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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA FILHO" CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA DEPARTAMENTO DE FÍSICA E QUÍMICA QUÍMICA GERAL LICENCIATURA E BACHARELADO EM BIOLOGIA Prof. : __________________________ Aluno: __________________________ Ilha Solteira 2014 PRINCÍPIOS GERAIS DE TÉCNICAS E CONSELHOS ÚTEIS O Laboratório de Química não é um local perigoso de trabalho mas, é necessário um compromisso por parte do aluno para mantê-lo seguro. Descuidos ou ainda a ignorância de possíveis perigos podem provocar acidentes, daí ressaltarmos a importância que o aluno deve dar às instruções dadas pelo professor acerca das precauções que devem ser tomadas no laboratório. Para a maioria das operações de laboratório existem instruções específicas que cada aluno deve obedecer para o bem de sua segurança e da de seus colegas; todavia, algumas regras são mais gerais e estão resumidas a seguir. 01. Não brinque em serviço; lembre-se que o laboratório é lugar para trabalho sério. 02. Qualquer acidente deve ser comunicado imediatamente ao professor. 03. É obrigatório o uso de avental, calça comprida e sapato fechado. 04. Faça apenas as experiências indicadas pelo professor; não é permitido realizar experiências não autorizadas. 05. Leia atentamente os rótulos dos frascos dos reagentes antes de utilizá-los, faça a leitura pelo menos duas vezes, a fim de evitar enganos. 06. Use a capela quando tiver que manusear líquidos tóxicos e voláteis. 07. Evite derramar líquidos mas, se o fizer, limpe imediatamente o local (consulte o professor) 08. Se alguma solução ou reagente respingar em sua pele ou olhos, lave-se imediatamente com bastante água corrente e avise o professor. 09. Não toque os produtos químicos com as mãos a menos que esteja autorizado pelo professor. 10. Não prove quaisquer produtos químicos ou soluções a menos que esteja autorizado pelo professor, se tiver que fazê-lo, faça-o em gotas e depois lave a boca com bastante água. Não engula o material. Se alguma substância ou solução for ingerida acidentalmente procure imediatamente o professor. 11. Não inale gases ou vapores desconhecidos se for possível evitá-lo, se for necessário a inalação nunca faça diretamente colocando o rosto sobre o recipiente que contém o líquido. Use sua mão para frente e para trás, a pouca distância do recipiente. 12. Mantenha sua cabeça e seu vestuário afastados de chamas. 13. Quando aquecer uma substância ou solução num tubo de ensaio, dirija a boca do mesmo para o lado que você e seus colegas não possam ser atingidos pôr eventuais projeções do conteúdo do tubo. 14. Nunca aqueça recipientes que contenham líquidos voláteis e inflamáveis em chama direta nem os coloque nas vizinhanças, use em banho maria. 15. Tenha muito cuidado com materiais inflamáveis, qualquer princípio de incêndio deve ser abafado imediatamente com uma toalha. 16. Nunca empregue equipamento de vidro trincado ou quebrado, substitua-o imediatamente. 17. Tubos cortados possuem arestas que podem causar ferimento e dilacerar rolhas. Arredonde- os, aquecendo a extremidade do tubo (girando-o) na chama do bico de Bunsen. Tome cuidado para não estrangular o tubo. 18. Preste muita atenção quando manusear materiais de vidro tais como tubos e termômetros, pois o vidro é frágil e se rompe com facilidade, acidente que freqüentemente produz lesões, às vezes graves. 19. Não abandone peças de vidro aquecidas em qualquer lugar, lembre-se que o vidro quente tem a mesma aparência que o vidro frio. Deixe-as esfriar naturalmente. 20. Adicione sempre ácido à água para diluir um ácido concentrado, nunca adicione água ao ácido. 21. Lave bem as mãos antes de deixar o laboratório. 22. Peça autorização ao professor se quiser modificar o processo experimental ou alterar as quantidades ou naturezas dos reagentes a utilizar. 23. Não devolva sobras de reagentes aos frascos de origem, para não impurificar seu conteúdo, pelo mesmo motivo, não introduza quaisquer objetos nos frascos que contém soluções, salvo o conta gotas próprio de que alguns são dotados. 24. Jogue no recipiente apropriado destinado ao lixo todos os sólidos e pedaços de papel usados, nunca jogue nas pias, fósforos usados, cacos de vidro, papel de filtro ou qualquer sólido ainda que ligeiramente solúvel. 25. Dilua as soluções residuais com bastante água corrente ao despejá-las nas pias. 26. Não aqueça cilindros graduados ou frascos volumétricos. 27. Para furar uma rolha de cortiça, use furador de diâmetro igual ao tubo de vidro, se a rolha for de borracha, verifique qual furador têm diâmetro igual ao do tubo e use o de número imediatamente superior. 28. Para cortar um tubo de vidro, apoie-o sobre a mesa, segure-o com o indicador e o polegar da mão esquerda. Faça, então, com um só golpe de uma lima triangular, uma ranhura perpendicular ao eixo do tubo. Pegue em seguida o tubo com as duas mãos e parta-o com um movimento de alavanca, apoiando os polegares no lado oposto à ranhura. 29. Nunca tente introduzir tubos de vidro, termômetros e hastes de funil em rolhas de borracha sem lubrificar o tubo e o orifício com água; além disso, proteja as mãos com um pano grosso (toalha). 30. Ao término do uso de uma solução nunca se esqueça de recolocar a tampa para evitar a contaminação e evaporação das substâncias voláteis. 31. As pissetas devem conter somente água destilada. 32. Ao pesar qualquer substância verificar se os materiais utilizados estão devidamente limpos e secos. 33. Quando tentar remover um tubo de vidro, termômetros ou haste de funil de uma rolha de borracha, lubrifique-o com um pouco de água e se a borracha estiver grudada no vidro, não force-a, corte-a. 34. Se uma rolha de vidro esmerilhado aderir ao gargalo do frasco, bata nela levemente com um pedaço de madeira, de baixo para cima; se não soltar, chame o professor. 35. Conserve limpa sua mesa e sem equipamento; ao fim da aula, lave todo o material de vidro e porcelana que utilizou com detergente. 36. Consulte o professor quando tiver alguma dúvida. INSTRUÇÕES PARA APRESENTAÇÃO DO RELATÓRIO DAS AULAS PRÁTICAS INTRODUÇÃO Situar o assunto enfatizando os pontos principais que foram tratados. OBJETIVOS Apresentar o(s) objetivo(s) do experimento. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Descrever as atividades realizadas na forma impessoal, "colocou-se.... adicionou-se....." RESULTADOS OBTIDOS Nesta parte são colocados as tabelas, os gráficos, reações, cálculos solicitados, etc obtidos durante a execução do experimento. CONCLUSÕES As principais observações são colocadas neste item, incluindo fatores previstos e imprevistos. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA: Pedir na Biblioteca as instruções para a citação das referências se: - de livro; - de parte de um livro; - de um artigo numa revista nacional ou internacional; - etc. CONHECENDO O LABORATÓRIO DE QUÍMICA 1 1. Aparelhos Elétricos 2. Capela 3. Equipamentos de Segurança 4. Aparelhagem em geral: 4.1 Vidraria, aparelhagem cerâmica e de plástico 4.2 Aparelhagem Metálica 4.3 Aparelhagem para aquecimento 4.4 Dessecador 4.5 Aparelhagem para agitação 4.6 Aparelhagem para filtração 4.7 Frasco para pesagem 5. Mufla e Estufa 1 O RELATÓRIO: CONHECENDO O LABORATÓRIO DE QUÍMICA 1- Fazer uma Introdução com as aparelhagens existentes num Laboratório, citando e comentado sobre: a) os aparelhos elétricos, b) capela, c) equipamentos de segurança, d) vidrarias e) aparelhagem de cerâmica, vidro e plástico, f) aparelhagem para aquecimento g) dessecador h) aparelhagem para agitação i) aparelhagem para filtração j) frasco para pesagem2- Nomear e descrever os equipamentos constantes na folha anexa. 3- Bibliografia recomendada: a) Química Analítica Quantitativa vol. 1 e 2 Otto Alcides Ohlweiler Livros Tecnicos e Científicos Editora b) Practical Organic Chemistry V.V. Nekrasov Mir Publishers c) Química Orgânica: Análise Orgânica Qualitativa vol. 1 Arthur I. Vogel d) Introdução à Química Experimental Roberto R. da Silva; Nerilso Bochi, Romeu C. R Filho Ed. McGraw-Hill TÉCNICAS DE LABORATÓRIO 2 A - OBJETIVOS ESPECÍFICOS 01. Identificar balão volumétrico, bureta, pipeta, proveta, béquer, erlenmeyer, tubo de ensaio e funil de vidro. 02. Ler as graduações de pipetas, buretas e provetas 03. Usar pipeta, bureta, proveta e balão volumétrico para medir, transferir e completar volumes definidos de soluções. 04. Reconhecer as zonas na chama de gás. 05. Aquecer água em tubos de ensaio no bico de gás, sem risco de acidentes. 06. Lavar o material de acordo com as instruções B - MATERIAL E SUAS CARACTERÍSTICAS O estudante deve conhecer o material que será usado no laboratório, saber manipulá-lo e ter conhecimento dos cuidados relativos á sua conservação. 01. Balões Volumétricos - vidro comum ou pirex, com diversas capacidades. Contém um volume exato, a determinada temperatura (geralmente 20 o C), podendo ser utilizados sem erro apreciável em temperaturas mais ou menos 8 o C acima e abaixo da indicada. Utilizados para o preparo de soluções. Tratando-se de equipamento volumétrico aferido, não submetê-lo a altas temperaturas. 02. Buretas - vidro comum ou pirex, de diversas capacidades. Utilizados em titulações e para medidas precisas de volume. Antes de ser usada, a bureta deve ser lavada com água corrente; em seguida várias vezes com água destilada e depois três vezes com pequenas porções do líquido a ser medido. Não usar escova para lavar a bureta nem colocá-la na estufa para secar. 03. Pipetas - vidro comum ou pirex. Distinguem-se dois tipos fundamentais: Volumétricas, destinadas à transferência de volumes em múltiplos inteiros de 1 m (ex. pipetas Volumétricas de 1, 2, 3, 5, 10, 20, 25 m). Graduadas, usadas para transferência de volumes que envolvem frações de 1 m (ex. pipetas graduadas de 1 ou 2 m com divisões de 0,01 m; de 5 m ao 0,1 m). Antes de serem usadas devem ser lavadas com os mesmos cuidados indicados anteriormente para as buretas. Devem ser lavadas inclusive com água deionizada, logo após o uso. 04. Cilindros graduados ou provetas - vidro comum ou pirex com diversas capacidades, com ou sem rolhas esmerilhada, utilizada para medir volumes com precisão até 0,5%. 05. Béqueres ou copos de Griffin - geralmente de vidro pirex, diversas capacidades. São destinados a conter e não a medir volumes. 06. Frascos erlenmeyers - vidro pirex; diversas capacidades. Destinados principalmente a conter volumes, para serem titulados. 07. Tubos de ensaio - vidro pirex ou comum, com ou sem orla; de diversos tamanhos. Utilizados para reações. 08. Funis de vidro - de diversos diâmetros. Usados para filtrações ou transferência de líquidos para recipientes de boca estreita. 09. Bicos de gás - possuem uma entrada para gás ajustável e uma entrada de ar, que permite regular a composição da mistura gás e ar. Ao acender o bico de gás, ter o cuidado de não abrir a entrada de gás antes de ter à mão a chama para acendê-lo. Na chama do bico de gás distinguem-se três zonas: uma neutra (sem combustão do gás, sendo portanto relativamente fria); uma redutora (onde a combustão do gás é ainda incompleta) e uma oxidante (onde se dá a combustão completa do gás). C – REAGENTES Solução corada D – INTERPRETAÇÃO 01. Na parte I aprende-se: a técnica de pipetar soluções incolores e coradas; a preparar uma série de soluções de reagentes de volume conhecido e de concentrações diferentes; a técnica de misturar soluções em tubos de ensaio; a correlacionar altura de líquido no tubo de ensaio com o volume do mesmo, o que é útil para testes qualitativos. 02. Na parte II aprende-se: a técnica de diluir uma solução de concentração conhecida; a forma pela qual se completa o volume num balão volumétrico; a técnica de misturar soluções em balão volumétrico. Esta técnica é utilizada no preparo ou na diluição de soluções de concentrações definidas (molar, normal, etc.). 03. Na parte III aprende-se: como usar corretamente uma bureta, minimizando as causas de erro como deixar bolhas de ar no seu interior; e fazer transferências de volumes exatos, o que é aplicado para medida de reagentes tóxicos ou corrosivos, como soluções de cianeto ou ácidos concentrados; que volumes medidos em provetas são menos exatos que os medidos em bureta, fonte de erro que deve ser evitada. 04. Na parte IV aprende-se: a usar adequadamente um bico de gás; a aquecer líquidos em tubos de ensaio, observando-se o volume contido no mesmo, que não deve ser superior a metade da capacidade do tubo; a seguir as regras de segurança a fim de se evitar acidentes e perda de material. Não se deve deixar ferver até evaporação completa do líquido. Geralmente a primeira ebulição é suficiente. E - PROCEDIMENTO I - EMPREGO DE PIPETAS GRADUADAS 01. Treinar a técnica de pipetar usando água destilada. Observar: a leitura do menisco (solução incolor parte inferior do menisco) se faz ao nível do olho; não se sopra a pipeta; no fim do escoamento toca-se a ponta da mesma na parede interna do recipiente; mantêm-se sempre a pipeta na posição vertical. Mede-se a quantidade de 1íquido escoado, por isto deve-se partir sempre da marca zero. 02. Completar as tabelas dadas no relatório (item F1). 03. Transferir para o béquer uma quantidade de solução corada um pouco maior do que a que se vai utilizar. Transferir água deionizada para o erlenmeyer. 04. Marcar 20 tubos de ensaio, de mesmo diâmetro e altura para cada série, de 1 a 5, de 6 a 10, de 11 a 15 e de 16 a 20 05. Usando a pipeta graduada de 1 m ao 0,01, pipetar alíquotas da solução corada (ler o menisco na parte superior) para os respectivos tubos, seguindo o esquema do relatório (item F-1 série A). 06. Lavar a pipeta com água comum e água destilada. 07. Utilizando a mesma pipeta, adicionar água destilada de modo a se completar o volume final da pipeta em questão (1 m). 08. Misturar bem os dois líquidos, sem inversão. 09. Observar e correlacionar a altura do líquido contido nos tubos com o seu volume. Registrar em cm na tabela correspondente. 10. Repetir as operações 5 a 8 com as outras pipetas graduadas (itens F-1 séries B e D). II - EMPREGO DE PIPETA VOLUMÉTRICA E BALÃO VOLUMÉTRICO 01. Medir com pipeta volumétrica 10 m da solução corada. 02. Transferir esta alíquota para um balão volumétrico de 100 m. 03. Adicionar cerca de 80 m de água destilada. 04. Completar cuidadosamente o volume com água destilada até a marca (parte inferior do menisco), empregando pipeta ou pisseta. 05. Misturar bem invertendo o balão pelo menos 10 vezes. Conservar a solução para uso posterior. Ler a interpretação. 06. III - OPERAÇÃO COM BURETA E PROVETA 01. Lavar a bureta segundo as instruções do item B. 02. Transferir para a bureta, com o auxílio do funil, uma pequena porção da solução preparada acima. Remover o funil. Enxaguar a bureta e escoá-la totalmente. Repetir a operação. 03. Encher novamente a bureta com a solução de modo que o líquido ultrapasse a marca zero. Remover o funil. 04. Retirar as bolhas de ar da extremidade inferior e acertar o menisco em zero (a altura do olho). 05. Transferir sucessivamente alíquotas de 1,00 - 2,50 - 5,65 - 10,38 ml para tubos de ensaio. Fazer as leituras na altura do olho para evitar erro de paralaxe. 06. Acertar o menisco para o próximo número inteiro e transferir 20,00 ml da solução para a proveta. 07. Confrontar o volume transferido da bureta (20,00) com o marcado na proveta. Registrar.08. Ler a interpretação. IV - OPERAÇÃO COM BICO DE GÁS 01. Colocar cerca de 5 m de água destilada em um tubo de ensaio. 02. Aquecer a água na chama de gás com agitação até a primeira fervura, empregando a pinça para segurar o tubo de ensaio. Observar: agitação contínua do tubo para evitar projeção do líquido; nunca manter a boca do tubo dirigida para si ou seu colega. 03. Ler a interpretação. F - RELATÓRIO Responder o relatório. Lavar todo o material recebido. Apresentar o relatório ao professor responsável. 01. Esquema que deve ser preenchido e seguido no item F. Série A Tubos Pipeta de 1,00 m Série B Tubos Pipeta de 2,00 m Solução corada (m) H2O (m) Solução corada (m) H2O (m) 1 0 1,00 1 0 2,00 2 0,26 0,74 2 0,53 1,47 3 0,40 0,60 3 1,00 1,00 4 0,55 0,45 4 1,55 0,45 5 0,80 0,20 5 1,80 0,20 Série C Tubos Pipeta de 1,00 m Série D Tubos Pipeta de 2,00 m Solução corada (m) H2O (m) Solução corada (m) H2O (m) 1 0 5,0 1 0 10,0 2 1,7 3,3 2 2,4 7,6 3 2,5 2,5 3 4,0 6,0 4 3,0 2,0 4 6,3 3,7 5 4,2 0,8 5 8,0 2,0 02. Dar as características do material que encontrou em seu lugar, principalmente quanto à vidraria: tipo de graduação, capacidade e temperatura de calibração. a)___________________________________________________________ b)___________________________________________________________ c)___________________________________________________________ d)___________________________________________________________ e)___________________________________________________________ f)___________________________________________________________ g)___________________________________________________________ h)___________________________________________________________ 03. Indicar que material deve ser utilizado para as seguintes operações: a) preparo de soluções normais (N):___________________________ b) medir volumes exatos de soluções tóxicas corrosivas ou muito concentradas: ________________________________ c) medir volumes com precisão de 0,5%:________________________ d) 20,00 m de solução escoada da bureta corresponderam a ____________________________ na proveta. 04. Ao pipetar-se líquidos incolores emprega-se como referência a parte _______________ do menisco (superior ou inferior). 05. Ao pipetar-se líquidos corados emprega-se como referência a parte _______________ do menisco (superior ou inferior). 06. Indicar qual o tipo de pipeta que deve ser utilizado para se medir os seguintes volumes com maior e menor precisão, lembrando que habitualmente não são usadas pipetas volumétricas de volumes inferiores a 1 m. a) 5,00 m ______________________ e ______________________ b) 1,00 m ______________________ e ______________________ c) 0,50 m ______________________ e ______________________ d) 0,32 m _________________________ e ________________________ DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE MATERIAIS 3 1. Materiais Necessários: tarugo de alumínio tarugo de cobre proveta água balança 2. Procedimento Experimental Pesar com precisão os tarugos de alumínio e cobre. Anotar. Colocar água na proveta até mais ou menos metade de seu volume. Anotar o volume com precisão. Inclinar levemente a proveta e com cuidado colocar um dos tarugos dentro dela. Colocá-la novamente na vertical e anotar o novo volume com precisão. Repetir o procedimento para o outro tarugo. Instruções para Elaboração do Relatório Entregar na próxima aula, em folha separada, contendo na capa, o nome dos integrantes do grupo, as questões abaixo. 1- Organize um quadro com os resultados que você obteve: Massa do alumínio Massa do cobre Volume de água deslocado pelo alumínio Volume de água deslocado pelo cobre Densidade do alumínio Densidade do cobre 2- Organize uma Tabela com os resultados obtidos por todas as bancadas, colocando-os em ordem crescente. 3- Faça um gráfico em papel milimetrado (massaXvolume) e determine a densidade dos objetos. 4- Compare os valores obtidos nos itens 1 e 3. O que se pode dizer sobre a diferença entre eles? 5- Compare os valores obtidos anteriormente com o valor tabelado no Handbook of Chemistry and Physics. 6- Ler no capítulo "Balança Analítica" no livro Química Analítica Quantitativa, de Otto Alcides Ohlweiler vol.1, e fazer um resumo dos itens: -Teoria de operação das balanças analíticas. -Regras para o uso da balança analítica comum. -Erros de Pesagem -Balança analítica de um prato único. 7- Faça um esquema de uma chama de um bico de Bunsen, indicando a temperatura na parte mais quente. Utilize o livro descrito no item 6 para consulta. DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLECULAR DE UM LÍQUIDO VOLÁTIL 4 1. Materiais Necessários 3 a 4 ml de líquido volátil erlenmeyer de 125 m béquer de 400 m proveta de 450 m lâmina de alumínio 10 X 10 cm lâmina de alumínio 15 X 15 cm 2 pedaços de fio fino de cobre (aproximadamente 12 cm) termômetro (0-100oC) bico de gás, tripé e tela de amianto 2. Procedimento Experimental Pese o erlenmeyer bem seco, o pedaço menor da lâmina de alumínio e um pedaço de fio e anote o valor do conjunto todo. Coloque no erlenmeyer a amostra de líquido, tampe a boca com a lâmina de alumínio amarrando com o fio de cobre (cuidado para não furar a folha de alumínio). Sobre essa vedação, coloque a segunda folha de alumínio, prendendo-a com o outro pedaço de fio (pode ser mais frouxo do que o primeiro). Coloque o conjunto no béquer com cerca de 200 m de água. Aqueça lentamente o banho em chama fraca até que a água entre em ebulição suave. Após a completa evaporação do líquido anote a temperatura do banho. Retire o aquecimento e, com cuidado para não se queimar, retire o erlenmeyer de dentro do béquer. Enxugue o exterior do frasco, retire a vedação mais externa de alumínio. Se houver umidade condensada sobre a vedação interna enxugue-a cuidadosamente. Deixe o frasco ainda vedado, voltar à temperatura ambiente. Se tudo correu bem, o líquido deverá voltar a condensar-se no seu interior. Verifique se o frasco está bem seco exteriormente e pese todo o conjunto. Anote. Retire a 2 ª vedação, retire o líquido condensado e meça o volume do erlenmeyer enchendo-o até a borda com água e depois vertendo essa água para dentro de um proveta. RELATÓRIO Organize uma tabela com os seguintes dados: - massa do conjunto vazio - massa do conjunto mais líquido condensado - massa do líquido condensado - temperatura do banho fervente - pressão atmosférica - volume do erlenmeyer - massa molecular do líquido volátil Responda as seguintes questões 1- Se pesasse o conjunto mais líquido volátil antes dele condensar, a massa seria a mesma ou seria diferente da obtida? 2- Compare o valor obtido com o valor teórico. Discuta as causas da diferença e calcule o desvio percentual. 3- Se a temperatura de ebulição do banho fosse de 200oC, qual a massa de líquido que deveria condensar- se? (use o valor teórico de massa molecular). ELETRÓLISE 5 1. Introdução: Durante o início do século XIX, Michael Faraday estabeleceu algumas relações quantitativas, conhecidas como as leis de Faraday para a eletrólise. São elas: (1) que a quantidade de substância produzida pela eletrólise é proporcional à quantidade de eletricidade utilizada e (2) que para uma dada quantidade de eletricidade a quantidade de substância produzida é proporcional à sua massa equivalente. Para uma ilustração da primeira lei de Faraday, consideremos a eletrólise do NaC fundido. No cátodo se dá a reação: Na + (aq) + e - Na(s) A equação acima expressa a primeira lei de Faraday, pois mostra que um elétron é necessário paraproduzir um átomo de sódio. Isto significa que um mol de elétrons será necessário para produzir um mol de átomos de sódio. A mesma eletrólise do NaC fundido ilustra a segunda lei de Faraday. No ânodo a reação é: 2 C-(aq) C2(g) + 2e - Aqui, dois elétrons devem ser retirados (de dois íons C-) para a produção de uma molécula de C2. Assim, dois moles de elétrons são necessários para produzi um mol de moléculas de C2 . Isto significa que um equivalente de C2 (a quantidade produzida por um mol de elétrons) é 0,5 mol (a massa equivalente é a metade da massa molecular). Quando o NaC fundido for eletrolisado, um Faraday de eletricidade produzirá um equivalente (1 mol) de Na no cátodo mais um equivalente (0,5 mol) de C2 no ânodo (consomem-se duas vezes mais elétrons para produzir 1 mol de C2 do que para produzir 1 mol de Na). 2. Material Utilizado: - Cuba eletrolítica. - Fonte de corrente contínua. - 500 m de solução de hidróxido de sódio (NaOH) 10%. - 500 m de solução de cloreto de sódio (NaC) 10%. 3. Procedimento: 1 - Preparar 500 m de soluções: 5 % m/v de hidróxido de sódio e cloreto de sódio 10%. Identificar as soluções. 2 - Colocar a solução de hidróxido de sódio numa cuba eletrolítica, invertendo uma proveta no cátodo(-) e outra no ânodo(+), preenchendo-as com a mesma solução. Observe a montagem do experimento na lousa. Use luvas e óculos de proteção. 3 - Conectar os polos (+) fio vermelho da fonte no ânodo e (-) fio preto no cátodo. 4 - Ajustar a fonte alimentadora em aproximadamente 10V e disparar o cronômetro, assim que começar a eletrólise, anotar o valor de corrente medida a cada minuto. Parar o cronômetro quando estiver coletado aproximadamente 60,0 m de hidrogênio. Anotar todas as observações. 5 - Provar a formação dos gases hidrogênio e oxigênio, fazendo uma explosão e fazendo arder uma brasa de madeira (palito de fósforo) na atmosfera de gás, respectivamente. 6 - Lavar todo material e repetir o procedimento para a outra solução. Consultar o capítulo 18, Volume 2 do livro Química Geral do Russel e ver as reações do cátodo e do ânodo e como poderia ser provado a formação dos produtos. CUIDADO IMPORTANTE: Jamais inverta os pólos depois de ter eletrolisado as substâncias. Há risco de acidente grave principalmente no caso da eletrólise do hidróxido de sódio. 2 H2 + O2 a H2O é uma reação muito explosiva. 4. Responder as questões: 1 – Escrever as equações de ionização do NaOH e dissociação do NaC. 2 – Escrever as equações de oxidação e redução para o ânodo e o cátodo respectivamente. 3 – Considere a eletrólise de uma mesma solução num mesmo tempo t. Primeiro, aplica-se 10 V e depois repete-se aplicando 20 V. O que ocorre em ambas as condições? Explique detalhadamente. PESQUISA QUANTITATIVA DA REAÇÃO DE UM METAL COM ÁCIDO CLORÍDRICO 6 1. Objetivo Análise quantitativa de uma reação envolvendo desprendimento gasoso e comprovação experimental da equação de Clapeyron. 2. Material Utilizado a) Vidraria: bureta de 50 ml, béquer de 400 m, 2 provetas de 25 m. b) Reagente: amostra de magnésio, HC 6 M. c) Diversos: fio de cobre, rolha de cortiça, haste e base, garra, termômetro. 3. Procedimento a) Adicionar água destilada na bureta até o seu limite. Meça, com auxílio da proveta, o volume não aferido e anote. Esvazie-a totalmente. b) Adicionar, com cuidado, 10 m de ácido clorídrico 6 M na bureta. c) Com a bureta na mesma posição, complete com água destilada, adicionando-a lentamente por meio de um béquer. Ao despejar a água, limpe qualquer ácido que possa estar nas paredes da bureta, de modo que o líquido na extremidade superior contenha muito pouco ácido. Procure não agitar a camada de ácido no fundo do tubo. Bolhas presas às paredes poderão ser desfeitas batendo-se levemente no tubo. d) Complete o béquer com água destilada até 200 m. e) Segurando o fio de cobre, introduza a amostra de magnésio até cerca de 3 cm da borda da bureta. Enganche o fio na borda do tubo e prenda-o com a rolha, ajustando-o na fenda que nela existe. O tubo deve estar completamente cheio, de modo que a rolha desloque um pouco de água ao ser introduzida. f) Após firmar a rolha, inverta a bureta no béquer que contém água destilada, prendendo-a na garra do suporte. g) Com a difusão do ácido, para baixo, este entra em contato com o metal iniciando-se a reação. h) Cessada a reação, aguarde 5 minutos para a temperatura equilibrar. Desloque qualquer bolha aderida às paredes do tubo e anote o volume de gás hidrogênio e vapor d’água que ficou retido. i) Some este valor com aquele anotado no início, referente à porção não aferida da bureta. j) Retire a bureta do suporte e lave o material. k) Tenha anotado o peso da amostra de magnésio, a temperatura ambiente e a temperatura da água. Questionário Tabela 1 – Pressão de vapor de água em varias temperaturas T ( o C) P (torr) T ( o C) P (torr) 15 16 17 18 19 20 21 22 12,8 13,6 14,5 15,5 16,5 17,5 18,3 19,8 23 24 25 26 27 28 29 30 21,0 22,4 23,8 25,2 26,7 28,3 30,0 31,8 1) Complete a tabela abaixo R torr.................................62,3 mmHg./mol.K T(CNTP)..............................273 K P(CNTP) ..............................760 torr V(CNTP) ..............................22,4 litros Mol Mg .................................24 g VH2 (medido)............................... m T (amb.) ....................................... K T (água) ........................................ K P (amb) ......................................... torr M Mg ............................................ g 2) Escrever a equação que representa a reação do HC com magnésio. 3) Determinar o número de moles de magnésio usado. ______________________________ moles 4) Determinar a pressão parcial do hidrogênio. Uma vez que o hidrogênio foi recolhido sobre a água, o gás no tubo consiste de uma mistura de hidrogênio e de vapor d’água, a pressão total destes dois gases é igual a pressão ambiente. PH2 + PH2O = Pamb. PH2 = __________________ torr. 5) Determinar o volume de hidrogênio obtido nestas condições VH2 = _________________ m. 6) Determinar o volume de hidrogênio sob a pressão de uma atmosfera. Conforme já é de seu conhecimento, p produto PV = c (constante) em uma transformação isotérmica. Para calcular o novo volume a 1 atm (760 torr) pode ser estabelecida a seguinte relação: V calculado X PH2 = Vnovo x 760 Vnovo = __________________ m 7) Calcular o volume de hidrogênio seco que seria produzido por 0,1 moles de magnésio na temperatura ambiente e sob pressão de 1 atm. V = _______________________ m 8) Qual seria este volume nas C.N.T.P.? V = _______________ m? 9) Se um mol de hidrogênio pesa 2,0 g, qual é o peso de um litro (a densidade) do hidrogênio na temperatura ambiente e sob pressão de uma atmosfera. D = ____________________ g/ T = _______________ K CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES QUÍMICAS 7 1. Introdução As reações químicas são classificadas de maneira geral em: Metatéticas: São as reações que ocorrem sem variar o número de oxidação dos elementos químicos. Em geral, se tem a remoção de um ou mais produtos do campo de reação, podendo envolver a liberação de um gás, formação de um precipitado ou de uma substância pouco dissociada. Óxido-Redução: Ocorre com transferência de elétrons de uma substância para outra. PRINCIPAIS TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS Síntese ou Composição - Ocorre quando duas ou mais substâncias simples ou compostas, reagindo entre si, formam um único produto. A + B AB Análiseou Decomposição - Ocorre quando uma substância sofre decomposição, resultando duas ou mais substâncias. DC B + C Deslocamento ou Simples Troca: São reações em que uma substância simples, reagindo com uma substância composta, desloca um de seus elementos A + BC AC + B Dupla Troca: São reações em que duas substâncias compostas, reagindo entre si, trocam elementos ou radicais. AB + CD AD + CB Combustão: Ocorre quando fazemos a combinação de uma substância com oxigênio A + O2 AO2 Além dessas, as reações podem ser ainda exotérmicas ou endotérmicas, se ocorre com liberação ou absorção de calor. REGRAS DE SOLUBILIDADE 1. Todos os sais de metais alcalinos são solúveis 2. Todos os sais de amônia são solúveis 3. Sais dos ânions 232433 OHC e0C,0C,NO são solúveis. Os sais 4232 0KCeOHCAg são pouco solúveis. 4. Todos os cloretos, brometos, iodetos são solúveis, com exceção os de Ag+, Pb2+ e Hg2 2 . 5. Os sulfatos são solúveis, com exceção: Pb2+ , Sr2+ e Ba2+ , os de Ca2+ e Ag+ são pouco solúveis. 6. Todos os hidróxidos são insolúveis, com exceção dos metais alcalinos e Ba2+ , Sr2+ . O de Ca2+ é pouco solúvel. 7. Todos os CO PO S eSO3 4 3 , , são insolúveis com exceção os de NH4 e metais alcalinos. 2. OBJETIVOS - Executar no laboratório os diversos tipos de reações químicas - Classificar as reações químicas - Escrever as equações químicas observadas e efetuar os respectivos balanceamentos. - Efetuar o balanceamento das equações redox pelo método das semi-reações. 3. PROCEDIMENTO a) queime um pedaço de fio de magnésio e coloque o pó que se forma em um tubo de ensaio. OBSERVAÇÃO: ao queimar o magnésio, evite olhar diretamente para a chama. Adicionar 2 dedos de água ao tubo de ensaio e agitar. Adicione 2 gotas de fenolftaleína. b) Coloque em um tubo de ensaio perfeitamente limpo e seco, um pouco de óxido de mercúrio. Aqueça com cuidado. c) Coloque em um tubo de ensaio, um pedacinho de zinco e adicione 1 m de ácido clorídrico. d) Coloque em um tubo de ensaio 2 m de solução de nitrato de prata e mergulhe alguns fios de cobre bem finos enrolados em espiral. e) Em um tubo de ensaio, coloque 0,5 m de solução de nitrato de chumbo 0,5 molar e acrescente 0,5 ml de solução de iodeto de potássio, 0,5 molar e mais 2 m de água destilada aqueça com cuidado (evite projeção da solução com o forte aquecimento) e observe. Deixe esfriar um pouco e em seguida mergulhe o tubo num béquer com água. f) Coloque em um tubo de ensaio, 1 m da solução 0,1N de permanganato de potássio e 10 gotas de ácido sulfúrico diluído (1+9). Aqueça a mistura e adicione 3 m da solução de oxalato de sódio 0,1N. Agite e aqueça novamente se necessário. MnO C O Mn CO H O aq aq aq g l4 2 4 2 2 2 g) Coloque 1 m de solução de permanganato de potássio e 10 gotas de ácido sulfúrico em tubo de ensaio. Aqueça a mistura e adicione a solução de sulfato ferroso gota a gota até observar alteração. MnO Fe Mn Fe H O aq aq aq aq l4 2 2 3 2 h) Coloque em um tubo de ensaio, um pedacinho de alumínio e 2 m de solução de hidróxido de sódio 4N. sA + aqOH A OH H s g4 2 4. QUESTÕES 1. Escreva todas as equações químicas balanceadas, correspondentes às reações químicas realizadas. 2. Classificar as reações químicas. 3. Identificar nas reações de oxirredução, os agentes oxidantes e os agentes redutores. SÍNTESE DE UM SAL SIMPLES 8 1. INTRODUÇÃO Antes de se preparar a substância sulfato de cobre pentahidratado faz-se necessário entender como, de uma forma geral, são obtidos os sais. Para isto, basta relembrar dois tipos de reações existentes, a de um metal com ácido e a reação de neutralização de um ácido e uma base, pois ambos os tipos têm como um dos produtos um sal. Assim, quando metais reagem com ácidos, formam-se sais dos metais (dissolvidos em água) e algum tipo de gás (H2, NO, SO2), isto é: Zn(s) + HC(aq) ZnC2(aq) + H2(g) 3Cu(s) + 8HNO3(aq) 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O() Da mesma forma, quando bases reagem com ácidos, formam-se sais dos metais (também dissolvidos em água) e água, isto é: NaOH(aq) + HC(aq) NaC (aq) + H2O( ) KOH(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + 2H2O( ) É importante observar que, em todas as reações acima, a formação do sal se dá sempre pela substituição do hidrogênio do ácido pelo metal. Isso também ocorre quando um óxido metálico reage com ácido, conforme ilustra as seguintes equações químicas: MgO(s) + 2HC(aq) MgC2(aq) + H2O( ) ZnO(s) + H2SO4(aq) ZnSO4(aq) + H2O( ) Assim, embora existam outras reações que possam produzir sais, pode-se dizer que sais são compostos em sua maioria, iônicos, formados quando metais substituem o hidrogênio dos ácidos. Como a grande maioria dos sais é solúvel em água, os mesmos permanecem dissociados em íons na solução. O fato dos sais apresentarem, quase sempre, elevadas temperaturas de fusão, permite que possam ser obtidos na forma cristalina por simples evaporação da água da solução. No caso do sulfato de cobre pentahidratado, este é preparado a partir de óxido de cobre e ácido sulfúrico, cristalizado por evaporação parcial da água da solução e posterior resfriamento da mesma e, finalmente, separado por filtração. 2. OBJETIVO Sintetizar um sal simples: o sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 . 5H2O). 3. PROCEDIMENTO 3.1. Síntese do Sulfato de Cobre Pentahidratado Pese, inicialmente, cerca de 2 g de óxido de cobre (CuO) e coloque em um copo de Becker de 100 m (não esqueça de anotar a massa exata de óxido, para o cálculo do rendimento percentual). A um frasco de erlenmeyer de 50 m, adicione 5 m de água destilada, e em seguida, 10 m de ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado (6 mol. -1 ): CUIDADO: a adição de ácido deve ser feita lentamente para evitar a elevação da temperatura da solução. A solução contida no frasco de erlenmeyer deve ser, então, adicionada ao copo de Becker que contém o óxido de cobre (CuO). Da mesma forma que anteriormente, essa adição deve ser lenta e mantida sob constante agitação, através de um bastão de vidro. Em seguida, aqueça a mistura resultante, com o bico de gás, até completa dissolução do óxido de cobre. A dissolução é acompanhada de mudança de coloração da solução, de preta para azul escura. Deixe a solução em repouso até que ela volte a temperatura ambiente; adicione mais 5m de água destilada e aqueça novamente até a ebulição. Filtre a solução a quente, utilizando a técnica da filtração por gravidade. Após resfriamento da solução, coloque o copo de Becker num banho de gelo. Filtre a vácuo a mistura, pesando previamente o papel de filtro a ser utilizado. Lave os cristais com etanol até eliminar todo o excesso de ácido sulfúrico. Seque os cristais durante alguns minutos, mantendo-o sob a sucção da bomba de vácuo. A seguir, pese os cristais juntamente com o papel de filtro; deixe secar ao ar por mais 10 minutos e repese-os. Se a massa obtida for igual à anterior, calcule o rendimento percentual da síntese. Caso contrário, repita a secagem (ao ar) dos cristais até obter massa constante. CORROSÃO GALVÂNICA 9 1. Objetivo Demonstrar a diferença de potencial entre metais imersos em um eletrólito e entre partes diferentes de uma mesma peça metálica. 2. Material Utilizado a) Vidraria: béquer de 500 m, 2 placas de petri, bastão de vidro b) Reagentes: 2g de NaC, 3g de Ágar-agar, 0,15g de K3Fe(CN)6 Fenolftaleína c) Diversos: 2 pregos de ferro novos, tira de cobre de 15 cm, tripé, bico de Bunsen, etiquetas. 3. Procedimento a) Colocar o gel de ágar-agar num béquer de 25 m e adicionar água até umedecê-lo completamente. b) Para preparar ogel de ágar-agar aqueça 200 ml de água à ebulição. Adicione as 3g do gel e prossiga o aquecimento até dispersão total e, em seguida, adicione o NaC. c) Transferir a dispersão para uma das placas de petri até atingir metade da altura da placa. d) Retornar o béquer ao aquecimento e diminuir a chama. e) Deixar resfriar a dispersão na placa até que gelifique. f) Enquanto isto, ligar o prego à tira de cobre por meio do fio de modo que fiquem separados 3 a 4 cm. Dispor o conjunto sobre a massa gelificada cobri-lo com mais dispersão. Após gelificar, tampar a placa. g) Ao restante da dispersão do béquer, adicionar o ferricianeto de potássio (0,15g) e 3 a 4 gotas de solução de fenolftaleína. h) Verter a dispersão na outra placa de petri até a metade de sua altura e esperar gelificar. i) Dispor o prego limpo sobre o gel e cobri-lo com o restante da dispersão. Após gelificar, tampe a placa. j) Os resultados serão observados na aula seguinte. Questionário 1. Qual a função do ágar-agar? 2. Escrever as reações anódica e catódica para os processos: 1 º anodo 2 º anodo catodo catodo 3. Escrever as equações que representam as reações de cor com: Fenolftaleína: K3Fe(CN)6: 4. Quais as cores observadas na 2ª placa? No anodo: No catodo: 5. Qual o composto formado na região intermediária entre os eletrodos e como se forma? FATORES QUE INFLUENCIAM NO EQUILÍBRIO QUÍMICO 10 1. Objetivo Comprovação experimental do deslocamento do equilíbrio de uma reação química. 2. Material Utilizado a) Vidraria: 4 tubos de ensaio, Kitassato de 200 m. b) Reagentes: 100 m de solução saturada de NaHCO3, solução de NiSO4 1M, solução de dimetilglioxina, solução saturada de NaC, solução de HC 12 M, ácido acético 6M, solução de acetado de sódio 20%, NH4OH 6M, fenolftaleína, alaranjado de metila. c) Diversos: bomba de vácuo, tubo de borracha, rolha, frasco lavador. 1. Efeito de Pressão a) Em um Kitassato colocar 100 m de solução saturada de NaHCO3 e 3 gotas de fenolftaleína. b) Ligar o kitassato à bomba e fazer vácuo. Anotar as observações e explicar em termos da reação: 2NaHCO3 (aq.sat.) Na2CO3 (aq) + H2O() + CO2 (g) 2. Efeito de concentração a) Em um tubo de ensaio colocar 0,5 m de água destilada, 5 gotas de NiSO4 1M e um excesso de solução de dimetilglioxima (HDMG) (1 m). b) Filtrar e recolher o líquido sobrenadante para outro tubo de ensaio. c) Adicionar a este 3 gotas de NH4OH 6M e explicar o ocorrido em termos das equações abaixo: Ni +2 (aq) + 2HDMG(aq) 2H + (aq) + Ni(DMG)2 H + (aq) + OH - (aq) H2O() 3. Efeito de Íon Comum a) Em tubo de ensaio colocar 0,5 m de solução saturada de NaC. Adicionar 0,5 ml de HC 12 N e explicar o ocorrido em termos da equação. Na + (aq) + C - (aq) NaC(s) b) Em um tubo de ensaio colocar 1 m de água destilada, 2 gotas de ácido acético 6M e uma gota de alaranjado de metila Observar a coloração vermelha de indicador. Em seguida, adicionar 0,5 m de solução de acetado de sódio. Anotar as observações explicar o ocorrido pelas equações. CH3COOH(aq) + H2O() CH3COO - (aq) + H3O + (aq) CH3COONa(aq) CH3COO - (aq) + Na + (aq) FATORES QUE INFLUENCIAM NA VELOCIDADE DAS REAÇÕES QUÍMICAS 11 1. Objetivo Introduzir metodologia para o estudo de cinética química 2- Material Utilizado a) Vidraria: 5 tubos de ensaio de 20X200mm, béquer de 400 e 500 m, 3 pipetas de 1 m b) Reagentes: sódio metálico, etanol, FeC3 0,1 M, oxalato de sódio 0,1 N, tiossulfato de sódio 8%, H2SO4 12 N, HC 12 N KMnO4 0,1 N. c) Diversos: termômetro, cronômetro, tripé, bico de Bunsen, amianto, banho-maria. 3. Procedimento Influência da Temperatura a) Colocar 200 m de água em um béquer de 600 m. b) Tomar 5 tubos de ensaio numerados e adicionar a cada um deles 4 m de tiossulfato de sódio a 8%. c) Tomar outros 5 tubos de ensaio não numerados e colocar, em cada um deles, 4 m de H2SO4 2%. d) Colocar todos os tubos no béquer de 600 m e medir a temperatura da água. e) Adicionar a solução H2SO4 de um dos tubos no tubo número 1 e marcar o tempo desde a mistura dos reagentes até o aparecimento dos primeiros traços de turvação, com o cronômetro. f) Levar o béquer ao aquecimento brando e esperar a temperatura se elevar de ~5oC (anote o valor) quando então, adicionar a solução de H2SO4 ao tubo número 2 e marcar o tempo necessário para o aparecimento da turvação, seguindo o mesmo procedimento anterior. g) Continuar o aquecimento de 5 em 5 graus, adicionando as soluções até o último tubo. h) Leve os dados à tabela na folha de relatório e construa o gráfico de velocidade X temperatura. Influência da Concentração a) Tomar 5 tubos de ensaio e colocar 5m de H2SO4 2% b) Em outros 5 tubos de ensaio numerados colocar os volumes correspondentes dos componentes a e b segundo a tabela abaixo: Volume (m) Tubo 1 2 3 4 5 Na2S2O3 5H2O (a) 6 5 4 3 2 H2O destilada (b) 0 1 2 3 4 c) Adicionar o conteúdo de um dos tubos em H2SO4 ao tubo 1 e marcar o tempo desde a mistura até o aparecimento dos primeiros traços de turvação. d) Fazer o mesmo com os demais tubos e levar os dados à tabela na folha de relatório. Confeccionar gráfico. 1. Influência da temperatura (concentração constante) Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5 T ( o C) Tempo (s) Velocidade (s -1 ) 2. Anexar gráfico, em papel milimetrado de velocidade X temperatura 3. Influência da Concentração (Temperatura constante) Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4 Tubo 5 T ( o C) Tempo (s) Velocidade (s -1 ) A concentração relativa, empregada na tabela acima, é obtida através do quociente a/a+b 4. Anexar gráficos, em papel milimetrado, de velocidade X concentração e de velocidade X Temperatura. 5. Na reação 2HI H2 + I2 observa-se a seguinte variação na quantidade de iodeto em função do tempo: Tempo 0 5 10 15 20 Moles de HI 0,200 0,125 0,075 0,040 0,024 Faça um gráfico e tire conclusões sobre a curva. 6. O que significa ordem de reação? 7. Dê um exemplo de reação de 2ª ordem. 8. Deduza a constante de equilíbrio de uma reação empregando conhecimento de velocidade de reação química. PREPARO DE SOLUÇÃO DE NaOH E DE HC 12 Introdução: DEFINIÇÃO DE ARRHENIUS. Em 1884, Arrhenius definiu um ácido como uma substância contendo hidrogênio que produz íons hidrogênio em solução e uma base como uma substância contendo hidróxido que produz íons hidróxido em solução. A neutralização foi descrita por Arrhenius como a combinação destes íons para formar água: H + (aq) + OH - (aq) H2 O Isto está de acordo com a observação de que quando uma solução diluída de HC, HBr, HI, HNO3 ou HCO4 é misturada com uma solução diluída de NaOH, KOH, RbOH, Ba(OH)2- ou La(OH)3, o calor de neutralização molar, Hneut, é sempre o mesmo: - 55,90 kJ por mol de água formada (isto é, 55,90 kJ de calor são liberados por mol). Os ácidos acima são todos fortes (completamente dissociados) e as bases são todas fortes, de maneira que, não importa qual par ácido-base escolhido, a reação é a mesma: a combinação de um íon hidrogênio com um íon hidróxido para formar uma molécula de água. DEFINIÇÃO DE BRONSTED-LOWRY. Em 1923, Bronsted na Dinamarca e Lowry na Inglaterra, independentemente, sugeriram uma definição ácido-base. A definição de Bronsted-Lowry é uma definição protônica. De acordo com ela, ácido é uma espécie que tende a doar um próton e base é uma espécie que tende a aceitar um próton. Além disso, uma reação ácido-base é uma reação de transferência de prótons. A definição de Bronsted-Lowry é bastante geral em muitos aspectos. O HC, por exemplo, é um ácido em solução aquosa, de acordocom a definição de Arrhenius. Mas, também, o HC é um ácido de Bronsted-Lowry em qualquer outro solvente, mesmo quando não está presente nenhum outro solvente. Ele é um ácido simplesmente porque pode doar um próton. De acordo com a idéia de Bronsted-Lowry, uma reação ácido-base envolve a competição por um próton entre duas bases. Quando, por exemplo, o cloreto de hidrogênio se dissolve em água, uma molécula de HC (um ácido) doa um próton a H2O (uma base) para formar H3O + (um ácido) e C- (uma base): HC(g) + H2O(l) H3O + (aq) + C - (aq) Ácido1 + base2 ácido2 + base2 Prótons (H + ) não aparecem explicitamente. Em seu lugar, a equação apresenta um ácido transferindo um próton para uma base formando uma base conjugada e ácido, respectivamente. Na equação acima, HC e C- constituem um par ácido-base conjugados, e H2O e H3O + são o outro par. DEFINIÇÃO DE LEWIS. Uma definição de ácido-base ainda mais abrangente foi sugerida pelo químico americano G.N. Lewis em 1923, mesmo ano em que Bronsted-Lowry fizeram suas proposições. De acordo com Lewis, ácido é uma espécie com um orbital vazio capaz de aceitar um par de elétrons, enquanto base é uma espécie que pode doar um par de elétrons para formar uma ligação covalente coordenada. Em resumo, ácido é um receptor de par de elétrons e base é uma doador de par de elétrons. Toda reação ácido-base de Lewis consiste na formação de uma ligação covalente coordenada. Material Utilizado: - Pêra de borracha. - Balança. - Bastão de vidro. - Erlenmeyer de 250 m. - Balão volumétrico de 250 m. - Becker de 250 m. - Espátula. - Pipeta graduada de 2 ou 5 m. - Hidróxido de sódio sólido (NaOH). Procedimento: PREPARO DA SOLUÇÃO CONCENTRADA DE NaOH ( 5 M). O hidróxido de sódio é a base mais empregada em laboratório; porém, essa substância, no estado sólido, pode conter impurezas e quantidades apreciáveis de carbonato e água. Assim a preparação de uma Solução de normalidade exata de NaOH não pode ser feita pela simples dissolução de uma quantidade exatamente pesada da substância sólida. Considerando-se que o carbonato de sódio é insolúvel em solução concentrada de hidróxido de sódio, pode-se preparar uma solução diluída de NaOH isenta de carbonato, por diluição conveniente da concentrada, cuja concentração seja aproximadamente conhecida. Uma vez preparada a solução diluída de hidróxido de sódio, esta pode ser aferida por meio de um padrão primário. 1 - Tarar um Becker de 125 m e, dentro dele, pesar 25 g de NaOH. 2 - Adicionar 125 m de água, lentamente e sob agitação. 3 - Deixar esta solução em repouso, coberta por um papel ou rolha, até atingir a temperatura ambiente. 4 - Esta solução é de aproximadamente 5 mol/ de NaOH. PREPARO DA SOLUÇÃO 0,1 M DE NaOH. 1 - Calcular o volume da solução 5 mol/ de NaOH necessário para preparar 250 m de solução NaOH, porém, 0,1 mol/. Sendo: M = 0,1 M E = 40 g/mol V = 250 m ÷ 1000 = 0,25 2 - Adicionar água destilada ao balão para homogeneizar. Quando estiver próximo do menisco acertar gota a gota. 3 - Fechar o balão e homogeneizar muito bem a solução. 4 - Transferir o conteúdo para frasco de polietileno, rotular convenientemente e em seguida lavar o balão. PREPARO DA SOLUÇÃO 0,1 M DE HC 1- calcula-se o volume da Solução concentrada de HC, d = ______________g/m e T = ______________% (m/m), necessário para preparar 100 m de Solução 0,1 M nesse ácido; 2- utilizar a capela de exaustão quando utilizar ácidos concentrados. Para balão volumétrico de 100 m, transfere-se por meio de pipeta volumétrica, o volume calculado de solução concentrada do ácido. Adiciona-se água deionizada ao balão até próximo ao menisco e completa-se o volume gota a gota. Tampa- se o balão e homogeneíza-se a solução; 3- em seguida transfere-se a solução diluída do ácido preparado para um frasco apropriado e rotula-se, identificando-se a solução, data, componentes da bancada, por exemplo. As duas soluções serão utilizadas posteriormente. PADRONIZAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE NaOH E DE HC 13 Padronização da solução ~0,1 M de ácido clorídrico (HC) Uma Solução de um ácido pode ser preparada diluindo-se um volume determinado de ácido concentrado a um volume previamente escolhido, e titulando-se a solução resultante com um padrão primário, a fim de padronizá-la. O volume do ácido concentrado a ser tomado é calculado a partir da densidade e do título desse ácido, e é uma função do volume da solução diluída a ser preparada. O padrão primário mais utilizado para aferir soluções ácidas é o carbonato de sódio anidro p.a.; quando esse sal é colocado frente a uma solução de um ácido, ocorre a reação: Na2CO3 + 2 HC 2 NaC + H2CO3 H2CO3 H2O + CO2 O ponto final da reação pode ser percebido utilizando-se como indicador uma solução de bromocresol verde a 0,04%. - Material necessário 1 – Vidrarias: bureta de 50 m, pipeta volumétrica de 10 m, 3 erlenmeyers de 125 m, proveta de 50 m. 2 – Reagentes: solução de HC 0,1 M, carbonato de sódio, fenolftaleína. 3 – Equipamento: base com haste, garra para bureta. - Procedimento 1 – A 3 erlenmeyers de 125 m adiciona-se 0,053 g de carbonato de sódio, 25 m de água deionizada e duas gotas do indicador verde de bromocresol; 2 – preencher a bureta com o ácido clorídrico e titular a solução no erlenmeyer, até o aparecimento de leve coloração rósea, estável. Repetir o procedimento para os outros erlenmeyers; 3 – anota-se os volumes gastos, faz-se a média e procede-se aos cálculos. carb carb carb mol m n 1 carbonato – 2 HC ncarb – 2n HC nHC = 2ncarb e nHC = MHC.VHC Padronização da solução de NaOH Aqui, será utilizada a solução de HC preparada na aula passada. Os cálculos deverão seguir a proporcionalidade da reação abaixo. HC + NaOH NaC + H2O - Material necessário 1 – Vidrarias: bureta de 50 m, pipeta volumétrica de 01 m, 3 erlenmeyers de 125 m, proveta de 50 m. 2 – Reagentes – solução de HC padronizada, solução de NaOH 0,1 M, alaranjado de metila. 3 – Equipamento: base com haste, garra para bureta. - Procedimento 1 – A 3 erlenmayers de 125 m adicionar 10 m da solução de NaOH, 40 m de água deionizada e duas gotas do indicador; 2 – completar a bureta com a solução de HC e titular a solução no erlenmeyer até uma leve mudança de cor. Repetir o procedimento para os outros erlenmeyers; 3 – anota-se os volumes gastos, faz-se a média e procede-se aos cálculos. MHC.VHC = MNaOH.VNaOH MNaOH = MHC.VHC/10
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