Relatório Experimento 10 - Oxigênio

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
INSTITUTO DE QUÍMICA
Adysson Talles Pires da Silva - 12111QMI206
Luís Fellipe Carvalho Andrade - 12111QMI200
Leonardo Ferri - 12111QMI202
Gabriela Almeida Santos - 12111QMI211
Relatório Experimento 10
Propriedades dos elementos do grupo 16: oxigênio
Uberlândia-MG
Junho/2023
Resumo:
Na primeira parte do experimento, foi obtido oxigênio gasoso por meio da decomposição térmica do dióxido de manganês. A reação demonstrou a propriedade oxidante do oxigênio, pois este reagiu com o fósforo incandescente, causando sua queima brilhante mostrando como propriedade ser um bom comburente.
Em seguida, na segunda parte, foi realizada a reação da "Lâmpada de Aladim". O peróxido de hidrogênio reagiu com o iodeto de potássio, liberando oxigênio gasoso e demonstrando sua capacidade oxidante. A presença do oxigênio foi evidenciada pela formação de efervescência ou bolhas de gás.
Na terceira parte, o peróxido de hidrogênio atuou como agente oxidante e redutor. Ao reagir com o iodeto de potássio, o peróxido de hidrogênio oxidou o iodeto, formando iodina com coloração marrom ou violeta. Em outro teste, utilizando permanganato de potássio, o peróxido de hidrogênio agiu como agente redutor, reduzindo o permanganato a íons de manganês com coloração pálida
Introdução: 
O experimento teve como objetivo estudar as propriedades do oxigênio e do peróxido de hidrogênio, com ênfase na reatividade química, propriedades redutoras e oxidantes, e na preparação do oxigênio gasoso.
O gás oxigênio é um gás incolor e inodoro que se condensa em um líquido azul-claro. Ele tem pontos de fusão e ebulição muito baixos, pois possui baixa massa molar e forma uma molécula apolar. Ele alimenta a combustão, mas não sofre queima. Quase todos os elementos reagem com o oxigênio à temperatura ambiente ou quando aquecidos, sendo as principais exceções os metais “nobres”, como a platina, e os gases nobres. Para que uma reação ocorra, o estado de divisão do metal é importante. Por exemplo, metais em pó muito fino, como o ferro, o zinco e até o chumbo, sofrem combustão frente ao ar à temperatura ambiente. Essas formas finamente divididas dos metais às vezes são chamadas de pirofóricas, um termo que reflete sua capacidade de pegar fogo. (RAYNER-CANHAM, G. e OVERTON, T., 2015, pg. 315).
Trata-se de um importante reagente industrial, visto que são usadas quase 109 toneladas por ano em todo o mundo, em sua maioria na indústria siderúrgica. Ele também é empregado na síntese do ácido nítrico a partir da amônia. Quase todo o oxigênio é obtido por destilação fracionada de ar líquido, no entanto, pode ser obtido em laboratório por meio da decomposição térmica de alguns compostos. É consumido em grandes quantidades em instalações hospitalares para aumentar a pressão parcial de dioxigênio em misturas de gases administradas a pessoas com problemas respiratórios, facilitando a absorção do oxigênio gasoso pelos pulmões que não estão funcionando bem. (RAYNER-CANHAM, G. e OVERTON, T., 2015, pg. 316).
O modelo do orbital molecular é a única representação da ligação no dioxigênio que se encaixa na evidência experimental. A Figura 1 indica que a ordem de ligação é 2 (seis elétrons ligantes e dois elétrons antiligantes), com os dois elétrons antiligantes tendo spins paralelos. Portanto, a molécula é paramagnética. (RAYNER-CANHAM, G. e OVERTON, T., 2015, pg. 316).
Figura 1: Diagrama de OM para a molécula de O2 (Fonte: RAYNER-CANHAM, G. e OVERTON, T., 2015, pg. 316)
Procedimento experimental:
Obtenção do oxigênio:
Em um tubo de ensaio, colocamos uma pequena porção de dióxido de manganês (MnO2); aquecemos por aproximadamente 1 minutos e jogamos um palito de fósforo incandescente dentro do tubo de ensaio. 
Reação “Lâmpada de Aladim”:
Em um béquer grande, adicionamos H2O2 a 30%, depois envolvemos iodeto de potássio (KI) em um papel fino, formando um pequeno saquinho que colocamos dentro do béquer com H2O2. 
Peróxido de hidrogênio como agente oxidante e redutor:
Colocamos em um tubo de ensaio um pouco de solução diluída de iodeto de potássio (KI) e adicionamos uma gota de ácido sulfúrico concentrado (H2SO4). Adicionamos gotas de H2O2 até que houvesse uma mudança de cor. 
Em outro tubo de ensaio, adicionamos KMnO4, colocamos uma gota de ácido sulfúrico concentrado e gotas de H2O2 30% até que houvesse mudança de cor. 
Resultados e discussões:
Obtenção do oxigênio: 
Ao aquecer o dióxido de manganês e logo depois jogar o palito de fósforo incandescente, percebeu-se o aumento da chama presente no fósforo e a formação de gotículas de água na superfície do tubo de ensaio. A obtenção do gás oxigênio a partir do aquecimento do MnO2 pode ser representada pela equação (1) (TERAYAMA, K. e IKEDA, M., 1983, pg. 755), enquanto o surgimento de gotículas de água pode ser resultado da acão comburente do gás oxigênio ao adicionar o palito de fósforo incandescente.
	
	
	Equação (1)
Reação da “Lâmpada de Aladim”
Ao adicionar iodeto de potássio enrolado em um papel no balão volumétrico com peróxido de hidrogênio 30% houve a formação de um grande volume de vapor. A reação geral de desproporcionamento do H2O2 pode ser representada pela equação (5).
	
	
	Equação (3)
	
	
	Equação (4)
	
	
	Equação (5)
O iodeto de potássio funciona como catalisador na decomposição do peróxido de hidrogênio, ele participa da reação e é regenerado no final, conforme representam as equações (3) e (4). O peróxido de hidrogênio se desproporciona em água e gás oxigênio por ser termodinamicamente instável, no entanto, quando puro, sua decomposição é lenta devido a fatores cinéticos, mas quase tudo (íons de metais de transição, sangue, pó) pode catalisar a decomposição (RAYNER-CANHAM, G. e OVERTON, T., 2015, pg. 324).
Peróxido de hidrogênio como agente oxidante e redutor
Em um tubo de ensaio contendo solução diluída de iodeto de potássio, ao adicionar 1 gota de ácido sulfúrico concentrado, notou-se que a solução inicialmente ficou laranja, depois passando para um vermelho intenso e enfim uma coloração marrom-escura quase preta, após adicionar o peróxido de hidrogênio 3% a solução ficou acinzentada. A reação geral pode ser representada pela equação (6).
	
	
	Equação (6)
Esta é uma reação de oxirredução, o iodeto de potássio é o agente redutor e o peróxido de hidrogênio é o agente oxidante. O iodo sólido é precipitado. As semirreações podem ser representadas de acordo com as equações (7) e (8).
	
	 (oxidação)
	Equação (7)
	
	 (redução)
	Equação (8)
Em um tubo contendo solução diluída de permanganato de potássio, ao adicionar 1 gota de ácido sulfúrico concentrado não houve nenhuma alteração visível, mas após adicionar o peróxido de hidrogênio 3%, notou que a solução, antes violeta escuro, ficou totalmente incolor. A reação geral pode ser representada pela equação (9).
	
	
	Equação (9)
	
Essa também é uma reação é de oxirredução, o permanganato de potássio é o agente oxidante e o peróxido de hidrogênio é o agente redutor. As semirreações podem ser representadas de acordo com as equações (10) e (11).
	
	 (redução)
	Equação (10)
	
	 (oxidação)
	Equação (11)
O peróxido de hidrogênio oxida o íon iodeto a iodo e reduz o íon permanganato em solução ácida a íon manganês (II) (RAYNER-CANHAM, G. e OVERTON, T., 2015, pg. 324).
Conclusão:
O presente experimento teve como objetivo a preparação o gás oxigênio e também a análise da capacidade de oxidação e redução do peróxido de hidrogênio. O oxigênio é o segundo elemento mais eletronegativo da tabela periódica, tem capacidade formar ligações com hidrogênio influenciando nas propriedades da água e seus outros compostos. O peróxido de hidrogênio é um composto que possui oxigênio com estado de oxidação –1, também sendo bastante instável, essa substância se decompões facilmente em água e oxigênio, sendo um ótimo agente oxidante, mas também pode atuar como agente redutor. A realização deste experimento não apresentou nenhum empecilho ou erros de preparação, apresentando resultados bastante satisfatóriosReferências Bibliográficas:
1. O CONNOR, R., “Fundamentos de Química”, Harper & Row do Brasil, (382-391), 1983.
2. JOLLY, W.L., “A Química dos não metais”, Ed. USP (149-165), 1966.
3. LEE, J. D. “Química Inorgânica”, Ed. Edgard Blücher LTDA, S.P, 4a ed. 1996.
4. DOUGLAS, B.E., MACDANIEL, D.H., ALEXANDER, J., “Concepts y Models in Inorganic Chemistry”, 3rd edition, John Wiley & Sons: Canada, 1994.
5. TERAYAMA, Kiyoshi; IKEDA, Masao. Study on Thermal Decomposition of MnO2 and Mn2O3 by Thermal Analysis. Transactions of the Japan Institute of Metals, [S. l.], v. 24, n. 11, p. 754-758, 2 abr. 1983.
6. RAYNER-CANHAM, Geoff; OVERTON, Tina. Química Inorgânica Descritiva, 5ª edição. Grupo GEN, 2015. E-book. ISBN 978-85-216-2824-8.