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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA E INORGÂNICA BACHARELADO EM FARMÁCIA QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA EVIDÊNCIAS DE REAÇÃO Aluno: Igor Lima Soares Matrícula: 375510 Profa.: Elenir Ribeiro FORTALEZA, 2015 2 Sumário 1. Objetivos.....................................................................................................3 2. Procedimentos e Resultados....................................................................4 2.1. Mudança de Cor..............................................................................4 2.2. Formação de Precipitado...............................................................4 2.3. Liberação de gás............................................................................6 2.4. Propriedades químicas de um composto.....................................7 3. Considerações Finais...............................................................................10 4. Referências Bibliográficas.......................................................................11 3 1. Objetivos A partir de evidências experimentais concluir sobre a ocorrência de reação química; Identificar tipos de precipitado; Identificar a solução X. 4 2. Procedimentos e Resultados Observação: Durante todo o procedimento experimental foram utilizados apenas 1,0 mL de cada reagente. 2.1. Mudança de Cor: Esta etapa do experimento tinha como intuito, perceber uma das características que evidenciam uma reação química: a mudança de cor. Em um tubo de ensaio foram misturadas as soluções 0,2 mol L-1 de CuSO4 que apresentava cor azul clara e 0,2 mol L-1 de Fe2(SO4)3 que possuía coloração amarronzada, após a combinação o sistema adquiriu a cor verde, o que indica que não houve reação tendo em vista que a cor final apresentada é apenas a combinação das cores do reagentes. A reação não ocorreu, pois ocorre a existência do mesmo ânion poliatômico (SO4) nos reagentes envolvidos não permitiu a interação eletrônica. O procedimento foi repetido, porém, utilizando-se CuSO4 0,2 mol L-1 que apresentava cor azul clara e NH₄OH 3 mol L-1 que era incolor, após a combinação dos reagentes, foi possível notar duas evidências de reação: o sistema adquiriu cor azul escura e notou-se a formação de precipitado (hidróxido de cobre). A equação química balanceada que exibe o processo descrito anteriormente é: CuSO4(aq) + 2NH4OH(aq) (NH4)2SO4(aq) + Cu(OH)2(s)↓ 2.2. Formação de Precipitado: Foram misturados em um tubo de ensaio HCl 1 mol L-1 e AgNO3 0,1 mol L-1, após a reação foi possível notar a formação de precipitado de cor branca do tipo granular pois o sistema possuía partículas sólidas irregulares e estas apresentavam sedimentação fácil. A equação química que resume o processo é a seguinte: 5 HCl(aq) + AgNO3(aq) AgCl(s)↓ + HNO3(aq) Em seguida o procedimento foi repetido, utilizando-se os seguintes pares de reagentes: BaCl2 0,1 mol L-1 e H2SO4 1 mol L-1 , após a reação foi possível notar a formação de precipitado de cor branca do tipo finamente dividido pois o sistema apresentava partículas sólidas extremamente pequenas que levavam longo tempo para sedimentar. A equação química que descreve o processo é a seguinte: BaCl2(aq) + H2SO4(aq) BaSO4(s)↓ + 2HCl(aq) Na reação entre MgCl2 1 mol L-1 e NaOH 3 mol L-1, foi possível notar a formação de precipitado de cor branca do tipo coloidal gelatinoso devido a formação de uma massa com aspecto de gelatina, de rápida formação e compacta. A equação química a seguir sintetiza o processo realizado: MgCl2(aq) + 2NaOH(aq) Mg(OH)2(s) ↓ + 2NaCl (aq) Na reação entre Na2S2O3 0,1 mol L-1 e H2SO4 1 mol L-1, foi possível notar a formação de precipitado de cor amarelada do tipo coloidal finamente dividido pois este era composto por partículas de difícil sedimentação. A equação química a seguir sintetiza o procedimento realizado: Na2S2O3(aq) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq) + S(s) ↓ + SO2(g) + H2O(l) Os dados obtidos nesta etapa foram sintetizados na tabela abaixo: 6 Tabela 1. Formação de precipitado Cor do precipitado Tipo de Precipitado Velocidade de sedimentação HCl 1 mol L-1 + AgNO3 0,1 mol L-1 Branco Granular Rápida BaCl2 0,1 mol L-1 + H2SO4 1 mol L-1 Branco Finamente dividido Lenta MgCl2 1 mol L-1 + NaOH 3 mol L-1 Branco Coloidal tipo gelatinoso Rápida Na2S2O3 0,1 mol L-1 e H2SO4 1 mol L-1 Amarelado Coloidal finamente dividido Lenta 2.3. Liberação de gás: Inicialmente, foram misturados em um tubo de ensaio NaHCO3 0,2 mol L-1 e HCl 1 mol L-1 , logo ocorreu uma pequena liberação de gás (CO2) evidenciado pela leve liberação de bolhas no sistema, de acordo com a equação química abaixo: NaHCO3(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g) ↑ Posteriormente, foram adicionados em um tubo de ensaio Mg(s) e HCl 1 mol L-1 , houve então uma reação imediata com liberação de gás hidrogênio (H2) evidenciada pela formação de bolhas no sistema e liberação de calor evidenciada pelo aumento de temperatura do tubo de ensaio, o que caracteriza a reação como exotérmica. A equação química a seguir exibe a reação ocorrida: Mg(s) + 2 HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) ↑ 7 2.4. Propriedades químicas de um composto: Foram realizadas uma série de testes para verificar as propriedades químicas do sulfato de cobre (CuSO4), sulfato de ferro (III) Fe2(SO4)3, cloreto de magnésio (MgCl2), hidróxido de sódio (NaOH) e carbonato de sódio (Na2CO3). Primeiramente essas substâncias foram adicionadas a um tubo de ensaio e posteriormente, cada uma destas foi combinada com ácido sulfúrico (H2SO4) 1 mol L-1. As mudanças observadas foram registradas e organizadas na Tabela 2. Posteriormente, o procedimento acima foi repetido utilizando-se como segundo reagente NH4OH 3 mol L-1, as mudanças percebidas foram também registradas na Tabela 2. Na bancada havia uma substância X, desconhecida. Esta poderia ser identificada como uma das substâncias que foram utilizadas nos procedimentos anteriores (sulfato de cobre (CuSO4), sulfato de ferro (III) Fe2(SO4)3), cloreto de magnésio (MgCl2), hidróxido de sódio (NaOH) e carbonato de sódio (Na2CO3). A substância X foi adicionada a dois tubos de ensaio e então foram adicionados os reagentes H2SO4 1 mol L-1 e NH4OH 3 mol L-1 em cada um destes. Os resultados foram observados e registrados na Tabela 2. 8 Tabela 2. Propriedades químicas de um composto: Ácido sulfúrico (H2SO4) 1 mol L-1 Hidróxido de amônio (NH₄OH) 3 mol L-1 Sulfato de cobre (CuSO4) 0,5 mol L-1 _ Formação de precipitado (Granular – Cor: branco) Sulfato de ferro (III) Fe2(SO4)3 0,2 mol L-1 _ Formação de precipitado (Granular – Cor: marrom). Cloreto de magnésio (MgCl2) 1 mol L-1 _ Formação de precipitado (Coloidal Gelatinoso). Hidróxido de sódio (NaOH) 3 mol L-1 Aumento de temperatura e liberação de gás - Carbonato de sódio (Na2CO3) 1 mol L-1 Intensa liberação de gás _ Amostra X _ Formaçãode precipitado (Coloidal Gelatinoso). Para o ácido sulfúrico (H2SO4) 1 mol L-1, ocorreram as seguintes reações químicas balanceadas: 2NaOH(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) +2H2O(l) Na2CO3(aq) + H2SO4(aq) → H2O(l) + CO2(g) + Na2SO4(aq) Para o hidróxido de amônio (NH₄OH) 3 mol L-1, ocorreram as seguintes reações: 9 CuSO4(aq) + 2NH₄OH(aq) → (NH4)2SO4(aq) + Cu(OH)2(s) ↓ Fe2(SO4)3(aq) + 6NH4OH(aq) → 3(NH4)2SO4(aq) + 2Fe(OH)3(s) ↓ MgCl2(aq) + 2NH₄OH(aq) → 2NH₄Cl(aq) + MgOH2(s) ↓ Com base nos dados obtidos na tabela e observando-se as equações químicas representadas acima, pode-se concluir que a amostra X é o cloreto de magnésio (MgCl2), pois a maneira como este reage ao se misturar com os reagentes ácido sulfúrico (H2SO4) 1 mol L-1 e hidróxido de amônio (NH₄OH) 3 mol L-1 foi exatamente igual a da amostra desconhecida. 10 3. Considerações Finais A partir da realização do todo o procedimento experimental pode-se constatar que existem várias evidências observáveis macroscopicamente capazes de auxiliar na identificação da ocorrência de reações químicas. A etapa “Mudança de Cor” é bem útil para explanar que se devem tomar precauções no momento de afirmar que as mudanças de cor são evidências conclusivas de ocorrência de reação química, pois pode apenas ter ocorrido uma combinação das cores dos reagentes, logo é interessante buscar outros indícios como formação de precipitado, liberação de gás, liberação de calor, etc. Foi possível observar durante “Formação de Precipitado” e “Propriedades químicas de um composto” que, geralmente, é possível efetuar uma boa classificação de tipo de precipitado, pois estes seguem características bem definidas, de forma que durante essas etapas não foi possível encontrar dentre os precipitados algum que pudesse se enquadrar no tipo cristalino. Ainda em relação a “Propriedades químicas de um composto” foi possível identificar, após a análise do padrão de resultados obtidos em decorrência da combinação de diferentes reagentes, que a “Amostra X” se tratava do cloreto de magnésio (MgCl2). Observa-se então que as propriedades químicas de um composto podem ser usadas na identificação de elementos e compostos, o que pode ser útil em diversas áreas, como nas ciências forenses, por exemplo. 11 4. Referências Bibliográficas Universidade Federal do Ceará - Manual de Laboratório 2015.2 – Química Geral e Inorgânica – Prática N° 02. BROWN, T L.; H. E.; BURSTEN, B. E; BURDGE, J. R. Química, a ciência central. 9. Ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. KOTZ, J. C., TREICHEL JR, P. M.;WEAVER, G. C. Química Geral e Reações Químicas, Vol 2. 6ª. ed. São Paulo:Cengade Learning, 2010. ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5ª.ed. Porto Alegre: Bookman, 2011. Masterton , W. L., Slowinski, J. E, Stanitski, C.L. Princípios de Química. 6ª.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014.
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