Estudo de Algumas Propriedades do carbono e seus compostos

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
LICENCIATURA EM QUÍMICA
QUIMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL I
TURMA: 2015.1
Graduandas: Íngrede F. Silva e Regina Morais
Professor: Tancredo Fontineles
Entrega:29/07/2015
Estudo de Algumas Propriedades do Carbono e Seus Compostos
Introdução
De acordo com J. D Lee (1999), 
O carbono está onipresente na natureza. É um constituinte essencial de toda a matérias viva, como proteínas, carboidratos e gorduras. O dióxido de carbono é fundamental na fotossíntese e é liberado na respiração. A Química Orgânica se dedica ao estudo da química dos compostos de carbono. Compostos inorgânicos de carbono produzidos em larga escala incluem o negro de fumo, coque, grafita, carbonatos, dióxido de carbono, monóxido de carbono (como gás combustível), uréia, carbeto de cálcio, cianamida de cálcio e dissulfeto de carbono. Há um grande interesse em torno de compostos organometálicos, carbonilas e complexos com ligações π. (LEE, 1999).
O carbono é um dos elementos mais importantes da tabela períodica e o mais importante do seu grupo. Abaixo, algumas características desse elemento são essencial:
Figura 1. Características do Carbono. Fonte: http://www.qnesc.sbq.org.br/online/qnesc05/elemento.pdf.
Lavoisier nomeou o Carbono a partir do latim Carbo (carvão) em 1789. No mesmo ano, os cientistas A.G. Werner e D.L.G Harsten, nomearam o grafite ( que significa 'escrever' em grego) para uma das formas alotrópicas do carbono. Segundo Eduardo Pelxoto (1997), 
Embora conhecido de longa data, o carbono só veio a ser reconhecido como elemento químico aos poucos e pelo trabalho de muitos pesquisadores, ao longo da história da humanidade, e definitivamente com os trabalhos de R.-A.-F. de Réaumur, H.-L. Duhamel du Monceau, C.W. Scheele, C.-L. Berthollet, A.-L. Lavoisier e outros... Existe em pelo menos sete formas alotrópicas: grafite (alfa e beta), diamante, lonsdaleíta (diamante hexagonal), caoíta, carbono (VI) e os fulerenos. (PELXOTO, 1997).
Ainda segundo Eduardo Pelxoto (1997), “existem porém outras formas de carbono que são amorfas, ou que possuem um baixo grau de cristalinidade; entre estas estão o negro de fumo (usado em pneus, tintas, papel carbono etc.), o carvão comum (de uso doméstico como combustível em churrasqueiras, na fabricação de filtros etc.)”. Cada um destes materiais tem um conjunto específico de propriedades físico-químicas.
2- Objetivo:
Verificar algumas propriedades químicas e físicas do carbono e de alguns de seus compostos;
3- Procedimentos Experimentais:
3.1- Materiais e Reagentes:
Béquer 50 mL;
Espátula;
Balança Analítica;
Tesoura;
Lixa;
Proveta 100 mL;
Vidro de relógio;
Funil;
Bastão de vidro;
Kitassato com rolha de borracha;
Magueira fina (aproximadamente 50 cm);
Cápsula de Porcelana;
Pipeta graduada;
Papel de filtro;
2 Erlenmeyers 250 mL com rolha de borracha;
Pinça Metálica;
Carvão ativado;
Refrigerante do tipo Fanta;
Fósforos;
Água destilada;
Ácido Sulfúrico concentrado;
Sacarose;
Carbonato de Cálcio;
Azul de Bromotimol;
Ácido Clorídrico;
Hidróxido de Sódio;
Hidróxido de Cálcio;
Fita de Magnésio.
3.2- Procedimentos Realizados:
PARTE I
Foi medido 1 mL de uma solução concentrada de H2SO4 e adicionada a uma cápsula de porcelana que continha 1, 02g de sacarose. A mistura foi observada por alguns minutos. 
PARTE II
Em um béquer contendo 10 mL de refrigerante do tipo Fanta, foi adicionado 1 g de carvão ativado. A mistura foi agitada e posteriormente filtrada utilizando funil e papel de filtro.
PARTE III
Foi preparado um gerador de CO2 utilizando um kitassato, rolha de borracha e mangueira fina, como demonstra a figura abaixo:
Figura 2. Gerador de CO2. Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfANcAI/propriedades-carbono.
Foi adicionado ao kitassato 10,043 g de CaCO3. Em um béquer com 50 mL de água destilada, foram adicionadas algumas gotas de azul de bromotimol e uma pequena quantidade de hidróxido de sódio, apenas o suficiente para a solução mudar a coloração. Ao kitassato contendo CaCO3, foi adicionado 45 mL de uma solução de HCl (1 M). O kitassato foi fechado rapidamente com uma rolha de borracha e a outra extremidade da mangueira foi colocada no béquer, fazendo a solução borbulhar.
PARTE IV
Adicionou-se mais ácido ao kitassato para obter mais gás, que foi coletado em dois erlenmeyers fechados com a rolha de borracha. Em um erlenmeyer, foi introduzido um fósforo acesso e em outro, um pedaço de fita de magnésio (que foi lixada), acessa.
4- Resultados e Discussão:
Qual é o principal produto da reação entre o ácido sulfúrico e sacarose? Explique o fênomeno observado.
Podemos representar a reação entre o H2SO4 e sacarose através da equação química (1) abaixo:
 (1)
O principal produto da reação é o carbono (carvão). na cápsula de porcelana contendo açúcar, houve a mudança de cor devido à desidratação causada pelo ácido, conforme a mostra a Figura 3.
Figura 3. Desidratação da sacarose pelo ácido sulfúrico.
Cite duas outras aplicações para o carvão ativado:
Na Parte II deste experimento, o refrigerante colorido (Fanta) ao entrar em contato com o carvão ativado e ser filtrado, perdeu a sua coloração, tornando-se incolor. Segundo J. D Lee (1999), “o carvão ativado tem uma enorme área superficial, sendo usado para alvejar o açúcar e muitos produtos químicos. É também usado como absorvedor de gases venenosos em máscaras contra gases, como filtros no tratamento de águas residuais e como catalisador em algumas reações”.
Sugira alguma explicação para o fenômeno observado na filtração do refrigerante utilizando carvão ativado.
Como o carvão ativado é utilizado como agente de filtração, é possível que ele tenha filtrado os produtos químicos responsáveis pela coloração (corantes) do refrigerante (Figura 4).
Figura 4. Refrigerante do tipo fanta após a filtração com o carvão ativado.
Como se explica a variação de cores observadas nas soluções?
	
O azul de bromotimol é um indicador, na qual uma solução básica fica azul e uma solução ácida fica amarelo, assim a solução antes do borbulhamento de CO2 era azul, básica pois continha NaOH (Figura 5) e deveria ficar amarela após a reação da solução com o CO2, porém não houve produção de CO2 suficiente no experimento para que isso ocorresse.
Figura 5. Solução de NaOH com azul de bromotimol.
Escreva a reação que descreve a reação no item 7:
 (2)
Escreva as equações e compare as reações dos dois seguintes óxidos com água: MgO e CO2.
 (3)
 (4)
Na equação (3) nota-se a formação de uma base e na equação (4) de um ácido.
Você utilizaria um extintor que produzisse CO2 para apagar um incêndio em uma fábrica de magnésio? Explique.
Não usaria, pois, incêndios pirofosfóricos, tais como sódio, potássio, magnésio, titânio, zircônio e incêndios que envolvam hidratos de metais, não podem ser extintos com gás carbônico porque podem reagir com o CO2 no caso do magnésio formando óxido de magnésio e carbono.
Escreva a equação que descreve a reação entre o magnésio e o dióxido de carbono.
 (5)
Na reação de CO2 com a fita de magnésio acessa e entre CO2 e o fósforo acesso, houve o apagamento da chama. 
5- Conclusão:
A parte III do experimento não teve resultado satisfatório, já que a reação não produziu CO2 suficiente para tornar a solução ácida e de coloração amarelada como esperado. Mas como as outras etapas do experimento, foi possivel estudar e observar na prática caracteriscas do carbono e dos seus compostos.
6- Referências:
PELXOTO, E, M, A. Carbono. Revista Química Nova na Escola. N º E. 1997. pág.34. Disponível em < http://www.qnesc.sbq.org.br/online/qnesc05/elemento.pdf> Acesso em 19 de julho de 2015.
LEE, J.D. Química Inorgânica não tão Concissa. 5º ed. Editora Blucher. 1999. Pg. 202, 203.