do elemento
silício. 5
Elementos não metálicos variam muito em sua aparência, não possuem brilho e
baixa condutividade de calor ou eletricidade. Essa característica lhes confere ser bons
isolantes. Por conta da sua alta afinidade eletrônica, elementos não metálicos tendem a
receber elétrons, formando ânions. Normalmente, um elemento não metálico ganhará tantos
elétrons quanto forem suficientes para completar a configuração de um gás nobre. 5 6
A Tabela 1 apresenta algumas características dos elementos do grupo 14.
Tabela 1: Características dos elementos do grupo 14.
Pode-se perceber pela configuração eletrônica que todos os elementos possuem
quatro elétrons na camada de valência (dois elétrons no subnível s e mais dois no subnível
p). O ponto de fusão para o carbono é o valor mais elevado, sendo os demais menores,
porém ainda grandes. Isso é justificado pela formação de uma estrutura de retículo, que
estabiliza os elementos, necessitando de uma grande quantidade de calor para romper essa
estrutura. 1 5
Os pontos de fusão e densidade variam de acordo com a periodicidade química. Já
o raio atômico apresenta uma irregularidade, onde o germânio aumenta seu valor de raio.
Isso justifica-se pela completa camada d, fazendo com que o efeito de blindagem seja
menor quando comparado aos outros elementos. 2 5
Os valores de energia de ionização não seguem uma regularidade por conta do
preenchimento dos subníveis d e f. Assim, é necessária uma quantidade de energia
elevada para a formação de compostos iônicos, e é por este motivo que é uma raridade
encontrar esses elementos na forma iônica. O único elemento que consegue se apresentar
nessa forma é o chumbo na forma de .𝑃𝑏 2+ 2 5
O elemento carbono deve receber o maior destaque do grupo, pois está presente
em grande abundância na crosta terrestre, bem como nos seres vivos e no meio ambiente.
Essa abundância está relacionada à capacidade de formar inúmeros compostos,
possibilitando a diversidade de aplicação. Sua flexibilidade de formação de diferentes
moléculas possibilita a formação de compostos de características bem distintas, como o
diamante e o grafite. 2 5
Outro elemento muito abundante é o silício, principalmente na forma de silicatos. É
utilizado na indústria do vidro e como material para a indústria eletrônica, entre outros. O
germânio, pela semelhança com o silício, também é utilizado na indústria eletrônica. O
estanho é consumido principalmente para a fabricação de ligas metálicas, como o bronze. O
chumbo, que reage fortemente com oxigênio, pode ser adicionado à gasolina para atrasar a
detonação, presente na confecção de balas de caça, bem como em tubulações. Porém,
devido à sua elevada toxicidade ele vem sendo substituído por outros metais. 6
2.0 OBJETIVOS:
Observar o comportamento de alguns dos elementos do grupo 14 com diferentes
soluções ácidas, a estabilidade térmica, a hidrólise, suas propriedades adsortivas, além de
sintetizar compostos com os elementos deste grupo.
3.0 MATERIAIS:
3.1 MATERIAIS:
3.1.1 PARA O ESTANHO:
Pipeta de Pasteur
Espátula
Béqueres de 100 mL
Béquer de 1L
Balão de fundo redondo de 100 mL
Chapa de aquecimento com agitador magnético
Barra de agitação
Pérolas de vidro
Balança analítica
Condensador de refluxo
Funil de vidro
Papel de filtro
Argola de funil
Suporte universal
Garra metálica
Termômetro
Funil de Buchner
Bomba a vácuo
Kitassato
Tubos de ensaio
Estante para tubos
Pipeta graduada
Pêra
Bico de Bunsen
Palito de fósforos
Garra de madeira
Vasilhame para banho de gelo
Gelo
Vidro de relógio
3.1.2 PARA O CARBONO:
Tubos de ensaio
Estante para tubos
Rolha com pipeta de Pasteur
Mangueira
Bico de Bunsen
Palitos de fósforo
Garra de madeira
Pipeta de Pasteur
Pipeta graduada
Balão volumétrico de 100 mL
Espátula
Funil de vidro
Argola de funil
Papel de filtro
Béquer de 100 mL
3.2 REAGENTES:
3.2.1 PARA O ESTANHO:
Tolueno, 𝐶
7
𝐻
8(𝑙)
Estanho metálico, 𝑆𝑛
(𝑠)
0
Iodo, 𝐼
(𝑠)
0
Etanol, 𝐶
2
𝐻
5
𝑂𝐻
(𝑙)
Benzeno, 𝐶
6
𝐻
6(𝑙)
Ácido clorídrico concentrado, 𝐻𝐶𝑙 36%
Ácido sulfúrico concentrado, 𝐻
2
𝑆𝑂
4
 98%
Ácido nítrico, 𝐻𝑁𝑂
3
 68%
Solução de ácido clorídrico, 𝐻𝐶𝑙 0, 1 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Solução de ácido clorídrico, 𝐻𝐶𝑙 2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Solução de hidróxido de sódio, 𝑁𝑎𝑂𝐻 2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Solução de ácido sulfúrico, 𝐻
2
𝑆𝑂
4
 2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Solução de ácido nítrico, 𝐻𝑁𝑂
3
 2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Água destilada
3.2.2 PARA O CARBONO:
Carbonato de sódio, 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3(𝑠)
Bicarbonato de sódio, 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂
3(𝑠)
Carvão ativo, 𝐶
(𝑠)
0
Solução de hidróxido de cálcio, 𝐶𝑎(𝑂𝐻)
2
 0, 1 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Solução de ácido clorídrico, 𝐻𝐶𝑙 2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Solução de sulfato de alumínio, 𝐴𝑙
2
(𝑆𝑂
4
)
3
 0, 5 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Solução de carbonato de sódio, 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
 10%
Solução de azul de metileno, 𝐶
16
𝐻
18
𝐶𝐼𝑁
3
𝑆 10%
Água destilada
4.0 METODOLOGIA:
4.1 PARA O ESTANHO:
Procedimento A: Síntese de tetraiodeto de estanho.
Foi adicionado 15,0 mL de tolueno, 1,023 g de estanho granulado e 2,550 g de iodo
- ambos pesados em balança analítica - em um balão de fundo redondo de 100 mL.
Adicionou-se ao balão algumas pérolas de vidro, a barra de agitação e o conectou a um
condensador de refluxo.
Montou-se um aparato de aquecimento de banho-maria, com um béquer de 1L em
cima de uma chapa de aquecimento e o balão com os compostos foram colocados dentro
do béquer de 1L, o condensador foi preso com uma garra metálica a um suporte universal.
O béquer de 1L foi preenchido com água até uma marca de 3 cm, aproximadamente.
O balão foi aquecido lentamente, em banho-maria, até aproximadamente 90º C,
mantido por aproximadamente 30 minutos e agitação constante até a reação atingir uma
coloração marrom-avermelhada.
Após atingir a coloração esperada, a solução foi filtrada a quente na capela e
deixado o filtrado em um vasilhame com banho de gelo até que a precipitação ocorresse.
Após a precipitação do produto final, a solução foi filtrada em funil de Buchner e o
precipitado foi lavado com tolueno gelado. O sólido foi colocado em um vidro de relógio e
secado a 60 ºC na estufa.
O sólido foi pesado em balança analítica e calculado o rendimento. O sólido foi
reservado para uso no procedimento B.
Tudo foi observado e anotado.
Procedimento B: Reações do tetraiodeto de estanho.
Foram enumerados 5 tubos de ensaio, e adicionado a cada um, uma ponta de
espátula do tetraiodeto de estanho sintetizado no procedimento anterior.
Logo apó, foi colocado ao tubo 1, 3 mL de etanol, ao tubo 2, 3 mL de benzeno, ao
tubo 3, , ao tubo 4, concentrado e ao tubo 5, .𝐻𝐶𝑙 0, 1 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 𝐻𝐶𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Tudo foi observado e anotado.
Procedimento C: Reação de estanho com ácidos.
Foram enumerados 3 tubos de ensaio e a cada um foi adicionado, respectivamente,
uma ponta de espátula bem rasa de estanho metálico.
Ao primeiro tubofoi adicionado 2,0 mL de , 2,0 mL de𝐻𝐶𝑙 2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
e 2,0 mL de .𝐻
2
𝑆𝑂
4
 2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1 𝐻𝑁𝑂
3
 2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Tudo foi observado e anotado.
De segunda mão os tubos usados anteriormente foram aquecidos cuidadosamente
no bico de Bunsen, cuidando para não ebulir. Foi observado e anotado.
Este mesmo procedimento foi realizado, porém usando os ácidos concentrados.
Tudo foi observado e anotado.
4.2 PARA O CARBONO:
Procedimento A: Estabilidade térmica.
Foi adicionado 0,503 g de carbonato de sódio em um tubo de ensaio. O tubo foi
tampado com uma rolha que continha uma pipeta de Pasteur. Foi conectado na saída da
pipeta um pedaço de mangueira e a outra ponta foi introduzida em um outro tubo de ensaio
contendo uma solução de hidróxido de cálcio . O tubo contendo carbonato de0, 1 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
sódio foi aquecido cuidadosamente no bico de Bunsen, para tal, o tubo com a solução de
hidróxido de cálcio permaneceu a uma altura inferior a do que continha o carbonato de
sódio, isso foi feito para que a solução não adentrar no tubo com carbonato.
Tudo foi observado e anotado.
Este mesmo procedimento foi realizado novamente, somente foi trocado o carbonato
por 0,506 g de bicarbonato de sódio.
Procedimento B: Reatividade com ácidos.
Foi adicionado 0,503 g de carbonato de sódio em um tubo de ensaio e ao mesmo foi
adicionado 5,0 mL de ácido clorídrico .2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Tudo foi observado e anotado.
Este mesmo procedimento foi realizado novamente, somente foi trocado o carbonato
por 0,540 g de bicarbonato de sódio.
Procedimento C: Hidrólise do carbonato de sódio.
Em um tubo de ensaio foi adicionado 3,0 mL de uma solução de sulfato de alumínio
. Neste mesmo tubo de ensaio, foi adicionado 2,0 mL de uma solução de0, 5 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
carbonato de sódio 10%.
Tudo foi observado e anotado.
Procedimento D: Propriedades adsortivas com carbono.
Em um balão volumétrico de 100 mL, foi adicionado 1 mL de azul de metileno 10% e
completado até o menisco com água destilada, agitado e reservado para uso posterior.
Em um tubo de ensaio, foi adicionado cerca de ⅓ do volume do tubo, a solução
diluída de corante azul de metileno preparada anteriormente. A este tubo também foi
adicionado uma espátula bem rasa de carvão ativo. O tubo foi tampado com uma rolha e o
agitado vigorosamente por 2 minutos.
A mistura foi observada e logo após filtrada. O sobrenadante e o resíduo foram
observados.
Em um béquer de 100 mL foi colocado o sobrenadante e o resíduo e aquecidos em
uma chapa de aquecimento. A solução foi observada e anotada.
5.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES:
5.1 PARA O ESTANHO:
Procedimento A: Síntese de tetraiodeto de estanho.
Inicialmente foi colocado o tolueno e as pérolas de vidro, e por engano foi colocado
duas vezes a quantidade de estanho, então descartou-se todos os reagentes e lavou-se as
pérolas e o balão para uso posterior. E o processo de separação dos reagentes foi
reiniciado.
Após adicionar novamente o tolueno e as pérolas de vidro, o estanho e o iodo no
balão lavado anteriormente, observou-se que a solução tomou coloração de um vermelho
vinho, isso porque o iodo em solvente orgânico toma essa coloração. 6
“O iodo é pouco solúvel em água, mas forma uma solução aquosa de coloração
marrom. Ele dissolve-se melhor em solventes orgânicos, que se forem polares assim como
a água, formam soluções também marrons; mas se forem solventes apolares, a solução
formada será violeta.” (FOGAÇA, 2021) 7
O balão foi colocado em aquecimento por aproximadamente 30 minutos e
monitorando a temperatura com o termômetro de álcool, a média foi de 90º C ao decorrer
de todo o processo.
Após 10 minutos de aquecimentos, observou-se a formação de um líquido
esbranquiçado ao fundo do balão, muito provável que seja a água que permaneceu no
balão após a lavagem reagiu com algum dos compostos formando outro composto
desconhecido.
Após 30 minutos de aquecimento, observou-se que a solução tomou coloração
marrom escuro, não sendo a coloração correta a ser esperada (um marrom avermelhado).
O líquido esbranquiçado formado anteriormente continuou na solução ao fundo do balão. A
solução foi deixada aquecer por mais 20 minutos.
Após o tempo adicional esperado, observou-se que a solução tinha um tom um
pouco mais claro. Mesmo a solução não possuindo a coloração esperada, a mesma foi
filtrada na capela, o filtrado resultante foi colocado em um béquer de 100 mL e em banho de
gelo para precipitação do tetraiodeto de estanho ( ).𝑆𝑛𝐼
4
Após ocorrer a precipitação, o precipitado foi filtrado em um funil de Buchner e
lavado com tolueno gelado. O precipitado foi secado na estufa em aproximadamente 60º C
e calculado o rendimento. Observou-se que o precipitado possui uma coloração de um
alaranjado brilhante.
Ambas filtrações são de suma importância, já que servem para retirar os sólidos
presentes no meio que não fizeram parte da reação, neste caso, a sobra de estanho,
provável que ele seja o reagente em excesso, e possíveis contaminações, como a do
líquido esbranquiçado sintetizado por acidente. Como o tetraiodeto de estanho é solúvel no
tolueno, a solução é filtrada a quente (assim o permanece solubilizado), deixando𝑆𝑛𝐼
4
todos os sólidos insolúveis e captando o em um béquer. Esta mesma solução foi𝑆𝑛𝐼
4
colocada em banho de gelo para diminuir a temperatura da solução, diminuindo o Kps,
podendo assim as moléculas de se agruparem para formação de um precipitado, e o𝑆𝑛𝐼
4
mesmo é filtrado em um funil de Buchner e lavado com tolueno gelado, para que o não𝑆𝑛𝐼
4
solubilize novamente e para retirar qualquer outra impureza, neste caso considera-se
impureza algum Iodo que permaneceu na solução, não reagiu e cristalizou com o .𝑆𝑛𝐼
4
Como solvente foi utilizado o tolueno, pois o iodo é pouco solúvel em água, neste
caso se fez necessário utilizar um solvente apolar. Vendo que o produto final também se
dissolve prontamente em solventes orgânicos, o tolueno ajudou em ambos os processos,
para solubilidade do iodo e do , também chamado de iodeto de estanho IV.𝑆𝑛𝐼
4
 5 6
O iodeto de estanho IV pode ser preparado utilizando diversos procedimentos: por
aquecimento de uma mistura de estanho e iodo, ou de uma solução aquosa concentrada de
cloreto de estanho II com iodo, entre outros métodos. Neste experimento desenvolvido, o
iodeto de estanho IV é preparado por reação direta (Equação 2) do estanho metálico com
iodo, na presença de um solvente orgânico, o tolueno (Equação 1), em meio não aquoso. A
reação entre o Iodo e o Estanho é uma reação de oxirredução. 6
(1)2𝐼
2(𝑠)
0 + 𝐶
7
𝐻
8(𝑙)
 ⇒ 2𝐼
2(𝑎𝑞)
0
(2)𝑆𝑛
(𝑠)
0 + 2𝐼
2(𝑎𝑞)
0 ⇒ 𝑆𝑛 𝐼𝑉𝐼
4(𝑎𝑞)
−𝐼
Como esta é uma reação de oxirredução, é observável que o Estanho metálico
elementar possuia carga 0 e permaneceu no produto final com carga +4. Já o Iodo
inicialmente possuia carga 0 e no produto final ficou com -1.
Onde,
, sofrendo oxidação.𝑆𝑛 0 − 4𝑒 ⇒ 𝑆𝑛 +4
, sofrendo redução.4𝐼 0 + 4𝑒 ⇒ 4𝐼 −1
Como apresentado anteriormente, por possuir baixa energia de ionização foi
facilmente transformado em um cátion no processo de aquecimento e reacional. O Iodo
pertence ao grupo dos halogênios, e esse grupo está a “uma casa” de se tornar um gás
nobre, neste caso o Iodo tende a receber elétrons para completar seu octeto, além deste
grupo possuir característica de formação de sais. Como é o caso deste experimento, a
formação do sal de tetraiodeto de estanho. 5
Após pesar o produto final, obteve-se a massa de 0,621 g. Para tal, foi calculado o
rendimento desta síntese.
Para o cálculo do rendimento deve-se observar a equação da reação 2. Se faz
necessário 1 mol de estanho para 2 mols de Iodo molecular, para formar 1 mol de .𝑆𝑛𝐼
4
Assim,
1 mol de = 118,71 g𝑆𝑛
? mol de utilizado = 1,023 g𝑆𝑛
Foi utilizado 0,0086 mols de estanho.
MM = 253,80 g/mol (x 2 mols = 507,60 mols de )𝐼
2
𝐼
2
2 mol de = 507,60 g𝐼
2
? mol de utilizado = 2,550 g𝐼
2
Foi utilizado 0,01 mols de iodo molecular. Como a reação é de 1:2. Divide-se:0,01 /
2 = 0,005 mols de Iodo para cada mol de estanho.
Assim fixa-se um reagente para calcular quanto necessita de algum outro. Sabe-se
que,
1 mol de = 2 mol de𝑆𝑛 𝐼
2
0,0086 mols = X mols de 𝐼
2
Vê-se que, é necessário 0,0172 mol de para que a reação consuma todo o𝐼
2
estanho adicionado, como dito anteriormente só foi utilizado 0,01 mols de Iodo, então
consequentemente e neste caso, o Iodo é um reagente limitante, o que explica a sobra de
estanho dentro do balão ao final da síntese, que seria de aproximadamente, 0,0072 mols ou
0,85 g.
Então se,
2 mol de = 507,60 g (foi pesado 2,550 g)𝐼
2
1 mol de = 626,34 g𝑆𝑛𝐼
4
Tem-se,
(2)𝑆𝑛
(𝑠)
0 + 2𝐼
2(𝑎𝑞)
0 ⇒ 𝑆𝑛 𝐼𝑉𝐼
4(𝑎𝑞)
−𝐼
2 mols 1 mol
2,550g X
Então, o valor teórico de formação do tetraiodeto de estanho é de 1,275g. Para
calcular a porcentagem do rendimento utilizou-se a Equação 3.
(3)𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑋 100
Sendo o valor real pesado de 0,621g de tetraiodeto de estanho, obteve-se um
rendimento de 48,70%.
O baixo rendimento pode ser explicado pela água que ficou dentro do balão, que
pode ter reagido consumindo algum dos reagentes, e também que esta mesma síntese
pode ter formado iodeto estanhoso II ( ), que também é muito parecido com o iodeto de𝑆𝑛𝐼
2
estanho IV, além de seus tons de alaranjado serem muito parecidos.
Procedimento B: Reações do tetraiodeto de estanho.
Após adicionar as soluções no tetraiodeto de estanho em cada tubo, observou-se
que, no tubo 1 com etanol, no início da solubilização, a solução ficou levemente amarelada
e após total solubilidade, a solução ficou alaranjada. Após um tempo, observou-se que a
solução ficou em um tom bem escuro de marrom. Pode ser que tenha reagido o com𝑆𝑛𝐼
4
etanol, produzindo hidróxido de estanho e iodoetano. (Equação 4)
(4)𝑆𝑛𝐼
4(𝑠)
 + 4𝐶
2
𝐻
5
𝑂𝐻
(𝑙)
 ⇔ 𝑆𝑛(𝑂𝐻)
4(𝑎𝑞)
 + 𝐶
2
𝐻
5
𝐼
(𝑎𝑞)
Como o iodoetano é um composto inflamável e incolor, não explica a coloração
marrom escuro. O hidróxido de estanho II possui coloração cinza, muito provável que o
hidróxido de estanho IV possua a mesma coloração, o que também não explica a coloração
marrom. Outra hipótese, é que houve somente solubilização do , ou reação parcial do𝑆𝑛𝐼
4
com o etanol, o que não destacou a coloração do hidróxido de estanho IV. Se faz𝑆𝑛𝐼
4
desconhecida a coloração final da solução. 1 5
Para o tubo 2, também houve total solubilidade no benzeno, como visto
anteriormente o solubiliza prontamente com solventes orgânicos. A solução ficou𝑆𝑛𝐼
4
amarelada. 7
Para o tubo 3, percebeu-se que no começo não houve reação alguma e o 𝑆𝑛𝐼
4
permaneceu ao fundo do tubo de ensaio. O tubo foi agitado e a solução ficou totalmente
transparente. O tubo foi deixado em repouso e logo após um tempo, observou-se que a
solução ficou levemente amarelada. Pode-se dizer que houve uma reação de dupla troca,
produzindo tetracloreto de estanho e ácido iodídrico. (Equação 5)
(5)𝑆𝑛𝐼
4(𝑠)
 + 4𝐻𝐶𝑙
(𝑎𝑞)
 → 𝑆𝑛𝐶𝑙4
(𝑎𝑞)
 + 4𝐻𝐼
(𝑎𝑞)
O tetracloreto de estanho é um sal proveniente do ácido clorídrico, a temperatura
ambiente apresenta-se como um líquido incolor com um odor pungente, é corrosivo, e
perigoso para o meio ambiente. O ácido iodídrico é uma solução aquosa de iodeto de
hidrogênio. É um ácido forte, completamente ionizado em solução aquosa, é incolor. Como
os dois produtos resultantes são transparentes, explica a coloração da solução. 2 3 6
Para o tubo 4, este tubo apresentou as mesmas características e reações do tubo 3,
a única diferença é que a reação ocorreu mais rápido e a solução ficou um pouco
amarelada, mas pode ser explicado pela própria coloração e concentração do ácido
clorídrico.
Para o tubo 5, também houve a solubilidade e reação, a solução ficou transparente
como as soluções 3 e 4. Como produtos tem-se a formação de hidróxido de estanho IV e
iodeto de sódio. (Equação 6)
(6)𝑆𝑛𝐼
4(𝑠)
 + 4 𝑁𝑎𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
 → 𝑆𝑛(𝑂𝐻)
4(𝑎𝑞)
 + 4 𝑁𝑎𝐼
(𝑎𝑞)
Neste tubo tem-se uma situação muito parecida com a do tubo 1, o hidróxido de
estanho IV não apresentou coloração acinzentada na solução, pode-se explicar pelas
baixas concentrações, o que não teve o suficiente para ter uma alteração significativa da
coloração na solução. O iodeto de sódio é um sólido branco e cristalino usado na detecção
de radiação e na prevenção e tratamento da deficiência de iodo. Como este sal é branco,
em solução aquosa não alterou a coloração da solução, o que explica a solução
transparente. 1 5
Como comentário geral, todo os tubos apresentaram solubilidade do tetraiodeto de
estanho, visto que o reage prontamente com o benzeno, também é solúvel no etanol, já𝑆𝑛𝐼
4
na água se faz pouco solúvel, porém pode haver reações com os ácidos e o hidróxido nas
soluções aquosas. Importante destacar que nenhuma das reações se mostraram
exotérmicas, pode haver aumento de temperatura em decorrência de alguma reação, porém
devido a baixa temperatura no laboratório decorrente do clima no dia do experimento,
justifica o fato de os técnicos não sentirem qualquer variação na temperatura.
Procedimento C: Reação de estanho com ácidos.
A primeira parte deste procedimento foi realizada com soluções diluídas e a
temperaturas ambientes (laboratório estava aproximadamente 22º C).
Os tubos 1 e 2, com ácido clorídrico e sulfúrico, respectivamente, não apresentaram
reações, visto que a Equação 10 mostra que há reação entre ácido clorídrico e estanho, e a
Equação 11 demonstrando a reação do estanho com ácido sulfúrico.
Para o tubo 3, houve reação quase que instantânea, liberando gás, provavelmente
gás dióxido de nitrogênio e deixando a solução levemente esverdeada. (Equação 7)
(7)𝑆𝑛
(𝑠)
0 + 4𝐻𝑁 𝑉𝑂
3(𝑎𝑞)
⇒ 2 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 + 4𝑁 𝐼𝑉𝑂
2(𝑔)
 + 𝑆𝑛 𝐼𝑉𝑂
2(𝑠)
Como esta é uma reação de oxirredução, é observável que o Estanho metálico
elementar possuia carga 0 e permaneceu no produto final com carga +4. Já o Nitrogênio do
ácido nítrico, inicialmente possuia carga +5 e no produto final ficou com +4.
Onde,
, sofrendo oxidação.𝑆𝑛 0 − 4𝑒 ⇒ 𝑆𝑛 +4
, sofrendo redução.4𝑁 +5 + 4𝑒 ⇒ 4𝑁 +4
Esta reação promove a formação de gás dióxido de nitrogênio, dióxido de estanho e
água. A coloração esverdeada pode ser explicada pela presença do composto inorgânico
, que possui uma coloração branca levemente esverdeada.𝑆𝑛𝑂
2
3 6
A segunda parte deste experimento foi realizada com as soluções diluídas porém as
mesmas foram aquecidas no bico de Bunsen. O experimento do tubo 3 não foi realizado
visto que o mesmo já havia reagido anteriormente.
Para o tubo 1 com estanho e observou-se que o estanho ficou mais𝐻𝐶𝑙 2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
claro, visto que anteriormente estava levemente escuro devido a oxidação do estanho
(Equação 8 e 9) e observou-se que formou pequenas bolhas ao redor do estanho. (Equação
10).
(8)𝑆𝑛
(𝑠)
0 + 𝑂
2(𝑔)
 ⇒ 𝑆𝑛𝑂
2(𝑠)
(Oxidação do estanho metálico formando um pequena camada fosca ao redor do estanho
metálico devido a oxidação do metal com o passar do tempo)
(9)𝑆𝑛𝑂
2(𝑠)
 + 4𝐻𝐶𝑙
(𝑎𝑞)
 ⇒ 𝑆𝑛𝐶𝑙
4(𝑎𝑞)
 + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
(O ácido clorídrico reage primeiramente com o dióxido de estanho, removendo a camada
fosca do estanho metálico deixando o mesmo mais brilhante)
(10)𝑆𝑛
(𝑠)
0 + 2𝐻𝐶𝑙
(𝑎𝑞)
 ⇒ 𝑆𝑛𝐶𝑙
2(𝑎𝑞)
 + 𝐻
2(𝑔)
(Após consumir o o começa a reagir com estanho metálico liberando o gás𝑆𝑛𝑂
2
𝐻𝐶𝑙
hidrogênio e formando o sal cloreto de estanho)
Neste meio reacional, pode-se dizer que o aquecimento aumenta o grau de agitação
das moléculas promovendo a aceleração da reação, fazendo com que a mesma ocorra
mais facilmente, porém não a sua capacidade “total” quando colocado em meio do 𝐻𝐶𝑙
concentrado.
O tubo 2 com o estanho e ácido sulfúrico não reagiu, simplesmente o estanho
metálico permaneceu ao fundo do tubo de ensaio, sem liberação aparente de gás
hidrogênio.
A terceira parte deste experimento foi realizada com as soluçõesconcentradas e a
temperaturas ambientes (laboratório estava aproximadamente 22º C). O experimento do
tubo 3 não foi realizado visto que o mesmo já havia reagido anteriormente.
Para o tubo 1, observou-se uma reação quase que instantânea do estanho com o
ácido clorídrico concentrado, liberando gás hidrogênio. (Equação 10)
Este mesmo processo reacional ocorreu igualmente ao do tubo 1 aquecido,
ocorrendo nas Equações 8, 9 e 10. Com exceção que a liberação de gás foi muito mais
vigorosa devido à alta concentração de .𝐻𝐶𝑙
Visto que a reação proporcionou a formação de gás hidrogênio e cloreto de estanho
que é um sólido branco cristalino. Ele forma um di-hidrato estável, mas em solução aquosa
tende a sofrer hidrólise, principalmente se aquecido. Como o é hidrolisado nesta𝑆𝑛𝐶𝑙
2
solução aquosa, o mesmo tende a permanecer dissociado neste meio aquoso. 3 6
Comparando esta reação com a do tubo 1 (a temperatura ambiente e aquecido) com
ácido clorídrico diluído, esta ocorreu devido a alta concentração do já que a do tubo 1𝐻𝐶𝑙
não havia muitas colisões de átomos (devido às baixas concentrações), e a do ácido
concentrado ocorre mais colisões, já que para uma reação ocorrer as moléculas e átomos
devem colidir para que uma reação ocorra.
Para o tubo 2 com ácido sulfúrico concentrado, não houve reação alguma. Visto que
há uma possibilidade que esta reação ocorra, formando sulfato de estanho e liberando gás
hidrogênio. (Equação 11)
(11)𝑆𝑛
(𝑠)
0 + 𝐻
2
𝑆𝑂
4(𝑎𝑞)
 → 𝑆𝑛𝑆𝑂
4(𝑎𝑞)
 + 𝐻
(𝑔)
0
Não há uma explicação razoável o porque deste ocorrido.
Na quarta parte deste experimento, onde deveria-se aquecer os tubos com as
soluções concentradas, esta etapa não foi realizada, visto que as reações dos tubos
anteriores já haviam reagido e evitar possíveis acidentes com ácidos concentrados.
Como comentário geral, é visto que o estanho tende a liberar seus elétrons devido a
sua baixa energia de ionização formando cátions que reagem com os ânions no meio
reacional.
5.2 PARA O CARBONO:
Procedimento A: Estabilidade térmica.
Na primeira parte deste experimento, foi utilizado o carbonato de sódio que foi
aquecido, porém nada ocorreu (Equação 12). Isso porque o carbonato de cálcio se
decompõe em óxido de cálcio e dióxido de carbono a partir de aproximadamente 840º C.
Isso significa que o carbonato de sódio possui uma alta estabilidade e resistibilidade
térmica, ou seja, pode ser aquecido em temperaturas menores que 840º C sem se
decompor em outros compostos, sem mudar sua identidade química. 2 3
(12)𝑁𝑎2𝐶𝑂
3(𝑠)
 + 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 ⇒ 𝑅𝑒𝑎çã𝑜 𝑛ã𝑜 𝑜𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒
Na segunda parte deste experimento, foi utilizado o bicarbonato de sódio que foi
aquecido, e percebeu-se que as bordas do tubo ficou com algumas gotícula de água e que
houve liberação de gás (Equação 13), sendo que o mesmo foi borbulhado na solução com
hidróxido de cálcio que deixou a solução esbranquiçada (Equação 14), e o tubo foi deixado
em repouso por algum tempo e observou-se que ao fundo obteve-se um precipitado branco.
(13)𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂
3(𝑠)
 + 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 ⇒ 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3(𝑠)
 + 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3(𝑠)
 + 𝐻
2
𝑂
(𝑔)
 + 𝐶𝑂
2(𝑔)
(Quando o aquecido o bicarbonato de sódio se decompõe em carbonato de sódio, libera
água em vapor, e gás carbônico)
(14)𝐶𝑎(𝑂𝐻)
2(𝑎𝑞)
 + 𝐶𝑂
2(𝑔)
 → 𝐶𝑎𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
 + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
(O gás carbônico da reação anterior é borbulhado na solução de hidróxido de cálcio,
formando carbonato de cálcio e água)
Na reação 14, é uma reação de “neutralização”, em que basicamente o hidróxido de
cálcio é a base e o gás carbônico atua como um ácido, fazendo com que ocorra a
neutralização formando assim, um sal (neste caso, o ) e água. 𝐶𝑎𝐶𝑂
3
1 
O bicarbonato de sódio sólido, por sofrer decomposição a temperaturas
relativamente baixas (cerca de 100º C), e é por esse motivo que pode ser utilizado como
"fermento químico" na preparação de pães e bolos. Como libera gás e é endotérmica, a
reação é utilizada na produção de espumas termoplásticas estruturais e também como pó
químico em extintores de incêndio. Acima de 140º C, a reação é mais rápida, justamente
por ser endotérmica, neste caso, em altas temperaturas dá-se maior quantidade de energia
e a reação é acelerada. 1 5 6
Decomposição térmica, também chamada termólise, é definida como uma reação
química onde uma substância química se decompõe em pelo menos duas substâncias
químicas quando aquecida. A reação é usualmente endotérmica já que aquecimento é
requerido para romper as ligações químicas do composto durante a decomposição. A
temperatura de decomposição de uma substância é a temperatura na qual a substância
decompõe-se em menores moléculas de outras substâncias ou em seus átomos
constituintes. 1 5 6
Procedimento B: Reatividade com ácidos.
Foi adicionado 0,503 g de carbonato de sódio em um tubo de ensaio e ao mesmo foi
adicionado 5,0 mL de ácido clorídrico .2, 0 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
Observou-se que houve reação e houve liberação de gás, provavelmente gás
carbônico. (Equação 15)
(15)𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3(𝑠)
 + 2𝐻𝐶𝑙
(𝑎𝑞)
 → 2𝑁𝑎𝐶𝑙
(𝑎𝑞)
 + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 + 𝐶𝑂
2(𝑔)
Nesta primeira parte do procedimento pode-se observar a ocorrência de uma reação
de neutralização entre o ácido e o carbonato dando origem a um sal, água e gás carbônico.
Isso porque o carbonato de sódio em água, acaba se hidrolisando e transformando-se em
uma base, reagindo assim com o ácido clorídrico. (Equações 16, 17 e 18) As bolhas visíveis
na reação se dão pela liberação desse gás no meio reacional, responsável também por
fazer com que a reação ocorra de forma mais rápida.
(16)𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3(𝑠)
 + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 ⇔ 2𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ + 𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
2−
(17)2𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ + 𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
2− + 2𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 ⇔ 2𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ + 𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
2− + 2𝐻
(𝑎𝑞)
+ + 2𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
−
(18) 2𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ + 𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
2− + 2𝐻
(𝑎𝑞)
+ + 2𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
− ⇒ 2𝑁𝑎𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
 + 𝐻
2
𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
(A reação 18 forma ácido carbônico (um ácido fraco) e a base, no qual o irá reagir𝑁𝑎𝑂𝐻
com o ácido, ocorrendo uma reação de neutralização)
Nesta hidrólise o necessita do da água para formar o ácido𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
2− 2𝐻
(𝑎𝑞)
+
carbônico, .𝐻
2
𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
Este mesmo procedimento foi realizado novamente, somente foi trocado o carbonato
por 0,540 g de bicarbonato de sódio e neste caso, a reação ocorrida é a mesma, ou seja,
ocorre uma neutralização do ácido através da base (do bicarbonato de sódio), a reação
também gera gás e por isso há presença de bolhas no meio reacional, podemos expressar
a reação balanceada na Equação 19.
(19) 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂
3(𝑠)
 + 𝐻𝐶𝑙
(𝑎𝑞)
 = 𝑁𝑎𝐶𝑙
(𝑎𝑞)
 + 𝐶𝑂
2(𝑔)
 + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
O bicarbonato também se hidrolisa na água formando uma base (Equações 20, 21 e
22), de maneira muito parecida com a hidrólise do carbonato de sódio. A única diferença é
que ao contrário do carbonato, o bicarbonato necessita de somente uma molécula de água
para hidrolisá-lo, o carbonato necessita de duas.
(20)𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂
3(𝑠)
 + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 ⇔ 𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ + 𝐻𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
−
(21)𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ + 𝐻𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
− + 𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 ⇔ 𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ + 𝐻𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
− + 𝐻
(𝑎𝑞)
+ + 𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
−
(22) 𝑁𝑎
(𝑎𝑞)
+ + 𝐻𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
− + 𝐻
(𝑎𝑞)
+ + 𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
− ⇒ 𝑁𝑎𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
 + 𝐻
2
𝐶𝑂
3(𝑎𝑞)
Como comentário geral, as reações ocorrem pois, os dois compostos sólidos, são
basicamente sais básicos que em água, hidrolisam e transformam-se em uma base forte.
Proporcionando assim uma reação de neutralização.
Procedimento C: Hidrólise do carbonato de sódio.
Em um tubo de ensaio foi adicionado 3,0 mL de uma solução de sulfato de alumínio
. Neste mesmo tubo de ensaio, foi adicionado 2,0 mL de uma solução de0, 5 𝑚𝑜𝑙. 𝐿 −1
carbonato de sódio 10%.
No início da reação pode se observar a formação de um precipitado, que logo em
seguida se tornou miscível na solução, acredita-se que esse precipitado possa ser o
hidróxido de alumínio, que caracteriza-se por uma coloraçãoacinzentada. No qual esta é
uma reação de dupla troca, logo pode-se expressar-lá na Equação 23. Por se tratar do
carbonato de sódio, como demonstrado nas equações 16, 17 e 18, o carbonato hidrolisa
transformando-se em uma base, e foi esta base que reagiu com o sulfato de alumínio.
(23)6 𝑁𝑎𝑂𝐻
(𝑎𝑞)
 + 𝐴𝑙
2
(𝑆𝑂
4
)
3(𝑎𝑞)
 → 2𝐴𝑙(𝑂𝐻)
3(𝑠)
↓ + 3𝑁𝑎
2
𝑆𝑂
4(𝑎𝑞)
Por ser uma reação de dupla troca, obteve-se como produto hidróxido de alumínio e
sulfato de sódio. O precipitou ao fundo do tubo, porém após agitação do mesmo,𝐴𝑙(𝑂𝐻)
3(𝑠)
o hidróxido foi solubilizado.
Procedimento D: Propriedades adsortivas com carbono.
Em um balão volumétrico de 100 mL, foi adicionado 1 mL de azul de metileno 10% e
completado até o menisco com água destilada, a mistura foi agitada, e pode observar-se
que houve alteração na coloração do líquido que passou de um azul anil para um coloração
levemente azulada quase que transparente, reservou se então essa solução para a
utilização posteriormente.
Em um tubo de ensaio, foi adicionado cerca de ⅓ do volume do tubo, a solução
diluída de corante azul de metileno preparada anteriormente. A este tubo também foi
adicionado uma espátula bem rasa de carvão ativo. O tubo foi tampado com uma rolha e o
agitado vigorosamente por 2 minutos, a partir daí a solução tomou uma coloração escura
partindo mais para a coloração preta, isso devido ao carvão em pó disperso no meio
aquoso.
A mistura foi observada e logo após filtrada. Neste momento, observa-se que a
coloração obtida após a filtração, o sobrenadante ficou totalmente transparente,
confirmando a propriedade adsortiva do carbono, no qual o mesmo adsorve as moléculas
de azul de metileno.
Em um béquer de 100 mL foi colocado o sobrenadante e o resíduo e aquecidos em
uma chapa de aquecimento. Observou-se que a solução continuava transparente, mesmo a
literatura dizendo que ao aquecer o carvão ele liberaria as moléculas de azul de metileno no
meio aquoso. Uma hipótese é que o carbono aderiu fortemente às moléculas de azul de
metileno, já que o processo de adsorção consiste nas moléculas do meio aderirem-se em
poros na superfície do carvão.
O carvão é constituído basicamente de carbono e possui milhares de pequenos
poros em sua estrutura, o que lhe dá uma grande capacidade de adsorção, ou seja, as
moléculas de gases e líquidos de outras substâncias ficam retidas em sua superfície. Visto
que possui tantos poros, a sua enorme área de superfície fornece vários lugares de ligação.
A adsorção pode ocorrer de duas maneiras: química ou física. A adsorção química ou
quimissorção ocorre por meio de ligações químicas, principalmente covalentes, e a
adsorção física ou fisissorção ocorre por meio de interações intermoleculares do tipo Van
der Waals, como a força de dipolo induzido e a de dipolo permanente. 1 5 6
6.0 CONCLUSÃO:
Diante de todos os resultados apresentados, é possível concluir que o estanho,
tende a perder elétrons devido a sua baixa energia de ionização, formando cátions, e seus
derivados, como o tetraiodeto de estanho que tendem a solubilizar-se prontamente em
solventes apolares devido ao íon Iodo. Esses metais tendem a reagir com ácidos por serem
mais reativos que o hidrogênio. Compostos que possuem carbono em sua estrutura não
possuem uma estabilidade térmica definida, o bicarbonato de sódio possui átomos capazes
de formar água e gás carbônico, já o carbonato de sódio, não. Carbonatos hidrolisam-se em
água formando bases, os quais podem reagir prontamente com ácidos. Compostos
oriundos do carbono possuem características fortes de adsroção de outras moléculas, como
o carvão, que interagem intermolecularmente com as moléculas do meio, “aprisionando-as”
em sua superfície através de forças Van der Waals, força de dipolo induzido ou a de dipolo
permanente.
7.0 REFERÊNCIAS:
FONSECA, Martha Reis Marques da. Química / Martha Reis Marques da1
Fonseca. 1. ed. – São Paulo : Ática, 2013. Obra em 3 v.
LEE, J. D. Química Inorgânica Não Tão Concisa / J. D. Lee. Trad. 5º ed. - Bucher,2
1º jan. 1999.
EQUAÇÕES químicas online. [S. l.], [21-?]. Disponível em:3
https://chemequations.com/pt/. Acesso em: 19 jul. 2021.
ELEMENTOS, Químicos e Química. [S. l.], [21-?]. Disponível em:4
https://www.chemicalaid.com/. Acesso em: 19 jul. 2021.
ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida5
moderna e o meio ambiente. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. 965 p.
HOUSECROFT, C. E.; SHARPE, A. G. Inorganic chemistry. London: Pearson6
Education, 2001. 808 p.
FOGAÇA, Por: Jennifer Rocha Vargas. Iodo. [S. l.], [21-?]. Disponível em:7
https://www.preparaenem.com/quimica/iodo.htm. Acesso em: 31 jul. 2021.