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1 UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS CURSO: FARMÁCIA DISCIPLINA: QUÍMICA GERAL NOME DO ALUNO: DIOGO MACEDO LINO R.A: 0611349 POLO: TAUBATÉ-SP DATA: 26/09/2022 2 TÍTULO DO ROTEIRO: INTRODUÇÃO: A experimentação ocupou um papel essencial na consolidação das ciências naturais a partir do século XVII, na medida em que as leis formuladas deveriam passar pelo crivo das situações empíricas propostas, dentro de uma lógica sequencial de formulação de hipóteses e verificação de consistência. Ocorreu naquele período uma ruptura com as práticas de investigação vigentes, que consideravam ainda uma estreita relação da natureza e do homem com o divino, e que estavam fortemente impregnadas pelo senso comum. A experimentação ocupou um lugar privilegiado na proposição de uma metodologia científica, que se pautava pela racionalização de procedimentos, tendo assimilado formas de pensamento características, como a indução e a dedução (GIORDAN, 1999). Através deste relatório, diversos conteúdos serão abordados. Como mencionado anteriormente por Marcelo Giordan, a experimentação se tornou fundamental e ocupou o espaço na proposição de novas ideias e metodologias. Em conjunto com isso, torna-se importante saber as regras básicas de segurança em um laboratório, bem como a identificação e o uso correto das vidrarias e equipamentos de tecnologia presentes nesse ambiente. Ademais, será abordado o preparo de soluções, a experimentação do teste de chama, a fim de identificar os cátions e seus espectros de emissão, a miscibilidade e polaridade de substâncias, as reações de diferenciação dos ácidos e das bases, a determinação do pH, através da fita e do peagâmetro e o experimento de Tollens, com a formação do espelho de prata. 3 INTRODUÇÃO AO TRABALHO NO LABORATÓRIO Anterior à efetiva realização das experiências e manuseio dos instrumentos do laboratório, as regras básicas de segurança foram introduzidas para todos os alunos. Como acidentes não são incomuns, é imprescindível que as medidas de segurança sejam tomadas de maneira correta, a fim de evitar qualquer dano a vida do estudante. 1. Observar a localização do material e equipamentos de emergência, como por exemplo, chuveiro, lava olhos etc. 2. Não abrir qualquer recipiente sem antes reconhecer o seu conteúdo pelo rótulo. 3. Não pipetar líquidos diretamente pela boca; use pipetas adequadas. 4. Não tente identificar um produto químico pelo odor e nem pelo sabor. 5. Sempre utilize equipamentos de proteção (luva, touca, etc). 6. Não adicione água aos ácidos, mas sim os ácidos à água. 7. Utilize apenas calçados fechados. 8. Mantenha solventes em recipientes adequados e devidamente tampados. 9. Utilize a capela sempre que for necessário manipular reagentes ou solventes que liberam vapores 10. Antes de utilizar elementos tóxicos, busque conhecer suas propriedades. 11. Prenda o cabelo, caso ele seja cumprido. RESULTADOS E DISCUSSÃO: AULA 1 ROTEIRO 1 Para essa aula, foram-nos apresentadas as principais vidrarias e equipamentos utilizados no laboratório (pipeta de vidro (volumétrica), pipeta de vidro (graduada), buretas, micropipetas automáticas.). Além do preparo de soluções fisiológicas e identificação de outras vidrarias como o balão volumétrico, o béquer, o erlenmeyer e a pipeta volumétrica. 1. Utilização das pipetas de vidro (volumétrica) e experimento: Observação: todos os experimentos com vidrarias seguiram o seguinte exemplo: 4 a. Transferir a solução de alaranjado de metila contida no frasco para um béquer de capacidade adequada (50 ml). b. Encaixar o protopipetador (“pera”) em uma pipeta volumétrica de 10 mL. c. Mergulhar a ponta da pipeta na solução e succionar até a marca de aferição da pipeta. d. Manter atenção quanto à posição do menisco. e. Transferir o volume coletado na pipeta volumétrica para um novo béquer. OBSERVAÇÕES: Esse experimento tinha como objetivo nos mostrar a maneira de utilizar a pipeta de vidro conectada a uma “pera”. Como resultado do experimento, percebemos que a substância sugada (alaranjado de metila) na pipeta não foi 100% transferida para o béquer. Foi possível observar que sobrou resíduo na vidraria. A quantidade residual era inferior a 1ml. 2. Utilização de pipetas de vidro (graduadas): OBSERVAÇÕES: Esse experimento se assemelha ao anterior, entretanto, temos nessa pipeta a marcação diferente. O topo da pipeta volumétrica apresentava seu volume limite, mas o topo da pipeta graduada apresentava o ponto zero (marcação de 0 ml no topo). Nessa transferência de líquido a quantidade transferida também não foi de 100%, aproximadamente, menos de 1ml ficou na pipeta. 3. Utilização de buretas: OBSERVAÇÕES: Diferente da pipeta, a bureta é fixada em barras metálicas e se torna um equipamento fixo de transferência. Para esse experimento também foi solicitado a transferência do líquido (alaranjado de metila) para um béquer. Em ambas as situações (transferência de 26 ml e 64,7 ml para diferentes béqueres) houve resíduo no equipamento. 4. Introdução ao uso de micropipetas automáticas: As micropipetas automáticas são instrumentos para coleta e transferências de pequenos volumes de substâncias (1ml ou inferior). Para o experimento em questão, foi-nos pedido para transferir diferentes quantidades alaranjado de metila de um béquer para tubos de ensaio. Como resultado da transferência, foi observado uma quantidade mínima na ponta da micropipeta automática que não havia sido transferida. 5. Preparo de Solução Fisiológica: 5 Para esse experimento, foi-nos dado um papel (semelhante ao papel manteiga) para a pesagem de exatamente 0,9 g de NaCl. Também fomos orientados a ajustar a balança para a pesagem correta do material. OBSERVAÇÃO: Mesmo após a regulagem da balança, foi possível observar a dificuldade em coletar a quantidade exata de NaCl. A balança sempre tendia para mais ou para menos da quantidade proposta (0,9 g). Após isso, transferimos a massa de NaCl para um béquer, juntamente com 50ml de água destilada (utilizamos o auxílio de uma proveta para isso). Com um bastão de vidro, dissolvemos o sólido e transferimos o conteúdo do béquer para um balão volumétrico de 100ml. Por fim, preenchemos o balão volumétrico com água destilada. Após todo o processo, foi solicitado o cálculo da concentração em g.L-1 e a titulação para a solução preparada. 1. Concentração molar: concentração molar é a medida de soluto, em mol, dissolvida num volume de solução em litros. 𝑀 = 𝑚1 𝑀𝑀. 𝑉 𝑚1 = 0,9𝑔 𝑀𝑀 = 58𝑢 𝑒 𝑉 = 100𝑚𝑙 = 0,1𝐿 𝑀 = 0,9/58.0,1 → 𝑀 = 0,15 𝑔/𝐿 2. Titulação: a titulação é utilizada para determinar a concentração em quantidade de matéria ou mol/L de uma solução que contenha um ácido ou uma base. 𝑇 = 𝑚1 𝑚 OBS: 100 ml = 100g (se tratando de água, pode-se admitir isso) 𝑇 = 0,1.100/100,9 → 𝑇 = 0,0991 = 9,91% 6. Identificação de alguns recipientes e vidrarias do laboratório e cálculo de concentração molar e titulação: a) 1 → Balão volumétrico. 2 → Béquer. 3 → Erlenmeyer. 4 → Pipeta volumétrica. 6 b) Caso você tenha que preparar uma solução de 100 mL de glicose (MM = 180 g/ mol), qual deverá ser a massa pesada na balança para alcançar uma concentração molar de 0,2M? Resolução: 𝑉 = 100 𝑚𝑙 = 0,1 𝐿 𝑀 = 𝑚1 𝑀𝑀. 𝑉 ∴ 𝑚1 = 0,2.180.01 → 𝑚1 = 3,6𝑔 𝑀𝑀 = 180 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑀 = 0,2 𝑚𝑜𝑙/ 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 C) Caso você tenha que preparar uma solução de 450g de sulfato de sódio, qual deverá ser a massa pesada na balança para alcançar uma concentração em título de 2,5%?𝑚 = 450𝑔 𝑇 = 2,5% 𝑇 = 𝑚1 𝑚 → 2,5/100 = 𝑚1/450 𝑚1 = 11,25𝑔 AULA 2 ROTEIRO 1 Nesta unidade foram-nos apresentados o teste de chama e as diferentes zonas de aquecimento de um bico de Bunsen. 1. Teste da chama: Esse teste consiste na observação dos espectros de luz dos cátions metálicos. Após a excitação do último elétron da camada de valência, este elétron tende a saltar para uma camada mais externa e nesse salto quântico temos a emissão de luz. Cada família apresenta uma cor diferente. OBSERVAÇÃO: METAL COR OBSERVADA COMPRIMENDO DE ONDA (EM NM) Na+ Alaranjado 589 K+ Alaranjado 420 BA2+ Vermelho 624 Ca2+ Vermelho 616 Sr2+ Vermelho 707 7 Cu2+ Verde 530 Nesse experimento, todos os elementos foram esquentados utilizando um bico de Bunsen. Tabela com os intervalos de comprimentos de onda: COR Intervalo de comprimentos de onda correspondente (em nm) Vermelha 780 – 622 Laranja 622 – 579 Amarela 579 – 577 Verde 577 – 492 Azul 492 – 455 Violeta 455 – 380 Nota-se que o potássio (K+) não apresentou a cor violeta, muito possivelmente isso ocorreu por conta dos resíduos que haviam sobrado dos outros elementos. 2. Apresentação do bico de Bunsen: O bico de Bunsen é um dispositivo utilizado para aquecer soluções em laboratório. • Quando o anel está parcialmente fechado, temos a distinção de três zonas da chama. Zona externa: violeta-pálida, quase invisível. Os gases ao ar sofrem combustão completa. Zona oxidante e que pode atingir até 1540ºC. Zona intermediária: luminosa, combustão incompleta do gás devido falta de O2. Pequenas partículas de carbono deixam uma cor escura na ponta da chama. Essa zona é chamada de zona redutora e pode alcançar 1560°C. Zona interna: cor azulada. Os gases ainda não sofreram combustão. Pode atingir temperaturas entre 300º e 500ºC. 8 1.1 Além dos experimentos citados, essa unidade contou com duas questões: a) Ao observarmos a distribuição eletrônica e a, consequente, valência do potássio (19K) é possível definir o período e o grupo ao qual este metal pertence. Demonstre como efetuar essa determinação: Resposta: Seguindo o diagrama de Linus Pauling: 19K :1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 → 4s1 Nota-se que o elemento potássio (19K) apresenta 4 camadas, portanto, se encontra no 4º período. Além disso apresenta 1 elétron em sua camada de valência, ou seja, faz parte da família 1A. b) Explique o que ocorrerá com uma amostra de potássio (19K) ao ser submetida a este teste em termos de fenômenos de excitação e decaimento e sua consequência sobre a formação de chama colorida durante o ensaio. Resposta: o potássio faz parte da família 1A (metais alcalinos), portanto, apresenta a tendência de perder 1 elétron para adquirir sua estabilidade. Como mencionado anteriormente, os metais alcalinos emitem uma cor alaranjada após seu elétron saltar da camada de valência. AULA 2 ROTEIRO 2 Para essa aula, estudamos a miscibilidade e a polaridade das substâncias. 1. Estudo da miscibilidade das substâncias: Este experimento mostra substâncias sendo misturadas e nos apresenta o conceito de miscibilidade. Nesse momento foi introduzido a ideia de polaridade das moléculas, entretanto, esse conceito foi aprofundado posteriormente. Na tabela a seguir é indicado o que foi observado durante a experiência: a) Tubo Primeiro reagente Segundo reagente Miscível 9 1 4 ml Água 2 ml Etanol Sim 2 4 ml Água 2 ml Hexano Não 3 4 ml Água 2 ml Ácido Oleico Não 4 4 ml Hexano 2 ml Etanol Não 5 4 ml Hexano 2 ml Butanol Sim 6 4 ml Hexano 2 ml Ácido Oleico Sim Conforme foi mencionado em sala de aula, não havia tubos de ensaio suficientes para todos testarem por si só, mas o professor apresentou todo o processo em 6 tubos já preparados previamente. b) Para essa atividade o professor reiterou o que havia mencionado anteriormente, mas agora com um pouco mais de detalhes. Foi apresentado a estrutura das moléculas citadas anteriormente e a sua polaridade. Exemplos: Água: H2O A molécula da água apresenta polaridade diferente de zero, pois os elétrons restantes no oxigênio criam uma nuvem que gera a consequência do desenho a seguir: Essa nuvem faz com que o oxigênio não se alinhe com os hidrogênios, portanto, definem uma polaridade na molécula da água. Ácido oleico: Para o ácido oleico temos um diferencial. Sua estrutura apresenta 2 polaridades: 10 Sua estrutura a esquerda não apresenta polaridade, entretanto, seu lado direito apresenta polaridade. Observamos que sua estrutura apolar é maior que sua estrutura polar, sendo assim, essa molécula se comportará, preferencialmente, como uma molécula apolar. Butanol: → molécula polar Etanol: → Polar AULA 3 ROTEIRO 1 Para essa unidade, estudaremos as principais propriedades para a identificação de ácidos e bases, além de estruturar algumas reações químicas entre esses elementos e explicar o que é halocromismo. 1. Na primeira experiência, separamos 10 tubos de ensaio e cada um foi numerado de 1 a 10. Nos tubos de 1 a 5 foi pipetado 3 ml de uma solução desconhecida X. Nos tubos de 6 a 10 foi pipetado 3 ml de uma solução desconhecida Y. Após isso, os tubos foram preenchidos com substâncias químicas diversas da seguinte maneira: - Tubos 1 e 6: adicione uma ponta de espátula de pó de magnésio. - Tubos 2 e 7: adicione 3 gotas de Fenolftaleína. - Tubos 3 e 8: adicione 3 gotas de alaranjado de metila. - Tubos 4 e 9: adicione 3 gotas de azul de bromotimol. - Tubos 5 e 10: mergulhe uma fita de papel de Tornassol roda (ou azul). RESULTADOS E OBSERVAÇÕES: Análise Substância X Substância Y Mg (s) A substância corroeu o Mg(s) Após a mistura, nada aconteceu. A substância era imiscível. Fenolftaleína Houve descoloração da substância Houve coloração da substância (tom de rosa). 11 Alaranjado de Metila A cor não alterou, mas houve formação de precipitado Não houve alteração, manteve a cor alaranjada. Azul de Bromotimol Tornou amarelo o azul de bromotimol Manteve a cor azulada Tornassol Azul Tornou vermelho o azul de bromotimol Manteve a cor azulada Resultado Ácido Base 2. Uma substância que pode ser utilizada como indicador de ácido ou base é o suco do repolho roxo. Misturando um pouco do suco e da solução estudada, é possível identificar seu caráter a partir da escala abaixo: Com base nisso, foi-nos apresentado 4 materiais e suas cores após passarem pelo teste: Material Cor I. Amoníaco Verde II. Leite de magnésia Azul III. Vinagre Vermelho IV. Leite de vaca Rosa RESULTADOS E OBSERVAÇÕES: I. Amoníaco (Hidróxido de amônio – NH4OH): apresentou coloração verde e é constituído por uma hidroxila (“OH”), portanto, é uma base. II. Leite de magnésia (Hidróxido de magnésia – Mg(OH)2): apresentou coloração azul e é constituído por uma hidroxila (“OH”), portanto, é uma base. III. Vinagre (ácido acético – nome oficial: ácido etanoico - CH₃COOH): é um ácido. IV. Leite de vaca: apresenta ácido lácteo, portanto, também é um ácido. 3. Reação entre o magnésio sólido (Mg(s)) e o ácido clorídrico (HCl): Mg(s) + HCl(l) = MgCl2(l) + H2(g) https://pt.intl.chemicalaid.com/tools/equationbalancer.php?equation=Mg+%2B+HCl+%3D+MgCl2+%2B+H2 https://pt.intl.chemicalaid.com/tools/equationbalancer.php?equation=Mg+%2B+HCl+%3D+MgCl2+%2B+H2 12 O magnésio reage com o ácido clorídrico e forma o cloreto de magnésio e hidrogênio. 4. Halocromismo: é uma propriedade de certos matérias de mudar de cor dado índice de pH. Os indicadores de pH têm essa propriedade. AULA 3 ROTEIRO 2 Nesta unidade faremos o uso de indicadores de pH. Determinaremos o pH de dadas substâncias a partir de fitas e do peagâmetro. 1. Para a experiência, foi utilizado 4 béquerescom as seguintes soluções: - 2 ml de solução de ácido acético (CH₃COOH) 0,1 M - 2 ml de solução de hidróxido de sódio (NaOH) 0,1 M - 2 ml de solução de cloreto de sódio (NaCl) 0,1 M - 2 ml de solução de acetado de sódio (C2H3NaO2) 0,1 M Em seguida, foi inserido uma fita indicadora de pH em cada béquer. Obteve- se, portanto, as seguintes indicações: Solução Fita Ácido acético 2-3 Hidróxido de sódio 13 Cloreto de sódio 7 Acetado de sódio 7 Em seguida, utilizou-se o peagâmetro para aferir novamente os valores. Resultado: Solução Fita Ácido acético 2,21 Hidróxido de sódio 12,7 Cloreto de sódio 7,38 Acetado de sódio 7 OBSERVAÇÕES: 13 Foi possível observar como a precisão do peagâmetro se mostra muito superior à fita. Mesmo assim, não houve erro de medição, a fita apenas apresentava menos detalhes quando comparada com o equipamento (peagâmetro). AULA 4 ROTEIRO 1 Por fim, tivemos nessa aula um experimento chamado reativo de Tollens, no qual o professor criava um espelho em um tubo de ensaio com o nitrato de prata, amônia e uma solução de glicose. Para o experimento foi utilizado o seguinte processo: 1. Foi adicionado 1 ml de nitrato de prata em um béquer de 250 ml. 2. Em seguida, foi adicionado amônia até que o precipitado marrom fosse dissolvido. 3. Com a substância límpida, foi reservado. 4. Por conseguinte, foi adicionado uma solução (aproximadamente 3 ml) de glicose em um balão de fundo chato de 125 ml. 5. Por fim, a solução de glicose foi misturada junto à solução límpida em um tubo de ensaio. OBSERVAÇÕES: Foi observado a formação de um revestimento de prata no tubo de ensaio. 14 REFERÊNCIAS: Relatório feito de acordo com as aulas práticas e roteiro. GIORDAN, Marcelo. O papel da experimentação no ensino de ciências. Química Nova na Escola, n. 10, p. 43-49, São Paulo, 1999.
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