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APOSTILA DE QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL Licenciatura em Química Ministério da Educação Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro Campus Duque de Caxias APOSTILA DE QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL Equipe organizadora: Docentes: Everton Tomaz da Silva. Marcela Carmen de Melo Burger. Discentes: Bruno Clemente Brandão Marques. Danilo Minto dos Santos. Ygor Ramos Vaz. Duque de Caxias — RJ 2018 SUMÁRIO Medidas de segurança no laboratório......................................................................01 Instruções para elaboração dos relatórios................................................................05 Prática 1: Introdução às técnicas laboratoriais: pesagem, medidas e transferências de sólidos e líquidos.................................................................................................08 Prática 2: Fenômenos químicos e físicos..................................................................11 Prática 3: Técnicas de separação de misturas homogêneas e heterogêneas..........14 Prática 4: Ligações químicas e interações intermoleculares....................................17 Prática 5: Soluções..................................................................................................20 Prática 6: Cinética química.......................................................................................23 Prática 7: Equilíbrio químico.....................................................................................26 Prática 8: Termoquímica...........................................................................................29 Prática 9: Oxirredução..............................................................................................31 Prática 10: Eletroquímica.........................................................................................33 Medidas de segurança no laboratório Introdução: • Laboratórios de ensino são lugares potencialmente perigosos e a partir do momento que se tomem precauções necessárias, se tornam seguros. • Os riscos de acidentes podem ser minimizados tomando-se atitude cautelosa e responsável visando sempre a segurança de todos. • O usuário de laboratório deve sempre adotar uma atitude atenciosa, cautelosa e sistemática quanto aos seus procedimentos. Orientações gerais: • Os alunos deverão ser orientados desde a primeira aula sobre o risco de trabalharem em um laboratório sem condições de segurança. Devem ser orientados para evitarem brincadeiras e não realizarem experimentos sem a autorização do professor. De ordem pessoal: • São proibidos o uso de sandálias, chinelos e shorts durante os experimentos. É obrigatório o uso de calçados fechados e calças compridas resistentes (jeans). • Cada aluno deve utilizar seu equipamento de proteção individual (EPI): jaleco longo em tecido de algodão sobre a roupa e óculos de proteção. • É recomendável que se mantenha sempre os cabelos presos e, se necessário, que se faça uso de touca. • Não deverão ser utilizadas lentes de contato. • Deve-se lavar muito bem as mãos antes e após qualquer atividade no laboratório. De ordem geral: • Não se deve fumar, ingerir alimentos ou bebidas nos laboratórios sob risco de contaminação e distração. • Evite realizar experimentos sozinho e solucione suas dúvidas antes de iniciar a prática, lendo atentamente o roteiro, organizando as vidrarias e reagentes a serem utilizados. • Dependendo do risco de periculosidade (principalmente para produtos tóxicos e corrosivos), o experimento deverá ser conduzido em capela com luvas, máscaras e óculos de proteção. • Leia atentamente os rótulos dos frascos de reagentes antes de utilizá-los, pois neles há informações quanto à manipulação segura. • Antes de iniciar qualquer prática, identifique os locais e tipos de extintores de incêndio, bem como as saídas de emergência. De ordem operacional: • Jamais deverão ser pipetados líquidos com a boca; deverá ser utilizada pêra de borracha. • Pipetas diferentes deverão ser utilizadas para medir soluções diferentes durante a realização do experimento, a fim de evitar contaminações. Medidas de segurança no laboratório.01 • Atenção especial deve ser dada a práticas que utilizam aquecimento. Ao aquecer substâncias voláteis ou inflamáveis, deve-se sempre levar em conta o risco de incêndio. O aquecimento direto a chama com tela de amianto somente é recomendado para líquidos não inflamáveis como água. • Ao preparar ou trabalhar com soluções exotérmicas deve-se ter sempre o cuidado em adicionar o produto químico sobre a água. • Após o encerramento do experimento todos os materiais utilizados devem ser limpos e guardados em locais apropriados. • Antes de iniciar qualquer prática, identifique os locais e tipos de extintores de incêndio, bem como as saídas de emergência. Simbologias de perigo: • Todos os rótulos de reagentes devem ser identificados utilizando classificação internacional de produtos e resíduos químicos para armazenamento, manipulação e tratamento. • Toda a solução química preparada em laboratórios deve conter um rótulo com: nome da solução, concentração, uso específico, data de preparo e validade (quando for necessário), fator estequiométrico (quando for necessário), simbologia e terminologia internacional de riscos e nome do responsável. • Em geral, as normas adotadas nos laboratórios para rotulagem baseiam-se numa classificação feita pela NFPA (National Fire Protection Association), que desenvolveu um sistema padrão para identificar a toxidade, a inflamabilidade e a reatividade de produtos perigosos. • Esse sistema é representado pelo Diamante do Perigo ou Diagrama de Hommel (Imagem 1) e possui sinais de fácil reconhecimento e entendimento, que podem nos dar idéia geral do tipo e grau de periculosidade dos materiais Imagem 1 – Diagrama de Hommel. Medidas de segurança no laboratório.02 • Para a simbologia de risco poderão ser utilizadas as recomendações da Comunidade Econômica Européia (CEE), representada no Quadro 1. Quadro 1 – Simbologia de risco para substâncias perigosas. Significado Símbolo Descrição dos riscos Tóxico (T) Muito tóxico (T+) Substâncias e preparações tóxicas/nocivas que apresentam, mesmo em pequenas quantidades, um perigo para saúde. Se a gravidade do efeito sobre a saúde se manifestar com quantidades muito pequenas, o produto é assinalado pelo símbolo tóxico. Nocivo (Xn) Estes produtos penetram no organismo por inalação, por ingestão, ou através da pele. Facilmente inflamável (F) Extremamente inflamável (F+) (F). Os produtos facilmente inflamáveis incendiam se em presença de uma chama, de uma fonte de calor (superfície quente ou uma fagulha). (F+). Os produtos extremamente inflamáveis incendeiam-se sob a ação de uma fonte de energia (chama, fagulha, etc.), mesmo em 0°C. Comburente (O) A combustão tem necessidade de uma substância combustível, de oxigênio e de uma fonte de inflamação; é consideravelmente acelerada em presença de um produto comburente (substância rica em oxigênio). Corrosivo (C) As substâncias corrosivas danificam gravemente os tecidos vivos e atacam igualmente outras matérias. A reação pode ser devida à presença de água ou de humidade. Irritante (Xi) O contato repetido com produtos irritantes provoca reações inflamatórias da pele e das mucosas. Explosivo (E) A explosão é uma combustão extremamente rápida; depende das características do produto, da temperatura (fonte de calor), do contato com outros produtos (reações dos choques, das fricções, etc.). Perigoso para o ambiente (N) Substâncias muito tóxicas para organismos aquáticos, toxicas para fauna e perigosa para camada de ozônio. 03 Medidas de segurança no laboratório. Emergência: • Jamais deverão ser pipetados líquidos com a boca; deverá ser utilizada pêra de borracha. • Qualquer acidente deve ser comunicado ao professor. • Cortes e ferimentos, mesmo que leves, devem ser desinfetados e cobertos. Procure atendimento médico. • Queimaduracom fogo ou material quente devem ser tratadas com compressa de gelo. • Queimaduras com ácidos ou bases em geral devem ser lavadas com água em abundância, com posterior atendimento médico. • Nos casos de substâncias estranhas em contato com os olhos, estes deverão ser lavados com água em abundância (preferencialmente no “lava olhos”) durante 10 a 15 minutos. Em seguida, procure o médico oftalmologista. • Em caso de acidente (por contato ou ingestão de substância química) procure o professor para melhores instruções quanto ao atendimento (lava olhos, chuveiro ou atendimento médico). Normas gerais de segurança: • Todo bloco, sala ou laboratório deverá ter um responsável, cujo telefone deverá ser fixado na parte externa do setor. • Os Departamentos deverão prover todos os laboratórios com material de combate e prevenção de incêndio, tais como: caixas de areia, extintores de incêndio dos tipos CO2 e pó químico (que deverão ficar em lugares de acesso livre). • A seguir estão listados telefones úteis para o gerenciamento de um laboratório: o Bombeiros: 193 o Polícia Militar: 190 o Defesa Civil: 199 o Unidade de Pronto Atendimento (UPA-Sarapuí): 2771-9717/2772-1077/2671- 9663 o Sist. Nacional de Informações Tóxico-Farmacológicas (Sinitox): 3865- 3246/3865-3247 o Inea/FEEMA: 2334-8394/2334-8395 04 Medidas de segurança no laboratório. Instruções para elaboração dos relatórios Um bom relatório deve ser redigido de forma clara, precisa, impessoal (uso de verbos na terceira pessoa) e com linguagem adequada (científica). O relatório deve conter os seguintes itens: 1. Capa: Deve conter de forma organizada o nome da instituição, título da prática, disciplina, período, identificação dos componentes do grupo, cidade e data. 2. Resumo: O resumo é digitado em espaço de 1,5 devendo ressaltar o objetivo, o método, técnicas abordadas, principais resultados e conclusões do trabalho com frases concisas e objetivas. Deve ser de no máximo uma folha. Faça esta parte por último. 3. Abstract: É o resumo em língua estrangeira, geralmente inglês. 4. Sumário: É a enumeração das divisões e seções do trabalho com suas respectivas páginas. 5. Introdução: Breve abordagem do conteúdo pesquisado e da prática realizada de forma ampla e objetiva. 6. Objetivo: É o motivo da realização da prática em frases diretas. Utilizam-se verbos no infinitivo: entender, compreender, etc. 7. Materiais e reagentes: Vidrarias, equipamentos e reagentes usados na prática devem ser listados. Deve ser informada a concentração de cada solução usada. 8. Procedimento experimental: É a execução da prática feita pelo aluno. Nesta parte devem ser descritas passo a passo as ações desenvolvidas, quantidades medidas, temperatura, etc. 9. Resultados e discussão: O aluno deve apresentar os resultados obtidos JUSTIFICANDO OS COM O EMBASAMENTO TEÓRICO APROPRIADO. NESTE MOMENTO, DEVEM SER APRESENTADAS TODAS AS EQUAÇÕES BALANCEADAS PARA CADA TÓPICO DA PRÁTICA. 10. Conclusões: As conclusões são feitas com base nos resultados obtidos. São afirmações que envolvem a ideia principal da prática. 11. Questionário: Perguntas feitas pelo professor envolvendo a prática ou o tema da prática. 05 Instruções para elaboração dos relatórios. 12. Citações: Para evitar o plágio deve ser citada qualquer informação adquirida de artigos, livros, sites, teses, etc. As citações devem estar diretamente ligadas às referências no final do relatório. Podem ser em ordem numérica ou alfabética (autor, data). Deve-se adotar um único sistema padrão. Numérico: A química bioinorgânica estuda os íons metálicos nos sistemas vivos1 Alfabética (autor, data): Citação direta: quando ocorre a transcrição das palavras do material consultado sem modificação. Ex1: 1 autor: • “A química bioinorgânica estuda os íons metálicos nos sistemas vivos” (BENITE, 2007, p.2062). • Benite (2007, p.2062) afirma que “A química bioinorgânica estuda os íons metálicos nos sistemas vivos” Ex2: 2 ou 3 autores • “A química bioinorgânica estuda os íons metálicos nos sistemas vivos” (BENITE; MACHADO; BARREIRO, 2007, p.2062). • De acordo com Benite e Machado (2007, p.2062) “A química bioinorgânica estuda os íons metálicos nos sistemas vivos” Ex3: mais de 3 autores (utiliza-se o termo “et al”). • “A química bioinorgânica estuda os íons metálicos nos sistemas vivos” (BENITE et al ,2007, p.2062). • De acordo com Benite et al (2007, p.2062) “A química bioinorgânica estuda os íons metálicos nos sistemas vivos” Ex4: mais de três linhas (deve possuir recuo de 4cm à esquerda, fonte menor que o texto principal, sem aspas e espaçamento simples entre as linhas). [...] a química bioinorgânica estuda os íons metálicos nos sistemas vivos [...] (BENITE, 2007, p.2062). Citação indireta: quando se utiliza suas palavras para apresentar a ideia do autor. Ex1: • Os íons metálicos presentes em organismos vivos é a área de pesquisa da química bioinorgânica (BENITE, 2007). • Segundo Benite (2007) Os íons metálicos presentes em organismos vivos é a área de pesquisa da química bioinorganica. A formatação da citação indireta se assemelha a citação direta, entretanto não se coloca aspas e nem o número da página consultada. Outro fator divergente é que a quantidade de linhas não influencia na formatação da citação indireta. Instruções para elaboração dos relatórios.06 13. Referências: Descrição dos livros, artigos, sites ou outro material consultado: Livro: SOBRENOME, Nome Abreviado. Título: subtítulo (se houver). Edição. Local de publicação (se não houver utiliza-se [S.L.]): Editora, data de publicação da obra. Ex: Farias, R.F. Práticas de química inorgânica. 3ª ed. Campinas: átomo, 2010. Artigo: SOBRENOME, Nome Abreviado. Título do artigo. Título da Revista, Local de Publicação (se não houver utiliza-se [S.L.]), Número do Volume, Número do Fascículo, Páginas inicial-final, mês e ano Ex: Benite, A.M.C; Machado, S. P.; Barreiro, E. J. Uma visão da química bioinorgânica medicinal. Quimica Nova, [S.L.], Vol. 30, 8, 2062-2067, 2007. Site: Título do Artigo – Ano – link – data de acesso (antes da data acrescenta-se a expressão acesso em:). Ex: Protein Data Bank. Disponível em: <http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do>. Acesso em 29/01/2013. Espaçamento: dois espaços simples. Alinhamento: à esquerda. Títulos e subtítulos devem ser separados utilizando dois pontos. O termo “et al.” é usado quando a referência possuir mais de três autores. Ex: Farias, R.F et al..... As referências podem ser organizadas em ordem alfabética ou na ordem numérica em que são citadas no texto. Vide os exemplos abaixo: Ex1. Numérica: Deve-se colocar na ordem em que aparece no texto. Referências: 1. BENITE, A.M.C; MACHADO, S. P.; BARREIRO, E. J. Uma visão da química bioinorgânica medicinal. Quim. Nova, Vol. 30, 8, 2062-2067, 2007. 2. ... 3. ... Ex2. Alfabética: Deve-se colocar em ordem alfabética. Referências: A... BENITE, A.M.C; MACHADO, S. P.; BARREIRO, E. J. Uma visão da química bioinorgânica medicinal. Quim. Nova, Vol. 30, 8, 2062-2067, 2007. C... Pode-se também optar por um mecanismo online para referências como: http://www.more.ufsc.br/ Instruções para elaboração dos relatórios.07 Prática 1: Introdução às técnicas laboratoriais: pesagem, medidas e transferências de sólidos e líquidos. Objetivo: • Efetuar as técnicas de pesagem; • Determinar densidade de sólidos e líquidos; • Realizar diferentes medições e transferências de sólidos e líquidos através de diversos instrumentos; • Comparar e constatar a precisão de instrumentos de medidas para um mesmo volume; • Conhecer os materiais laboratoriais; • Realizar técnicas de pipetagem e medições. Referências: ABREU, Daniela Gonçalves de; SILVA, Glaucia Maria da. APOSTILA DE QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL. Ribeirão Preto: USP. BERNARDES, Ana Paula; C. MENDES, Carlos A. de. Química Geral Experimental: Licenciatura em Química. Duque de Caxias: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, 2012. 74 p. 08 1.1 — Técnicas de Pesagem. a) Pesagem poradição: 1. Em uma balança analítica, determinar a massa de um vidro relógio anotando seu valor. 2. Adicionar no vidro relógio, pouco a pouco, em torno de 1,2 g de carbonato de cálcio (CaCO3). 3. Anote o resultado encontrado, levando em conta a precisão da balança. b) Pesagem por diferença: 1. Pegue o pesa filtro contendo cloreto de sódio (NaCl) que se encontra no dessecador. 2. O material deve ser manuseado com luvas ou com ajuda de um papel toalha para que não haja interferência na pesagem. 3. Determine sua massa na balança analítica, anotando o valor encontrado. 4. Leve um béquer para junto da balança e retire com o auxílio de uma espátula, em torno de 2,5 g do sal, anotando o valor encontrado na balança. c) Pesagem direta: 1. Coloque na balança um béquer de 50 mL e aperte o botão “tara” que se encontra na balança analítica. 2. Adicionar cerca de 1,2 g de areia, utilizando uma espátula. 1.2 — Comparação de volumes. a) Comparação entre béquer, bureta e pipeta volumétrica: 1. Transferir 10 mL da solução de permanganato de potássio 0,005mol.L-1 (KMnO4) para um béquer de 25 mL. 2. Transfira a solução do béquer para uma bureta de 25 mL, anotando o volume medido. 3. Complete a bureta de 25 mL com solução de permanganato de potássio (KMnO4). 4. Escoe 10 mL da solução para um béquer de 50 mL. 5. Pipetar com pipeta volumétrica 10 mL do béquer de 50 mL para uma proveta de 25 mL. 6. Faça uma comparação entre os volumes medidos nas diferentes vidrarias. 1.3 — Determinação de densidade. a) Densidade de sólidos: 1. Com o auxílio de uma pisseta, coloque 20 mL de água deionizada na proveta de 25 mL. 2. Ajuste o menisco, como mostra a Imagem 1 e anote o volume medido. 3. Pesar em um vidro relógio dois pregos (Fe - metálico), anotando sua massa. 4. Coloque os dois pregos dentro da proveta (observe se os pregos ficaram totalmente submerso), inclinando-a em aproximadamente 30° para evitar respingos. Prática 1: Introdução às técnicas laboratoriais: pesagem, medidas e transferências de sólidos e líquidos. Imagem 1 – Método de aferição. 09 5. Se houver bolhas nas paredes da proveta ou na superfície do ferro, bata levemente na base da proveta para desprender essas bolhas. 6. Anote o novo volume medido, e calcule a densidade do ferro. 7. Faça uma comparação com a densidade teórica para calcular o erro experimental com a seguinte fórmula: E = diferença entre os valores teórico e experimental x 100 Valor teórico Quadro 1 – Dados obtidos (a) Amostra Ferro (Fe) Massa (g) Volume da água (mL) Volume da água + amostra Densidade (g/mL) Teórica/Prática Erro (%) b) Densidade de líquidos: 1. Pesar na balança um balão volumétrico de 100 mL, seco, e anote sua massa em gramas: M1. 2. Preencha o balão com água destilada até a marca, e anote a nova massa: M2. 3. Transfira o líquido do balão para um béquer de 250 mL e coloque o termômetro. Quando a leitura da temperatura se estabilizar, anote seu valor. 4. Repita os procedimentos utilizando álcool etílico (C2H5OH). 5. Faça uma comparação entre os valores experimental e teórico. Prática 1: Introdução às técnicas laboratoriais: pesagem, medidas e transferências de sólidos e líquidos. Quadro 2 – Dados obtidos (b) Balão: M1 (g) Amostra Água destilada Álcool etílico Balão + líquido: M2 (g) Líquido: M3 (g) Densida de (g/mL) Temperatu ra (°C) c) Densidade da água em diferentes temperaturas (demonstrativo): 1. Preencha dois béqueres de 250 mL com 200 mL de água destilada em temperatura ambiente. 2. Separe dois erlenmeyers de 25 mL e adicione algumas gotas de corantes diferentes em cada erlenmeyer. 3. Em seguida, em um erlenmeyer adicione água destilada em temperatura ambiente, em outro coloque água destilada quente. A água deve preencher o recipiente até a borda. 4.Com a ajuda de uma pinça de madeira, coloque simultaneamente cada erlenmeyer em um béquer de 250 mL. Cuidado para não deixar os erlenmeyers baterem com força no fundo do béquer. Questionário: 1 - Qual é o efeito da temperatura sobre a densidade de um líquido? Explique. 2 - Seria possível diferenciar uma joia feita de ouro e uma feita de ferro banhada em ouro utilizando um procedimento semelhante ao desta prática? Explique. 3 - Explique o motivo da formação do menisco da água. 10 Prática 2: Fenômenos químicos e físicos. Objetivo: • Averiguar as diferenças entre os fenômenos físicos e químicos através de processos experimentais; • Compreender as diferentes técnicas de aquecimento; • Reconhecer os principais tipos de funções inorgânicas. Referências: ABREU, Daniela Gonçalves de; SILVA, Glaucia Maria da. APOSTILA DE QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL. Ribeirão Preto: USP. BERNARDES, Ana Paula; C. MENDES, Carlos A. de. Química Geral Experimental: Licenciatura em Química. Duque de Caxias: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, 2012. 74 p. SANTOS, Rodrigo Luis. Química Inorgânica Fundamental. Ilhéus: Universidade Estadual de Santa Cruz. Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas, 2014. 11 2.1 — Aquecimento do sulfato de cobre pentahidratado. 1. Em um béquer de 100 mL, adicionar 10 mL de solução de sulfato de cobre(II) pentahidratado. 2. Aquecer a solução em uma chapa de aquecimento (150ºC) até secar completamente (retirar o aquecimento). 3. Ao observar uma coloração mais branca no sal, gotejar, com um pissete, 2 gotas de água destilada e observar. 4. Comente sobre todos os aspectos observados do início ao fim do aquecimento. 2.2 — Ácido e Base. 1. Colocar em um tubo de ensaio 1,0 mL de solução de ácido clorídrico 0,1mol.L-1. 2. Adicione 2 gotas de fenolftaleína agitando o. 3. Com uma pipeta graduada, goteje com agitação contínua, uma solução de hidróxido de sódio 0,1mol.L-1 até ser observada uma mudança definitiva na coloração. 4. Anote o volume de hidróxido para ocorrência da mudança. 5. Comente os tipos de fenômeno que ocorre, e o motivo da mudança na coloração após a adição do hidróxido de sódio. Quais as funções inorgânicas presentes no tubo? 2.3 — Ácido e Sal. 1. Coloque cerca de 1,0 g de carbonato de cálcio (CaCO3) em um tubo de rolha com saída lateral. 2. Conecte a mangueira e mergulhe a outra ponta em um bécher de 50 mL cheio de água. 3. No tubo, adicione 2 mL de ácido clorídrico (HCl) 10%. 4. Observe o que acontece, forneça a equação química envolvida e explique as bolhas saindo na água. Prática 2: Fenômenos químicos e Prática 2: Fenômenos químicos e físicos. físicos. 2.4 — Óxido básico x Óxido ácido. 1. Separe dois béqueres com 20 mL água destilada. 2. No béquer 1, pingue 3 gotas de fenolftaleína e adicione 1,0 g de óxido de cálcio. 3. No béquer 2, pingue 3 gotas de azul de bromotimol e algumas gotas de hidróxido de sódio 0,1M até ficar azul. 4. Com um canudo, assopre no béquer 2 até ser observada alguma mudança. 5. Forneça as equações químicas envolvidas e explique a diferença em cada bécher. 2.5 — Reatividade de metais com ácidos. 1. Separe dois tubos de ensaio. Coloque nos dois tubos 1 mL solução de ácido clorídrico 10%. 2. No tubo 1, coloque um pedaço de cobre metálico. 3. No tubo 2, coloque um prego (ferro metálico). 4. Faça um aquecimento direto com uma lamparina nos dois tubos, com a ajuda de uma pinça de madeira. 5. Observe o que acontece em cada tubo de ensaio, indicando o tipo de fenômeno, e comente sobre o que foi observado. 2.6 — Solubilidade. 1. Coloque em um tubo de ensaio, 1 mL de água e 1 mL de óleo de cozinha. 2. Utilizando o conta-gotas, pingue três gotas de solução alcoólica de iodo. 3. Agite o tubo e identifique as fases formadas através do menisco. 4. Acrescente aproximadamente 0,5 g (ponta de espátula) de cloreto de sódio. Agite o tubo até a completa dissolução do sal adicionado. 5. Comente onde o iodo será mais solúvel, mudanças de cores, e quais tipos de fenômenos ocorrem neste experimento. . 12 2.7 — Sal x Sal. 1. Colocar 0,5 mL de solução iodeto de potássio 0,1M em um tubo de ensaio. 2. Adicionar 0,5 mL de solução de nitrato de prata 0,1M. 3. Observe o que acontecee diga quais fenômenos ocorreram. 2.8 — Base x óxido. 1. Monte o aparato de acordo com a Imagem 1. Imagem 1 – Aparato experimental da prática de base x óxidos. 2. Adicionar no tubo 1 (tubo com saída lateral), aproximadamente 1,0 g de bicarbonato de sódio. 3. Adicionar no tubo 2 (tubo de ensaio), aproximadamente 3,0 mL de solução de hidróxido de cálcio. 4. Aquecer o tubo 1 utilizando uma lamparina como mostrado na figura acima, até a mudança na solução do tubo 2. 5. Comente cada fenômeno observado em ambos os tubos de ensaio, classificando em fenômeno químico ou físico. Prática 2: Fenômenos químicos e físicos. Questionário: 1 - Quais são as observações visuais que indicam a ocorrência de uma reação química? Será que estas são sempre evidências de uma reação? Discuta e exemplifique. 2 - Qual o tipo de fenômeno que ocorre na separação dos constituintes do petróleo. Explique? 3 - Qual a condição para que dois sais possam reagir? . 13 Prática 3: Técnicas de separação de misturas homogêneas e heterogêneas. Objetivo: • Compreender as diversas técnicas de separação; • Separar os componentes de misturas homogêneas e misturas heterogêneas; • Ser capaz de identificar a técnica mais apropriada para efetuar a separação. Referências: BERNARDES, Ana Paula; C. MENDES, Carlos A. de. Química Geral Experimental: Licenciatura em Química. Duque de Caxias: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, 2012. 74 p. 14 3.1 — Centrifugação x Decantação. 1. Separe dois tubos de ensaio. Transfira, cuidadosamente, 1,0 mL de cloreto de ferro(III) 0,1mol.L-1 para cada tubo e adicione 1,0 mL de hidróxido de sódio 0,1mol.L-1. 2. Deve-se homogeneizar a mistura contida em cada tubo de ensaio, cuidado para que o precipitado de hidróxido de ferro(III) não fique aderido às paredes do tubo. 3. Coloque o tubo 1 em posição vertical e aguarde o processo de decantação. 4. Coloque o tubo 2 na centrífuga em baixa rotação juntamente com um tubo contendo 2 mL de água. 5. Observe o que acontece em cada tubo de ensaio e anote sobre o que foi observado. 3.2 — Filtração simples x Filtração a vácuo. 1. Separe dois tubos de ensaio. Transfira, cuidadosamente, 2,0 mL de cloreto de ferro(III) 0,1mol.L-1 para cada tubo e adicione 2,0 mL de hidróxido de sódio 0,1mol.L-1. 2. Deve-se homogeneizar a mistura contida em cada tubo de ensaio, cuidado para que o precipitado de hidróxido de ferro (III) não fique aderido às paredes do tubo; 3. Separe o precipitado da solução sobrenadante do tubo 1 por filtração simples. Monte o sistema de filtração simples de acordo com a imagem 1. 4. Coloque o papel de filtro dobrado sobre o funil de acordo com a Imagem 2. Deve-se umedecer o papel de filtro com água deionizada para facilitar sua aderência ao funil. Imagem 2 – Tipos de dobras para o papel filtro. 5. Filtre o sobrenadante formado. 6. Agora faça a filtração à vácuo no tubo 2 utilizando uma bomba de vácuo. Para isso, monte parte do sistema de filtração à vácuo de acordo com a Imagem 3. Imagem 3 – Sistema de filtração à vácuo. 7. Coloque o papel de filtro sobre o fundo perfurado do funil de Buchner de modo que se adapte perfeitamente, sem dobras. 8. Deve-se umedecer o papel de filtro com água deionizada para facilitar sua aderência ao fundo perfurado do funil. 9. Encaixe o funil no kitassato e acople a mangueira de látex no kitassato e na bomba de vácuo. 10. Filtre o sobrenadante. 11. Observe o que acontece em cada processo de filtragem, anote o que foi observado e compare a velocidade do processo. Imagem 1 – Sistema de filtração simples. Prática 3: Técnicas de separação de15 Prática 3: Técnicas de separação de misturas homogêneas e heterogêneas. misturas homogêneas e heterogêneas. 3.3 — Decantação. 1. Monte o sistema de decantação conforme a Imagem 4. Imagem 4 – Sistema de decantação. 2. Adicione 15 mL de óleo vegetal a um béquer de 25 ou 50 mL. 3. Verifique se a torneira do funil de decantação está fechada e transfira o volume aferido para o funil de decantação preso à uma argola, com auxílio de um bastão de vidro. 5. Adicione à ampola de decantação contendo o óleo vegetal 15 mL de água deionizada. 6. Tampe e agite a ampola, com a técnica adequada, e coloque na argola, aguardando a decantação. 7. Após algum tempo, abrir a torneira, deixando escoar a fase mais densa para o interior de um béquer. 8. Recolha a interfase (região limite entre as duas fases) em um pequeno béquer, desprezando-a. 9. Feito isto, deixar escoar a fase menos densa, recolhendo-a em um terceiro béquer. 10. Observe o que acontece durante o procedimento e anote sobre o que foi observado. 3.4 — Cromatografia. 1. Corte 3 tiras de papel na forma de um retângulo de aproximadamente 1 cm por 8. 2. Desenhe, com canetinha hidrocor diferente para cada papel, uma pequena bolinha (é só encostar a ponta da caneta) a uma altura de 1 cm da borda do papel. 3. Coloque álcool em um béquer até a altura de 0,5 cm. 4. Coloque os papéis dentro do béquer, de forma que as bolinhas pintadas fiquem próximas ao álcool, sem tocá-lo. 5. Tampe o béquer com um vidro de relógio e aguarde alguns minutos. 6. Retire o papel de dentro do béquer e observe o que acontece com cada bolinha. Anote sobre o que foi observado. 3.5 — Destilação simples (demonstrativo). 1. Será montada a aparelhagem semelhante a Imagem 5 com cerca de 100 mL de sulfato de cobre(II) e pérolas de vidro no balão de destilação, evitando o superaquecimento. O aquecimento deve ser de forma branda. Imagem 5 – Sistema de destilação simples. 2. Sempre deve-se certificar a aparelhagem para que não haja vazamento. 3. A primeira parte do destilado deverá ser desprezada, pois pode conter impurezas. 4. O aquecimento deverá cessar pouco antes de levar o balão à secura. Questionário: 1 - Qual técnica de separação é utilizada para separar as substâncias presentes no petróleo? Cite pelo menos duas substâncias e forneça seus respectivos pontos de ebulição. 2 - O tipo de dobradura do papel-filtro influência no processo de filtragem? Explique. 3 - Por que a água passa no sentido inverso no condensador no processo de destilação? Explique. 4 - Uma mistura homogênea pode ser separada por decantação? Explique. Prática 3: Técnicas de separação de16 misturas homogêneas e heterogêneas. Prática 4: Ligações químicas e interações intermoleculares. Objetivo: • Verificar a solubilidade de algumas substâncias; • Constatar diferença entre o comportamento de substâncias iônicas e moleculares; • Determinar a condutividade elétrica das ligações químicas. Referências: BERNARDES, Ana Paula; C. MENDES, Carlos A. de. Química Geral Experimental: Licenciatura em Química. Duque de Caxias: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, 2012. 74 p. CRUZ, Roque; GALHARDO-FILHO, Emílio. Experimentos de Química: Em microescala, com materiais de baixo custo e do cotidiano. São Paulo: Livraria da Física, 2004. 112 p. 17 4.1 — Ligações iônicas/moleculares frente ao aquecimento (demonstrativo). 1. O professor irá colocar 3 béqueres em uma chapa de aquecimento (200°C). O béquer 1 contendo iodo sólido deve ser tampado com um vidro de relógio com um pouco de água, o béquer 2 contendo sacarose e o béquer 3 contendo cloreto de sódio. Observe até que haja alguma mudança nas substâncias, comparando o tempo de cada uma. Diga de que forma a natureza das ligações influenciam na mudança de estado físico de cada uma. 4.2 — Polaridade e solubilidade. 1. Separe 2 tubos de ensaio. 2. No tubo 1, coloque 1 mL de água deionizada. 3. No tubo 2, coloque 1 mL de hexano. 4. Coloque em cada tubo, um pouco (ponta da espátula) de cloreto de sódio. 5. Repita o procedimento 4 para naftaleno e ureia. 6. Observe e comente o que houve em cada tubo de ensaio. 4.3 — Miscibilidade. 1. Separe 2 tubos de ensaio. 2. No tubo 1, colocar 0,5 mL de éter etílico. 3. No tubo 2, colocar 0,5 mL de acetona. 4. Colocar 1 mL de água em cada tubo de ensaio. 5. Repita os procedimentos anteriores, trocando 1 mL de águapor 1 mL de hexano. 6. Observe os resultados, e explique. 4.4 — Condutividade elétrica nos estados sólido e em solução. 1. Observe 4 béqueres na bancada colocado pelos monitores. 2. O béquer 1, tem ácido acético. 3. O béquer 2 tem hidróxido de sódio sólido. 4. O béquer 3 tem sacarose. 5. O béquer 4 tem pedaços de estanho. 6. Determine a condutividade desses materiais nos béqueres, encostando os fios do sistema com circuito elétrico nas substâncias. Anote os resultados observando a intensidade no acendimento da lâmpada. (Muito cuidado para não tomar choque. Para evitar isso, sempre desligue o circuito da tomada quando precisar manuseá-lo por algum motivo que não seja medir a condutividade e quando for trocar de substância, lave os fios do sistema com água deionizada e os seque com papel toalha). 7. Em um béquer pequeno coloque 1 mL de ácido acético. Adicione 5 mL de água e meça novamente a condutividade com o sistema. Anote. 8. Em outro béquer coloque uma ponta de espátula de hidróxido de sódio e acrescente 5 mL de água. Dissolva e meça novamente a condutividade. Anote. 9. Em outro béquer coloque uma ponta de espátula de sacarose e acrescente 5 mL de água. Dissolva e meça novamente a condutividade. Anote. 4.5 — Condutividade elétrica de substâncias fundidas. 1. Use o sistema de aquecimento de acordo com a Imagem 1 (ou chapa de aquecimento) a 300ºC. Imagem 1 – Sistema de aquecimento. 2. No cadinho de fusão, adicione cerca de 3 g de hidróxido de sódio sólido. Aqueça cuidadosamente até fundir e teste a condutividade. 3. Limpe o cadinho para o próximo teste. 4. Repita o procedimento anterior trocando o hidróxido de sódio pela sacarose. Teste a condutividade e anote. 5. Adicione um pequeno pedaço de estanho no cadinho. Aqueça cuidadosamente até fundir e teste a condutividade. interações intermoleculares.18Prática 4: Ligações químicas e 6. Analise e anote os resultados na tabela, classificando as substâncias em: composto iônico, molecular ou metálico. Quadro 1 – Dados obtidos Amostra Sólido Líquido Aquoso H3C-COOH ----------- NaOH C12H22O11 Sn ----------- 4.6 — Porcentagem de álcool na mistura álcool/hexano. 1. Adicione a uma proveta de 10 mL ou de 25 mL exatamente 5 mL de água deionizada. 2. Acrescente algumas gotas de solução alcoólica de iodo à proveta com água até que a mistura atinja um tom amarelo-alaranjado. 3. Homogeneizar a mistura. 4. Acrescente 5 mL da mistura hexano/álcool disposta nos reagentes até que o volume de líquido na proveta totalize exatamente 10 mL. 5. Tampe a proveta e agite seu conteúdo. 6. Deixe a mistura em repouso por alguns minutos e anote o que foi observado. 7. Calcule o percentual de álcool presente na mistura de hexano/álcool que você usou. Questionário: 1 - Uma molécula tão pequena como a água deveria ser um gás, explique por que a água é líquida à temperatura ambiente. 2 - Qualquer gás (polar ou apolar) se dissolve em água? Explique. 3 - Por que os compostos moleculares se encontram nos três estados físicos a temperatura ambiente? interações intermoleculares.19Prática 4: Ligações químicas e Prática 5: Soluções. Objetivo: • Preparar soluções a partir de materiais puros; • Realizar cálculos necessários para preparar soluções; • Determinar a concentração verdadeira de soluções aquosas de ácidos e base, a partir da titulação dessas soluções; • Efetuar diluição e mistura de soluções. Referências: BERNARDES, Ana Paula; C. MENDES, Carlos A. de. Química Geral Experimental: Licenciatura em Química. Duque de Caxias: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, 2012. 74 p. CRUZ, Roque; GALHARDO-FILHO, Emílio. Experimentos de Química: Em microescala, com materiais de baixo custo e do cotidiano. São Paulo: Livraria da Física, 2004. 112 p. PAWLOWSKY, Alda Maria et al. EXPERIMENTOS DE QUÍMICA GERAL. 2. ed. Curitiba: Departamento de Química da Universidade Federal do Paraná, 1996. 165 p. 20 Importante! Jamais adicione água a uma solução concentrada de ácido. Sempre adicione o ácido concentrado à água. A adição de água ao ácido libera uma grande quantidade de calor que pode fazer com que o ácido respingue para fora do frasco. Não descarte as soluções, pois serão reutilizadas. Leia até o final. 5.1 — Preparo de uma solução de HCl 0,2mol.L-1(Solução 1). 1. Calcule a quantidade de ácido clorídrico necessária para o preparo de 50 mL de uma solução 0,2mol.L-1, considerando os dados contidos no recipiente do reagente (densidade, percentual, e massa molar) 2. Mostre ao professor para confirmar seu cálculo antes de prosseguir. 3. Pipete dentro da capela, a quantidade de ácido calculada e transfira lentamente para um béquer de 50 mL contendo aproximadamente 10 mL de água destilada. 4. Caso haja aquecimento, espere a solução atingir a temperatura ambiente para continuar o procedimento. 5. Transfira a mistura para um balão volumétrico de 50 mL. 6. Adicione água destilada até atingir a marca do balão volumétrico. 5.2 — Diluição da solução 1 (Solução 2). 1. Transfira 10 mL da solução 1 para um béquer de 50 mL. 2. Adicione 15 mL de água destilada. 3. Forneça a concentração molar final. 4. Mostre ao professor para confirmar seu cálculo antes de prosseguir. 5.3 — Misturas de soluções de mesmo soluto. 1. Pipete 20 mL da solução 1 para um béquer de 50 mL. 2. Determinar o volume da solução 2 para obter uma solução 3 de HCl 0,15mol.L-1. 3. Mostre ao professor para confirmar seu cálculo antes de prosseguir. 4. Adicionar o volume encontrado no béquer. 5.4 — Preparo de uma solução de NaOH 0,1mol.L-1. 1. A partir da solução de hidróxido de sódio 6mol.L-1, calcule a quantidade necessária para o preparo de 50 mL de uma solução 0,1mol.L-1. 2. Mostre ao professor para confirmar seu cálculo antes de prosseguir. 3. Transfira o volume de base calculado para um béquer de 50 mL contendo aproximadamente 10 mL de água destilada. 4. Caso haja aquecimento, espere a solução atingir a temperatura ambiente para continuar o procedimento. 5. Transfira a mistura para um balão volumétrico de 50 mL com auxílio de um funil. 6. Adicione água destilada até atingir a marca do balão volumétrico. 5.5 — Mistura de soluções com solutos diferentes (com reação). 1. Faça uma mistura de 15 mL da solução de NaOH 0,1mol.L-1 com 15 mL da solução 1 (HCl 0,2mol.L-1) em um béquer de 100 mL. 2. Faça os cálculos para descobrir o número de mols e concentração molar de cada substância após a reação. 3. Calcule teoricamente e coloque no relatório qual o pH dessa solução. 4. Meça com uma fita de indicador de pH universal e compare com o valor calculado. 5.6 — Diluição de soluções. 1. Calcular a massa necessária para preparar 50 mL de 0,3mol.L-1 CuSO4 .5H2O. (Olhe a massa molar no frasco do reagente). 2. Mostre ao professor para confirmar seu cálculo antes de prosseguir. 3. Pese a massa calculada em um vidro de relógio. 4. Transferir para um béquer de 25 mL. Adicionar água o suficiente para solubilizar o sal (utilize um bastão de vidro para mexer). Prática 5: Soluções.21 5. Transfira para um balão volumétrico de 50 mL e adicionar água até a marca do balão. Repare na cor da solução. 6. Faça uma diluição em um tubo de ensaio de 1:5 de 1 mL dessa solução. E compare a cor das duas soluções. 7. Calcule a nova molaridade da solução diluída. 5.7 — Cálculo da concentração da solução amostra. 1. Monte o sistema de titulação (Imagem 1). Imagem 1 – Sistema de titulação. 2. Acrescente usando uma pipeta volumétrica, exatamente, 50mL de água destilada ao erlenmeyer 3. Adicione à mistura duas ou três gotas de solução alcoólica de fenolftaleína 1% (m/V). 4. Usando uma pipeta graduada, transferir uma amostra de 1 mL de ácido acético glacial para o erlenmeyer. 5. Carregar uma bureta com solução padronizada de NaOH 1mol.L-1. Durante o processo de titulação deve-se agitar o erlenmeyer para que a reação ocorra em toda a extensão da solução que está sendo titulada. 6. Abra vagarosamente a torneira da bureta para que, gota a gota, caia lentamente sobre a solução presenteno erlenmeyer, até observar a “viragem” do indicador (primeira mudança permanente de coloração). 7. Através do volume de NaOH consumido na reação, calcular a concentração da solução amostra. Prática 5: Soluções.22 Prática 6: Cinética química. Objetivo: • Analisar os fatores que influenciam a velocidade de uma reação química. Referências: BERNARDES, Ana Paula; C. MENDES, Carlos A. de. Química Geral Experimental: Licenciatura em Química. Duque de Caxias: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, 2012. 74 p. FLORENTINO, Ariovaldo de Oliveira; VALENTE, José Pedro Serra; PADILHA, Pedro de Magalhães. ROTEIROS DE AULAS PRÁTICAS: DISCIPLINA DE QUÍMICA GERAL. Botucatu: Universidade Estadual Paulista, 2013. 36 p. 23 6.1 — Efeito da concentração dos reagentes. 1. Em dois tubos de ensaio, coloque 0,5 mL de solução de tiossulfato de sódio 0,1M (Na2S2O3). 2. Faça os próximos procedimentos simultaneamente. 3. No tubo 1, adicione 0,5 mL de ácido clorídrico (HCl) 1M. 4. No tubo 2, adicione 0,5 mL de ácido clorídrico (HCl) 6M. 5. Observe o que acontece e comente sobre o motivo da diferença na velocidade da reação. 6.2 — A importância de se misturar os reagentes. 1. Em um béquer de 50 mL, misture 2,5 mL de uma solução 0,5M de ácido oxálico (H2C2 O4) com 2,5 mL de uma solução 6M de ácido sulfúrico (H2SO4) e mexa vigorosamente. 2. Separe dois tubos de ensaio e dívida em quantidades iguais a mistura acima nos dois tubos. 3. No tubo 1, adicione 0,5 mL de solução de permanganato de potássio (KMnO4) 0,005M. Tenha cuidado para adicionar cuidadosamente através de suas paredes internas, inclinando o tubo cerca de 45°, para evitar a mistura imediata das soluções. 4. No tubo 2, adicione 0,5 mL de solução de permanganato de potássio (KMnO4) 0,005M. Dessa vez faça uma adição direta, agitando a mistura. 5. Registre o tempo necessário para as soluções nos dois tubos de ensaio se tornem completamente incolores. 6.3 — Efeito do catalisador. ® 1. Separe dois béqueres e em cada um coloque 5 mL de água deionizada. 2. No béquer 1, adicione 0,5 mL de solução de ácido oxálico (H2C2O4) 0,5M e 1 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 6M, homogeneizando bem. Acrescente 0,25 mL da solução de permanganato de potássio (KMnO4) 0,1M. Agite e anote o tempo de descoramento da solução. 3. No béquer 2, adicione 0,5 mL de solução de ácido oxálico 0,5M, 1 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 6M e 3 gotas de solução de sulfato de manganês (MnSO4) 0,1M, homogeneizando bem. Acrescente 0,25 mL da solução de permanganato de potássio 0,1M. Agite e anote o tempo de descoramento da solução. 4. Faça o comparativo da velocidade da reação e diga quem é o catalisador. 6.4 — Efeito da temperatura. 1. Separe dois béqueres de 100 mL e coloque em cada um 5 mL de água destilada; 1,0 mL de solução ácido sulfúrico 6M e 0,5 mL de solução ácido oxálico 0,5M. 2. No béquer 1, meça a temperatura usando um termômetro e a anote. Adicione 0,25 mL de solução permanganato de potássio 0,1M e anote o tempo necessário para o descoramento da solução. 3. Coloque o béquer 2 na chapa de aquecimento e espere até registrar 30°C a mais que no bécher 1. Depois, adicione 0,25 mL de solução permanganato de potássio 0,1M e anote o tempo necessário para o descoramento da solução. 4. Faça o comparativo da velocidade da reação e diga como a temperatura influenciou no processo. 6.5 — Efeito da superfície de contato. 1. Coloque água até a metade de um béquer de 100 mL. 2. Coloque um pequeno pedaço de CaCO3 (mármore) em um tubo com saída lateral com a mangueira de látex acoplada. 3. Adicione 4 mL de água destilada e 2,5 mL de solução ácido clorídrico 1M ao tubo com saída lateral e tampe com a rolha. 4. Imediatamente, coloque a extremidade da mangueira de borracha mergulhada no béquer contendo água. Observe a geração de gás. Prática 6: Cinética química.24 5. Repita o procedimento trocando o pedaço de CaCO3 por CaCO3 em pó. (Deve-se adicionar aproximadamente a mesma quantidade em gramas do pedaço utilizado no procedimento 2). 6. Faça uma comparação dos resultados obtidos. 6.6 — Natureza dos reagentes. 1. Coloque em um tubo de ensaio, 0,5 mL de solução de permanganato de potássio (KMnO4) 0,1mol/L. 2. Adicione 1,5 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 2,0mol/L e em seguida 1,0 mL de sulfato de ferro(II) (FeSO4) 0,1mol/L. 3. Anote o tempo gasto para a mudança de coloração. 4. Em outro tubo de ensaio, coloque 0,5 mL de solução de permanganato de potássio (KMnO4) 0,1mol/L. 5. Adicione 1,5 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 2,0mol/L e em seguida 1,0 mL de oxalato de sódio (Na2C2O4) 0,125mol/L. 6. Anote o tempo gasto para a mudança de coloração. Prática 6: Cinética química. 25 Prática 7: Equilíbrio químico. Objetivo: • Demonstrar através de experimentos princípios básicos do equilíbrio químico. E de Le Chatelier; • Compreender de que forma os fatores influenciam o estado de equilíbrio. Referências: BERNARDES, Ana Paula; C. MENDES, Carlos A. de. Química Geral Experimental: Licenciatura em Química. Duque de Caxias: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, 2012. 74 p. FERREIRA, L.H.; HARTWIG, D.H. e ROCHA-FILHO, R.C. Algumas experiências simples envolvendo o princípio de Le Chatelier. Química Nova na Escola, n. 5, p. 28-31, 1997. PATERNO, Leonardo Giordano et al. Laboratório de Química Geral Experimental: ROTEIRO DE EXPERIMENTOS. Brasília: Universidade de Brasília, 2015. 69 p. 26 7.1 — Equilíbrio ácido forte-base forte de indicadores. 1. Em um tubo de ensaio, adicione 3 mL de água deionizada. 2. Adicione uma gota de alaranjado de metila. 3. Com um conta gotas, pingue 2 gotas de HCl 1M e observe a mudança na coloração. 4. Adicione 4 gotas de NaOH 1M e observe a mudança na coloração. 5. Repita o experimento substituindo o alaranjado de metila por fenolftaleína. 6. Interprete os resultados através dos dois indicadores. 7.2 — O equilíbrio dicromato/cromato em solução aquosa. 1. Em um tubo de ensaio, adicione 1 mL de cromato de potássio (K2CrO4) 1M. 2. Com um conta gotas, adicione várias gotas de ácido sulfúrico (H2SO4) 2M até observar uma mudança. 3. Adicione então, várias gotas de hidróxido de sódio (NaOH) 6M, mexendo continuamente, até observar uma nova mudança. 4. Interprete os resultados. 7.3 — Equilíbrio de soluções saturadas. 1. Em um béquer de 50 mL, adicione 10 mL de água destilada. 2. Adicione cloreto de sódio (NaCl) sólido até que comece o surgimento de precipitado. Agite bem até que se tenha certeza de que a solução ficou saturada. 3. Em seguida, com um funil e um papel de filtro, filtre a solução saturada de cloreto de sódio recolhendo em outro béquer. 4. Quando terminar de filtrar, adicione 5 mL de ácido clorídrico 1M. Se não formou precipitado, adicione mais 2 mL do ácido. 5. Comente sobre o motivo da precipitação. Prática 7: Equilíbrio químico. 7.4 — Equilíbrio com íon complexo. 1. Prepare dois tubos de ensaio, em uma estante adequada. 2. Coloque, em cada tubo 1 mL de solução de sulfato de cobre(II) 0,2mol/L. 3. Adicione no tubo 2, ácido clorídrico (HCl) concentrado (na capela), gota a gota, até não observar mais mudanças aparentes (cerca de 10 gotas). 4. Comente sobre as mudanças observadas em termos de equilíbrio. 7.5 — Equilíbrio ácido fraco-base fraca. 1. Separe dois tubos de ensaio e adicione em cada um 1 mL de ácido acético (CH3COOH) 0,1M. 2. Acrescente uma gota de alaranjado de metila em cada tubo. Observe e registre a cor. 3. Em um dos tubos de ensaio adicionar poucas gotas de cada vez de acetato de sódio (NaCH3COO) 1M, agitando. 4. Compare e registre as cores nos dois tubos de ensaio, explicando suas observações em termos de equilíbrio. 7.6 — Equilíbrio de Ionização do sódio. 1. Adicione 0,5 mL de hidróxido de sódio 0,1M a cerca de 50 mL de água contidos em um béquer de 100 mL. 2. A seguir, adicione 3 gotas da solução de fenolftaleína e observe a cor rosa, indicativa de solução básica. 3. Adicione pitadas de bicarbonato de sódio, agite e observe o que ocorre. 7.7 — Equilíbriode Ionização da amônia. 1. Adicione 3 gotas de hidróxido de amônio 0,1M a cerca de 1 mL de água contidos em um tubo de ensaio. 2. A seguir, adicione 1 gotas da solução de fenolftaleína e observe a cor rosa indicativa de pH básico. 3. Com o auxílio de uma pinça de madeira, aqueça o tubo na chama de uma lamparina. Observe o que ocorre. 27 4. Logo após, coloque o tubo de ensaio no banho de gelo e observe o que ocorre. 7.8 — Equilíbrio envolvendo Íons complexos de Cobalto(II). 1. Em um tubo de ensaio adicione 0,5 mL de cloreto de cobalto(II) hexahidratado. 2. A seguir, adicione 0,5 mL de ácido clorídrico 6M. 3. Com o auxílio de uma pinça de madeira, aqueça o tubo na chama de uma lamparina. Observe o que ocorre. 4. Logo após, coloque o tubo de ensaio no banho de gelo e observe o que ocorre. Questionário: 1 - O que acontece com o pH e com o equilíbrio químico de autoprotólise da água quando gotas de ácido forte são adicionadas? 2 - Qual o efeito da adição de ácido forte ao sistema CH3COOH/CH3COO-? 3 - Como é o comportamento dos ácidos fracos e fortes no equilíbrio de ionização? Explique. Prática 7: Equilíbrio químico. 28 Prática 8: Termoquímica. Objetivo: • Determinar o calor de uma reação; • Averiguar o calor envolvido em uma reação. Referências: BARROS, H. L. C. Processos endotérmicos e exotérmicos: uma visão atômico molecular. Química Nova na Escola, São Paulo, v. 31, n. 4, p. 241-245, 2009. BERNARDES, Ana Paula; C. MENDES, Carlos A. de. Química Geral Experimental: Licenciatura em Química. Duque de Caxias: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, 2012. 74 p. E. F. Mortimer & L. O. Amaral, “Quanto mais quente melhor: calor e temperatura no ensino de termoquímica”, QNEsc, 7 (1998): 30-34. 29 8.1 — Entalpia de reações heterogêneas: reação do Alumínio (Al) com NaOH(L). 1. Meça na pipeta graduada, 2 mL da solução de hidróxido de sódio 10% e coloque-a em um tubo de ensaio. 2. Insira um termômetro e anote a temperatura do líquido antes da reação. 3. Adicione um pedaço (cerca de 0,10 g) de “papel de alumínio”, amassado em forma de uma bolinha. 4. Meça a temperatura a cada 30 segundos nos próximos 5 minutos. 5. Construa um gráfico temperatura x tempo com seus dados 6. Observe as mudanças químicas, descrevendo-as e apresentando a equação correspondente. 8.2 — Calor de dissolução do NaOH(S). 1. Pese cuidadosamente cerca 0,8 g de NaOH(S). 2. Meça 4 mL de água destilada e adicione em um béquer. 3. Meça a temperatura da água antes de adicionar NaOH(S). 4. Transfira o NaOH(S) e agite a mistura cuidadosamente para a completa dissolução. 5. Faça leituras da temperatura durante 4 minutos em intervalos de 30 segundos, atentando para o valor máximo estabilizado. 6. Construa um gráfico temperatura x tempo com seus dados. 7. Calcule o calor envolvido no processo usando a equação Q=mCΔT, onde m é a massa da solução, C é o calor específico e ΔT a variação da temperatura (final-inicial). Considere o calor específico desta solução de 0,98 cal. g-1.ºC-1. 8.3 — Reação exotérmica. Importante! Não aproxime o rosto da reação. 1. Na capela, adicione uma pequena porção de permanganato de potássio em um cadinho. 2. Em seguida, adicione algumas gotas de glicerina ao permanganato de potássio. OBS: Caso nada ocorra, refaça adicionando 3 gotas de ácido sulfúrico concentrado Prática 8: Termoquímica. 3. Se for necessário, com a ponta da espátula mexa a mistura levemente. Observe o que ocorre. Mostre a equação da reação. (Caso nada ocorra, refaça adicionando 3 gotas de ácido sulfúrico concentrado ao permanganato antes de adicionar a glicerina). 8.4 — Reação endotérmica. 1. Adicione 4 mL de água destilada em um tubo de ensaio. Meça a temperatura da água. 2. Em seguida, adicione na água cerca de 1g de cloreto de amônio. Agite a mistura cuidadosamente para a completa dissolução. 3. Faça leituras durante 4 minutos em intervalos de 30 segundos da temperatura. 4. Construa um gráfico temperatura x tempo com seus dados. 8.5 — Condições para que a água entre em ebulição. 1. Monte um sistema para aquecimento de água num béquer (Imagem1). Imagem 1 – Sistema de aquecimento. 2. Coloque um tubo de ensaio contendo água dentro do béquer com água, de modo que o tubo de ensaio não encoste nas paredes ou no fundo do bécher. 3. A temperatura da água dentro do tubo de ensaio atinge a mesma temperatura da água do béquer? 4. A água contida no tubo entrará em ebulição? Explique o observado. Questionário: 1 - Por que quando adicionamos água gelada em um recipiente ele começa a “suar”? 30 Prática 9: Oxirredução. Objetivo: • Compreender na prática os efeitos das reações de oxirredução. Referências: BRAATHEN, Per Christian. Hálito culpado: o princípio químico do bafômetro. Química Nova na Escola, [S.L.], v. 5, p.3-5, maio 1997. FARIA, Dalva D. A. et al. Limpando Moedas de Cobre: Um Laboratório Químico na Cozinha de Casa. Química Nova na Escola, [S.L.], v. 38, n. 1, p.20-24, 2016. FRANCISCO JUNIOR, Wilmo Ernesto; DOCHI, Roberto Seiji. Um experimento simples envolvendo óxido-redução e diferença de pressão com matérias do dia-a dia. Química na Escola, [S.L.], v. 23, p.49-51, maio 2006. PALMA, Maria Helena Cunha; TIERA, Vera Aparecida de Oliveira. Oxidação de metais. Química Nova na Escola, [S.L.], v. 18, p.52-54, nov. 2003. 31 9.1 — Oxidação em diferentes soluções. 1. Separe 5 tubos de ensaio e enumere-os de 1 a 5. 2. Em cada tubo, coloque um prego sem sinal de oxidação, cuidadosamente para que não danifique a vidraria. 3. Em seguida, coloque as soluções indicadas abaixo em cada tubo numerado até submergir o prego. 4. Tubo 1 - Água da torneira, 3 mL. 5. Tubo 2 - Ácido clorídrico 1M, 3 mL. 6. Tubo 3 - Hidróxido de sódio 1M, 3 mL. 7. Tubo 4 - Solução de cloreto de sódio 0,1M, 3 mL. 8. Tubo 5 - Sulfato de cobre(II) 0,1M, 3 mL. 9. Aqueça todos os tubos por 10 minutos. 10. Observe o que acontece e explique o motivo de qualquer mudança por meio de equações estequiométricas. 9.2 — A química do bafômetro. Importante! Tenha cuidado ao assoprar o tubo de ensaio, procure não entrar em contato direto com dicromato de potássio. 1. Em um tubo de ensaio, adicione 0,5 mL de dicromato de potássio 0,1M e 2 mL de ácido sulfúrico 6M. 2. Com o auxílio de um canudo assopre a substância contida no tubo de ensaio e observe. Ocorreu alguma alteração? 3. Em seguida, use o sistema já montado (Imagem 1) para assoprar vapor alcoólico dentro do tubo de ensaio. Imagem 1 – Sistema com vapor alcoólico. 4. Ocorreu alguma alteração? Explique. Prática 9: Oxirredução. 9.3 — Reação de oxirredução. 1. Colocar 10 mL da solução de sulfato de cobre(II) 0,1mol/L em um béquer de 50 mL e, a seguir, um pedaço de palha de aço. 2. Agite o béquer e observe até a solução tornar-se incolor. 3. Se ainda houver coloração azulada, adicione mais palha de aço. 4. Depois que a solução ficar completamente incolor, tire a palha de aço e filtre a solução. 5. A solução filtrada adicione 1 mL de hidróxido de sódio (NaOH) 1M. 6. Observe durante aproximadamente 5 minutos, atentando para as cores que forem surgindo. 7. Escreva as semi-reações de oxidação e redução. Diga quem são os agentes oxidantes e agentes redutores. 9.4 — Reação de oxirredução. 1. Em um tubo de ensaio adicione 0,5 mL de KMnO4 0,1M. 2. Adicione no tubo de ensaio 1,0 mL de peróxido de hidrogênio 3%. 3. Explique o ocorrido em termos de reação de oxirredução. 9.5 — Reação de oxirredução. 1. Em um tubo de ensaio, coloque 0,5 mL de solução de permanganato de potássio 0,1M. 2. Coloque 1 mL de solução de ácido acético 0,3M no mesmo tubo. 3. Coloque 1 mL de peróxido de hidrogênio 3% no mesmo tubo e observe. Explique o ocorrido em termos de reação de oxirredução. 9.6 — O prego que “sangra”. 1. Em um béquer de 50 mL adicione 10 mL de água deionizada e 1 mL de peróxido de hidrogênio 3%. 2. Adicione 2,5 mL de tiocianato de potássio 0,1M e 0,5 mL de ácido clorídrico concentrado. 3. Quando a solução estiver pronta, coloque um prego totalmente imersono fundo do bécher. Explique o ocorrido em termos de reação de oxirredução. 32 Prática 10: Eletroquímica. Objetivo: • Eletrolisar as soluções e investigar a natureza dos produtos da eletrólise, cátodo e ânodo. Referências: MERÇON, Fábio; GUIMARÃES, Pedro Ivo Canesso; MAINIER, Fernando Benedito. Corrosão: Um exemplo usual de fenômeno químico. Química Nova na Escola, [S.L.], v. 19, p.11-14, maio 2004. SARTORI, Elen R. et al. Construção de Uma Célula Eletrolítica para o ensino de eletrólise a partir de materiais de baixo custo. Química Nova na Escola, [S.L.], v. 35, n. 2, p.107-111, maio 2013. 33 10.1 — Eletrólise com eletrodo de grafite. 1. Com o auxílio do suporte universal, garras e mufas, prenda firmemente um tubo em U. 2. Em seguida, adicione sulfato de potássio 1M até quase preencher o recipiente e 6 gotas de azul de bromotimol (3 gotas em cada extremidade do tubo). 3. Ligue dois eletrodos de grafite aos polos de uma fonte contínua. 4. Coloque os eletrodos imersos no tubo em U, um em cada extremidade. 5. Aguarde alguns minutos, observe e explique o ocorrido. 6. Repita o mesmo procedimento com as seguintes substâncias: cloreto de sódio 1M + 6 gotas de fenolftaleína; cloreto de estanho 1M. 10.2 — Eletrólise de solução de CuSO4 com cobre. 1. Repita o mesmo procedimento dos ensaios 1.1, utilizando CuSO4 0,5M e moedas de cobre como eletrodos. 2. Se necessário, substitua o tubo em U por um bécher largo, tomando cuidado para que os polos fiquem afastados um do outro. 3. Observe durante 15 minutos o que acontece. 10.3 — Metal de sacrifício. 1. Em um bécher de 50 mL, coloque 10 mL de ácido clorídrico 1M. 2. Amarre um pedaço de prego, sem vestígio de oxidação, em um pedaço de magnésio metálico. 3. Para amarrá-los utilize um fio de cobre e certifique-se de que os metais estão em contato um ao outro. 4. Coloque os metais no fundo do bécher por alguns minutos e observe. Prática 10: Eletroquímica. Questionário: 1 - Qual é a evidência que na pilha há movimento de elétrons entre os metais? 2 - Qual o tipo de transformação de energia que ocorre nas pilhas? E na eletrólise? 3 - Através de uma eletrólise da água é possível obter quais gases? 34