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Reações em Solução Aquosa e Teste de Cor da Chama de Cátions Metálicos Parte I - Reações em Solução Aquosa e Análise Qualitativa Introdução Introdução O experimento que iremos realizar hoje envolve um assunto central em química: a transformação de substâncias por meio de reações químicas. Mais especificamente, trataremos de reações em meio aquoso, que representam um conjunto muito abrangente e importante de reações ligadas a processos industriais e bioquímicos. As reações químicas são processos em que uma ou mais substâncias, denominadas reagentes, são convertidas em outras substâncias denominadas produtos. Quando os reagentes interagem entre si, ocorre um rearranjo de átomos, formando novas substâncias com propriedades diferenciadas das dos reagentes iniciais. A ocorrência de reações químicas pode ser indicada por evidências que permitem distinguir os estados final e inicial de um sistema, tais como: - Formação de precipitado1, - mudança de cor2, - desprendimento de gases3,4, e liberação ou absorção de calor, entre outras. O experimento tem como objetivo introduzir algumas técnicas de análise qualitativa e os tipos mais comuns de reações em meio aquoso, incluindo reações de precipitação, reações ácido-base, reações com desprendimento de gás, etc. Material ● Tubos de ensaio ● Soluções para teste ● Pipetas Procedimento Sobre a bancada haverá vidrarias e soluções disponíveis para o seu grupo de trabalho. Toda a vidraria deve ser lavada convenientemente antes e depois de ser utilizada. A lavagem inicial deve ser feita com água e detergente (quantidade mínima), seguida de enxágue com água de torneira em abundância e depois com água destilada. As lavagens subsequentes devem ser feitas apenas com água (sem detergente), uma vez que as soluções que serão utilizadas são aquosas. Guarde bem esta relação: para cada litro de água destilada gastam-se 70 litros de água tratada. Embora o IQ recupere esta água, gasta-se também uma considerável quantidade de energia. Sempre pense nisto ao utilizar água destilada para limpeza. Sobre a bancada estará disponível um conjunto de cinco soluções, que serão combinadas duas a duas, utilizando-se um volume aproximado de 1 mL de cada solução. As soluções devem ser transferidas para os tubos de ensaio, com o auxílio das pipetas que estão ao lado de cada frasco. Atenção para não misturar pipetas de reagentes diferentes. Observe atentamente o que ocorre quando as soluções são misturadas, considerando as evidências de ocorrência de reações químicas: formação e tipo de precipitado, absorção ou liberação de calor, turvação, formação de gases, mudanças de cor, aparecimento de odores, etc. Anote adequadamente os resultados observados no seu caderno de laboratório e depois na tabela contida na folha de relatório. Anotar adequadamente significa escolher uma forma que facilite a visualização dos dados e a sua posterior utilização por você e seu colega. Pense nisso e discuta com seu colega de grupo a melhor forma de fazer isto. Após concluir essa etapa da aula, você receberá uma amostra “não identificada”, mas que é uma das cinco anteriores. Anote o número da amostra desconhecida que você recebeu e identifique-a utilizando um procedimento parecido ao utilizado anteriormente. Ao final da aula você receberá a relação dos cinco reagentes, entretanto, você não saberá qual é o quê. Links das imagens 1 - Reação de ´precipitação 2 - Reação com mudança de cor 3 -Liberação de Gás 4 - Efervescência Bibliografia - Vogel, A. I.; Química Analítica Qualitativa, Editora Mestre Jou, São Paulo, 1981. - Alexéev, V.; Análise Qualitativa, Edições Lopes da Silva, Porto, 1982. - Baccan, N.; Godinho, O. E. S.; Aleixo, L. M.; Stein, E.; Introdução à Semi-microanálise Qualitativa; Editora da UNICAMP, Campinas; 1990. - Kotz, J. C.; Treichel Jr., P.; Química e Reações Químicas; LTC Editora, Rio de Janeiro, Vol. 1 e 2, 2002. http://chemskills.com/?q=chemical_equations https://wildeboer-fitch.wikispaces.com/Zozeypop+Chemical+Reaction+Basics https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1267284 http://yukixuscience7.weebly.com/chemical-changes.html - Parte II - Espectro de Emissão de Metais na Chama Introdução Os elétrons das camadas de valência dos átomos podem absorver energia, passando para níveis de energia mais elevados do que os anteriores à absorção e produzindo estados atômicos chamados excitados. Quando estes elétrons dos estados excitados retornam ao estado fundamental, podem emitir a energia absorvida sob a forma de radiação eletromagnética, cujos comprimentos de onda são característicos da transição eletrônica sofrida. Os comprimentos de onda da radiação emitida situados no intervalo de comprimentos de onda entre 700 nm (vermelho) e 400 nm (violeta) podem ser observados pois compõe a luz visível. Cada elemento químico possui uma distribuição eletrônica única com diferentes níveis de energia. Por isto, a radiação luminosa emitida no retorno dos elétrons aos seus estados fundamentais, pode ser utilizada para identificar tal elemento químico. Em consequência, o teste de chama é usado para identificar alguns íons metálicos tais como sódio, potássio, cálcio, bário, cobre e estrôncio. Ao ser exposto à chama do bico de Bunsen, parte dos íons sofre redução produzindo o seu metal (M+n + ne→M). A temperatura da chama de um bico de Bunsen é suficiente para excitar os elétrons do metal de forma que, quando os elétrons retornam aos respectivos estados fundamentais, ocorre a emissão de radiação luminosa produzindo uma cor característica. A análise quantitativa pode ser feita por fotometria de chama, que é uma técnica de emissão atômica para determinar a concentração de íons metálicos. A determinação é feita pela medida da emissão de radiação presente na chama de soluções contendo estes íons. A solução é aspirada na chama repetindo o processo descrito acima. A fotometria de chama é uma técnica simples, relativamente barata, sendo muito utilizada para análises clínicas, biológicas e ambientais. Material ● Solução de cloreto de sódio (NaCl) ● Solução de cloreto de cálcio (CaCl2) ● Solução de cloreto de estrôncio (SrCl2) ● Solução de cloreto de bário (BaCl2) ● Solução de cloreto de potássio (KCl) ● Solução de cloreto de cobre (CuCl2) ● Solução de HCl 3,0 mol.L-1 ● Amostra desconhecida ● Placa de porcelana para colocação de amostras (placa de toque) ● Béquer de 50 mL ● Bico de Bunsen ● Fio de Níquel-Cromo em haste de vidro Experimental Teste de chama 1. Coloque algumas gotas de uma das soluções de sais de cloreto numa das cavidades da placa de porcelana. 2. Coloque em dois tubos de ensaio (Tubo 1 e Tubo 2), 3,0 mL da solução de HCl. 3. Para a limpeza do fio de Níquel-Cromo, mergulhe-o na solução de HCl do Tubo 1 e leve-o à chama do Bico de Bunsen até ficar incandescente. Repita este procedimento até que não se observe coloração na chama. 4. Com o fio de Níquel-Cromo limpo, mergulhe-o na solução de HCl do Tubo 2 e coloque-o na solução do sal. A seguir, leve-o à chama, observe e anote a cor da chama. Repita os itens 1, 2, 3 e 4 para as demais soluções. A percepção de cor é individual, assim anote no caderno de laboratório o nome da cor que mais fielmente se assemelha à cor percebida por você. Muita atenção para não misturar as soluções na placa de porcelana. Teste de chama de sal desconhecido Anote o número da amostra desconhecida que você recebeu, efetue o teste de chama como descrito anteriormente e identifique o cátion metálico presente na sua amostra. Bibliografia - Baccan, N.; Aleixo, L. M.; Stein, E.; Godinho, O. E. S.; “Introdução à Semimicroanálise Quantitativa”, 6ª ed., Editora da Unicamp, Campinas, 1995. - Kotz, J. C.; Treichel Jr., P.; Química eReações Químicas; LTC Editora, Rio de Janeiro, Vol. 1 e 2, 2002. Versão 15/03/2018 13:30