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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA QUIMICA Francisca Cibele da Silva RELATÓRIO 1–EXPERIMENTO CONSERVAÇÃO DA MASSA Campina Grande, Paraíba. 2015 2 RELATÓRIO 1–EXPERIMENTO CONSERVAÇÃO DA MASSA Relatório REFERENTE AO EXPERIMENTO DE CONSERVAÇÃO DA MASSA apresentado à Unidade Acadêmica de engenharia quími- ca do Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal de Campina Grande em exigência ao relatar os acontecidos du- rante as aulas de química geral Área de concentração da disciplina: Química Nome da disciplina: Química geral (laboratório) Professor responsável: Laércio Campina Grande, Paraíba. 2015 3 Sumário 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................... 5 2 OBJETIVOS ....................................................................................................................................................... 5 3 MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................................................................... 5 4 METODOLOGIA ................................................................................................................................................ 6 5 DADOS DO EXPERIMENTO ............................................................................................................................... 7 6 RESULTADOS E DISCURSÕES ............................................................................................................................ 7 7 QUESTÕES PARA O RELATÓRIO ....................................................................................................................... 8 8 CONCLUSÃO ................................................................................................................................................... 10 9 REFERENCIAS ................................................................................................................................................. 10 4 Lista de figuras Figura 1: Demonstração de como pipetar substância ............................................................................................. 6 Figura 2: Pesagem de substancias. .......................................................................................................................... 6 Figura 3: Reação (𝑁𝑎2C𝑂2 + 𝐶𝑎𝐶𝐿2 --- 2𝑁𝑎2C𝑂2 + 𝐶𝑎𝐶𝑂2) ........................................................................... 8 Figura 4: Reação final (2NaCL + CaC𝑂3 + 𝐻2𝑆𝑂4 --- 2NACL+ CaC𝑂4 + 𝐻2𝐶𝑂3,) .............................................. 8 5 1 INTRODUÇÃO Antoine Laurent de Lavoisier nasceu em Paris na França em 26, de agosto de 1743, o químico francês filho de uma família que pertencia à nobreza francesa, teve uma excelente educação, estudando nas melhores escolas francesas. Em 1764 graduou-se em direito, mas nunca exerceu a profissão (USP 2015). Lavoisier foi o primeiro a observar que o oxigênio, em contato com uma substância inflamável, produz a com- bustão. Deduziu, também, baseado em reações químicas, a célebre lei da conservação da matéria: "Na nature- za nada se cria, nada se perde, tudo se transforma". Com outros estudiosos, Lavoisier tentou ainda encontrar uma linguagem própria para a química (Unicamp 2015). A Lei da conservação da massa é também conhecida como Lei de Lavoisier o pai da química. A lei da conserva- ção de massas é utilizada no balanceamento de reações químicas. Todos os átomos presentes do lado esquer- do (reagentes) devem estar do lado direito (produtos). Mesmo que eles tenham mudado de número de oxida- ção (nox), de estado físico ou tenham se espalhado para formar mais de uma espécie diferente. A quantidade de matéria total deve permanecer a mesma, já que nenhum átomo foi criado e nem consumido (Infoescola 2015). Tendo informações sobre a lei de Lavoisier, onde afirma que as transformações químicas é acompanhada de liberação e/ou absorção de energia, o experimento 1, realizado em laboratório busca comprovar que a ener- gia perdia ou ganha na transformação química é extremamente pequena e desprezível validando a lei da con- servação da massa. 2 OBJETIVOS Objetivos gerais: O experimento tem como objetivo determinar a massa antes e depois das reações químicas envolvendo o carboneto de sódio, cloreto e o ácido. Objetivos específicos: Observar as reações as reações entre três substancia, além de observar quais formulações puderam ser obti- das; Familiarizar o estudante com os materiais, substâncias e cuidados que devem ter em laboratórios de química. 3 MATERIAIS E MÉTODOS 6 Para o primeiro momento do experimento é utilizado os matérias e instrumentos como: A balança analítica, três erlenmeyers de 50 ml, um bécker de 50ml, pipeta de 10 ml e 5ml. 4 METODOLOGIA Na metodologia é descrita as etapas e o passo a passo necessário para realizar o experimento. Deve-se: Pipe- tar 5 ml de solução de 𝑁𝑎2C𝑂2, 0,1 mol/l, e colocar no erlenmeyer. Feche o erlenmeyer com tampa (ver figura 01); Figura 1: Demonstração de como pipetar substância Fonte: arquivo próprio Pipetar 5 ml de solução de 𝐶𝑎𝐶𝐿2, 0,1 mol/l, e colocar no erlenmeyer. Feche o erlenmeyer com tampar; Pipe- tar 10 ml de solução de 𝐻2𝑆𝑂4, 0,1 mol/l, e colocar no erlenmeyer. Feche o erlenmeyer com tampar; O exteri- or do erlenmeyer e demais instrumentos devem estar completamente secos. Colocar todos os erlenmeyer na balança para pesar e registrar a primeira pesagem das substancias, fig. 02. Figura 2: Pesagem de substancias. 7 Fonte: Arquivo Próprio Após a pesagem deve-se adicionar cuidadosamente a solução de 𝐶𝑎𝐶𝐿2, 0,1 mol/l, na solução de 𝑁𝑎2C𝑂2, 0,1 mol/l, onde ocorrerá uma reação e aguardar o repouso por 5min. O conjunto incluindo o erlenmeyer vazio deverá ser levado à balança para a segunda pesagem; Remova novamente, o conjunto da balança e adicione todo o conteúdo do frasco de 𝐻2𝑆𝑂4, 0,1 mol/l, onde ocorrerá a segunda reação e aguardar o repouso por 5min. Leve todos os erlenmeyers para a terceira pesagem e registre o valor do conjunto novamente. 5 DADOS DO EXPERIMENTO Com a realização da experiência foi obtido os seguintes dados: Lembrando quê para a realização do experi- mento foi registrada a pressão atmosférica com o uso do barômetro e a temperatura ambiente uso do ter- mômetro, a qual tivemos os seguintes registros de informação (ver tabela 1). Tabela 1 - Dados experimentais. Dados obtidos na experiência Pressão atmos- férica (mmHg) Temperatura Ambiente °C Massa da 1° pesagem (g) Massa da 1° pesagem (g) Massa da 1° pesagem (g) 705 25°C 126,0761 126,0648 125,7980 6 RESULTADOS E DISCURSÕES Com base na lei da conservação da massa foi observado que ao misturar o carboneto de sódio 𝑁𝑎2C𝑂3 ao cloreto 𝐶𝑎𝐶𝐿2 (𝑁𝑎2C𝑂2 + 𝐶𝑎𝐶𝐿2 --- 2𝑁𝑎2C𝑂2 + 𝐶𝑎𝐶𝑂2) irá formar uma substancia líquida, sólida e gás chamada óxido de cálcio (ver imagem 03). O óxido de cálcio é obtido do 𝐶𝑎𝐶𝑂3, que é instável, com isso é possível formular a substancia 𝐶𝑎𝐶𝑂3 ---- CaO + CO2 . Resultando no valor de 126,0648 g na segunda pesa- gem variando pouco se comparado com a primeira pesagem de 126,0761 g. 8 Figura 3: Reação (𝑁𝑎2C𝑂2 + 𝐶𝑎𝐶𝐿2 --- 2𝑁𝑎2C𝑂2 +𝐶𝑎𝐶𝑂2) Fonte: Arquivo próprio Ao misturar 2NaCL + CaC𝑂3 + 𝐻2𝑆𝑂4 --- 2NACL+ CaC𝑂4 + 𝐻2𝐶𝑂3, observou-se que as substancias torna- ram-se incolor e formando bolhas de gás ( ver figura 4). Em seguida todas as misturas foram pesadas e obti- vemos a massa final de 125,7980 g. Podemos observara que a reação entre o carboneto e o cloreto a qual formou a cal teve uma diferença na massa de 0,0113g, já para a ultima pesagem a variação entre a massa das três substancia foi de 0,2668 g, devido a uma falha no experimento onde foi derramado o 𝐻2𝑆𝑂4 acidental- mente obteve-se 0,2781 de massa perdida no experimento devido a evaporação de vapores e erro na mistura do ácido. Figura 4: Reação final (2NaCL + CaC𝑂3 + 𝐻2𝑆𝑂4 --- 2NACL+ CaC𝑂4 + 𝐻2𝐶𝑂3,) Fonte: arquivo Próprio 7 QUESTÕES PARA O RELATÓRIO 1. Numa reação de neutralização foram utilizados 25ml de solução de ácido sulfúrico para neutralizar 50ml de solução de hidróxido de sódio 0,3 mol/L. Determinar a concentração do ácido antes e a con- centração em mol/L de sal formado. 9 Para a solução teremos o ácido sulfúrico H2SO4 para neutralizar e Hidróxido de sódio NaOH. Então a equação será: H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O. Para calcular achar o sódio em mol. Fazendo regra de três. 0,3 mol de NaOH → 1000 ml X mol → 50 ml Teremos: X = 0,015 mol de NaOH. Pela relação estequiométrica será de 1 mol + 2mol → 1mol + 2mol. Em seguida teremos que achar a quantida- de de 𝐻2𝑆𝑂4 em mols para a cada 0,015 mol de NaOH. 1mol de H2SO4 → 2 mols de NaOH X mols de H2SO4 → 0,015 mols de NaOH Teremos: X = 0,0075 mols de 𝐻2𝑆𝑂4 Com os valores de 0,015 mol de NaOH e 0,0075 mols de H2SO4, iremos calcular a concentração que é dada por mol/L de 𝐻2𝑆𝑂4. M = n / V(L) → M = 0,0075𝑚𝑜𝑙𝑠 0,025𝐿 → M= 0,3 mol/L 𝐻2𝑆𝑂4 Para o reagente limitante: H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O, usando a relação estequiométrica 1 para 2. Ficaremos com os seguintes resultados para H2SO4 = 0,0075/1 = 0,0075 mols e NaOH = 0,015/2 = 0,0075 mols . Portanto NaOH é o rea- gente limitante. 2 mol de NaOH → 1 Mol de Na2SO4. 0,015 mol de NaOH → X mol de Na2SO4, teremos: X = 0,0075 mol de Na2SO4 Para concluir teremos que achar a concentração de NaOH. M = n / V(L) → M = 0,0075𝑚𝑜𝑙𝑠 0,075𝐿 → M= 0,1 mol/L de NaOH. 2. Explicar os enunciados das leis de Proust e Dalton. Formulada em 1801, a Lei de Proust também conhecida por Lei das Proporções Definidas, foi deduzida pelo químico francês Joseph Louis Proust. A lei de Proust estabelece que: “Em uma determinada reação química, realizada em diversas experiências, a proporção entre as massas dos reagentes ou produtos é constante.” “Uma determinada substância pura composta, independente de sua procedência, apresenta sempre a mesma composição em massa dos elementos constituintes.” A Lei de Proust permite a determinação da composição centesimal de uma substância e o cálculo estequiométrico. ( 10 John Dalton, é também chamada Lei das Proporções Múltiplas. A Lei de Dalton diz que: “Quando dois elemen- tos químicos formam vários compostos, fixando-se a massa de um dos elementos, as massas do outro variam numa proporção de números inteiros e, em geral, pequenos.” 3. Considere a seguinte reação: 2𝑁𝑎3𝑃𝑂4 + 3𝐵𝑎 (𝑁𝑂3)2 → 𝐵𝑎3(𝑃𝑂4)2 + 6𝑁𝑎𝑁𝑂3. Suponha que uma solução contendo 3,5g de N𝑁𝑎3𝑃𝑂3é misturada com uma solução contendo 6,4g de Ba (𝑁𝑂3)2. Quan- tos grama de fosfato de bário podem ser formados? Utilizando regra de três para achar 2𝑁𝑎3𝑃𝑂4 em mols. 1 mol de Na3PO4 → 164g X mol de Na3PO4 → 3,5g Teremos: X = 0,021 mol de 2𝑁𝑎3𝑃𝑂4 Fazendo a relação estequiométrica 2 então dividiremos: 0,021/2 = 0,0105 mol de 𝑁𝑎3𝑃𝑂4 1mol de Ba3(NO3)2 → 261g Xmol Ba3(NO3)2 → 6,4g Teremos: X= 0,024 mol de Ba3(NO3)2 Com o resultado de 0,024 mol de Ba3(NO3)2, usando a relação estequiométrica então dividiremos por 3, a qual teremos: 0,024/ 3 = 0,008 mol de Ba3(NO3)2. Comparando os resultados o reagente limitante é o Ba3(NO3)2. Em seguida temos que calcular a massa de fosfato. 261 g de Ba3(NO3)2 → 262 g de Ba3(PO4)2 2,088 g de Ba3(NO3)2 → X g de Ba3(PO4)2 Teremos X = 2,096 g de Ba3(PO4)2. 8 CONCLUSÃO Com o experimento podemos observar as reações que ocorrem com as substancias e se realmente pode-se confirmar a Lei de Lavoisier. As substancias sofreram variações químicas de perda que segundo a lei de con- servação da massa é tida como insignificativa, pois é extremamente pequena. 9 REFERENCIAS http://www.infoescola.com/quimica/lei-da-conservacao-das-massas/ Acessado em maio de 2015 http://www.cdcc.usp.br/quimica/galeria/lavoisier.html / Acessado em maio de 2015. Apostila de química geral experimental 1. Experimento 3- Conservação da massa. http://www.rumoaoita.com/site/attachments/476_Leis_das_Reacoes_Quimicas.pdf. Acessado em maio de 2015. http://www.mundoeducacao.com/quimica/leis-ponderais.htm. Acessado em maio de 2015.
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