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Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 1 LABORATÓRIO DE QUÍMICA CURSO: Engenharia Civil DISCIPLINA: Química Geral – Prática ALUNO: ______________________________________________________________ SÉRIE: 1ª ANO: 2014 PROFESSORA: Ma. Juliana Andrade Peixoto. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 2 “Não existem sonhos impossíveis para aqueles que realmente acreditam que o poder realizador reside no interior de cada ser humano, sempre que alguém descobre esse poder, algo antes considerado impossível se torna realidade. ... jamais considere seus estudos como uma obrigação, mas sim como uma oportunidade invejável para aprender, sobre a influência libertadora da beleza no domínio do espírito, para seu prazer pessoal e para o proveito da comunidade à qual pertencerá o seu trabalho futuro”. Albert Einstein Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 3 QUÍMICA É a ciência que estuda a natureza, a composição, as propriedades e as transformações da matéria (mudanças de fase, de energia, etc). O campo de interesse e aplicação da Química é tão extenso que se superpõe a outras disciplinas e, em consequência, novas áreas de estudos multidisciplinares são criadas. Desde um ponto de vista mais prático, a Química se une à engenharia para gerar os mais diversos tipos: um traslado de uma descoberta em laboratório a uma planta de processos industriais; a interpelação entre a estrutura, as propriedades e o processamento com as aplicações dos materiais; além de estudar as propriedades físicas que se relacionam com a composição e ordenamento dos átomos da matéria no estado sólido. A natureza da matéria é constituída de átomos (prótons, nêutrons, elétrons, etc.). Mas a natureza interna da matéria não envolve apenas os átomos, mas também o modo como estes estão associados com seus vizinhos para formar cristais, moléculas, macromoléculas. Este estudo é a finalidade da teoria atômica. As substâncias são conhecidas pelas suas características ou propriedades, por exemplo, você conhece seu carro pela cor, modelo, placa, etc. Assim, brilho, cor, resistência mecânica, condutividade térmica, condutividade elétrica, densidade, tendência a sofrer corrosão, são algumas das muitas propriedades usadas para reconhecer e classificar diferentes amostras de matéria. Por exemplo, caneta, sapato, etc. que propriedades você usaria para identificar esses objetos? As propriedades da matéria podem ser divididas em: · intensivas: independem do tamanho da amostra, por exemplo, densidade, ponto de fusão ponto de ebulição; · extensivas: dependem do tamanho da amostra como volume e massa. Em relação às propriedades devemos distinguir entre: · propriedades físicas: aquelas que podem ser especificadas sem referência a qualquer outra substância (densidade, cor, magnetismo, massa, volume); · propriedades químicas: denotam alguma interação entre substâncias químicas, por exemplo, o ferro exposto à água e ao ar enferruja. Um experimento químico envolve a utilização de uma variedade de equipamentos de laboratório bastante simples, porém, com finalidades específicas. O emprego de um dado material ou equipamento depende de objetos específicos e das condições em que serão realizados os experimentos. Esta disciplina tem por objetivo ensinar conceitos químicos, terminologia e métodos laboratoriais, bem como proporcionar o conhecimento de materiais e equipamentos básicos de um laboratório e suas aplicações específicas. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 4 PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA As pessoas, as ruas, os veículos e tudo mais que se pode ver é constituído de matéria. Mas a matéria também pode não ser vista e apenas percebida por nossos sentidos, como o ar que nos rodeia e podemos perceber na pele e cabelos. Enfim: Há matéria em toda parte, mesmo no espaço sideral, e o vácuo não é a ausência total de matéria, mas onde há pouca matéria. A matéria pode aparecer no Universo sob diversos modos, em grandes ou pequenas quantidades, podendo ou não ser utilizada pelos seres humanos. Assim, a matéria está dividida em: a) Corpo: é uma porção limitada da matéria, isto é, uma quantidade limitada da matéria. Uma pepita de ouro, um tronco ou um pedaço de granito são exemplos de corpos. b) Objeto: é um corpo trabalhado e que tem utilidade para o ser humano. Com o ouro, pode se fazer uma jóia; com o tronco, um móvel; com o granito, um objeto de arte. Cada matéria diferente tem uma composição diferente, que é devida às substâncias que formam a matéria. É importantíssimo descrever as características de uma matéria para se poder estudá-la e a classificar. A matéria apresenta propriedades gerais, específicas e funcionais (que serão estudadas para cada tipo de substância). 2.1) Propriedades gerais: são as propriedades que toda matéria possui. a) Massa: é a quantidade de matéria de um corpo. Ex.: 1 Kg de gesso, 250 g de queijo, etc. A massa pode ser medida numa balança. b) Indestrutibilidade: é a própria essência do estudo da Química, que só se tornou ciência quando Lavoisier descobriu que a matéria não pode ser criada, nem destruída, apenas transformada. Assim: c) Inércia: é a propriedade que a matéria tem de não modificar a situação em que se encontra, seja ela de repouso ou de movimento. Simplificadamente: a matéria tende a ficar parada se estiver parada ou a continuar em movimento se estiver em movimento. É a inércia que explica a tendência de um corpo ir para trás quando um carro começa a se locomover ou ir para frente quando o carro para. d) Divisibilidade: é a propriedade que a matéria tem de se reduzir em partículas extremamente pequenas. MATÉRIA É TUDO QUE TEM MASSA E OCUPA LUGAR NO ESPAÇO. “Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.” Antoine Lavoisier Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 5 e) Extensão: é a propriedade da matéria em ocupar lugar no espaço. Corresponde ao volume ocupado pelo corpo. f) Impenetrabilidade: dois corpos não ocupam o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo. g) Porosidade: a matéria não é contínua e possui espaços, chamados poros, em seu interior. h) Compressibilidade: é a propriedade que um corpo tem de diminuir de tamanho quando submetido a uma certa pressão, passando a ocupar os espaços que existem em seu interior. i) Elasticidade: o corpo tem a propriedade de voltar a sua forma inicial quando cessa a compressão a que estava sendo submetido. 2) Propriedades funcionais: são propriedades comuns a determinados grupos de matéria, identificados pela função que desempenham. Serão estudados mais tarde. Ex.: ácidos, bases, sais, óxidos, álcoois, aldeídos, cetonas. 3) Propriedades específicas: são propriedades individuais de cada tipo particular de matéria. Podem ser: organolépticas,químicas ou físicas. a) Organolépticas: são propriedades capazes de impressionar os nossos sentidos, como a cor, que impressiona a visão, o sabor, que impressiona o paladar, o odor que impressiona o nosso olfato e a fase de agregação da matéria (sólido, líquido, gasoso, pastoso, pó), que impressiona o tato. Ex.: água pura (incolor, insípida, inodora, líquida em temperatura ambiente), barra de ferro (brilho metálico, sólido). b) Químicas: responsáveis pelos tipos de transformação que cada matéria é capaz de sofrer. Relacionam-se à maneira de reagir de cada substância. Algumas destas propriedades são os diferentes graus de oxidação dos metais, a capacidade de queima de certas substâncias (combustíveis), a hidrólise, etc. Ex.: oxidação do ferro, combustão do etanol (álcool da cana). c) Físicas: são certos valores encontrados experimentalmente para o comportamento de cada tipo de matéria quando submetidas a determinadas condições. Essas condições não alteram a constituição da matéria, por mais diversas que sejam. As principais propriedades físicas da matéria são: I. Pontos de fusão e solidificação: são as temperaturas nas quais a matéria passa da fase sólida para a fase líquida e da fase líquida para a sólida respectivamente, sempre em relação a uma determinada pressão atmosférica. Ex.: água 0 °C; oxigênio -218,7 °C; fósforo branco 44,1 °C. Ponto de fusão normal: é a temperatura na qual a substância passa da fase sólida para a fase líquida, sob pressão de 1atm. Durante a fusão propriamente dita, coexistem essas duas fases. Por isso, o ponto de solidificação normal de uma substância coincide com o seu ponto de fusão normal. II. Pontos de ebulição e condensação: são as temperaturas nas quais a matéria passa da fase líquida para a fase gasosa e da fase gasosa para a líquida respectivamente, sempre em relação a uma determinada pressão atmosférica. Ex.: água 100° C; oxigênio -182,8° C; fósforo branco 280° C. Ponto de ebulição normal: é a temperatura na qual a substância passa da fase líquida à fase gasosa, sob pressão de 1 atm. Durante a ebulição propriamente dita, coexistem essas duas fases. Por isso, o ponto de condensação normal de uma substância coincide com o seu ponto de ebulição normal. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 6 III. Densidade: é a relação entre a massa e o volume ocupado pela matéria. Ex.: água 1,00 g/mL; ferro 7,87 g/mL. IV. Coeficiente de solubilidade: é a quantidade máxima de uma matéria capaz de se dissolver totalmente em uma porção padrão de outra matéria (100g, 1000g), numa temperatura determinada. SUBSTÂNCIA COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE (10ºC) COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE (20°C) Nitrato de prata 20,9 g em 100 g de água 31,6 g em 100 g de água Sulfato de cério 15 g em 100 g de água 10 g em 100 g de água V. Dureza: é a resistência que a matéria apresenta ao ser riscada por outra. Quanto maior a resistência ao risco mais dura é a matéria. Entre duas espécies de matéria, X e Y, decidimos qual é a de maior dureza pela capacidade que uma apresenta de riscar a outra. A espécie de maior dureza, X, risca a de menor dureza, Y. Podemos observar esse fato, porque sobre a matéria X, mais dura, fica um traço da matéria Y, de menor dureza. VI. Tenacidade: é a resistência que a matéria apresenta ao choque mecânico, isto é, ao impacto. Dizemos que um material é tenaz quando ele resiste a um forte impacto sem se quebrar. Observe que o fato de um material ser duro não garante que ele seja tenaz; são duas propriedades distintas. Por exemplo: o diamante, considerado o material mais duro que existe, ao sofrer um forte impacto quebra-se totalmente. VII. Brilho: é a capacidade que a matéria possui de refletir a luz que incide sobre ela. Quando a matéria não reflete luz, ou reflete muito pouco, dizemos que ela não tem brilho. Uma matéria que não possui brilho, não é necessariamente opaca e vice- versa. Matéria opaca é simplesmente aquela que não se deixa atravessar pela luz. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 7 Assim, uma barra de ouro é brilhante e opaca, pois reflete a luz sem se deixar atravessar por ela. VIII. Condutibilidade: é a propriedade de certos tipos matéria que podem conduzir calor e eletricidade. Os metais são bons condutores de calor e eletricidade, enquanto que ar, madeira e borracha não conduzem bem calor e eletricidade e são chamados de isolantes. Nos ferros de passar roupa, há uma placa de um mineral metálico chamado mica, um ótimo condutor de calor. IX. Magnetismo: ímãs são substâncias com a capacidade de atrair ferro, níquel, aço e cobalto. X. Ductibilidade: é a capacidade de uma substância ser transformada em fio. Vários metais são dúcteis, como o ferro, a prata, o ouro e o cobre (muito utilizado em fiações elétricas.). XI. Calor específico: é a quantidade de calor necessária para elevar em 1ºC a temperatura de 1 g de uma substância. Quanto maior o calor específico, a substância pode armazenar calor por um tempo maior. SUBSTÂNCIA CALOR ESPECÍFICO Água 1,00 Álcool 0,60 Alumínio 0,21 Ferro 0,11 Cobre 0,09 XII. Maleabilidade: maleáveis são as substâncias que podem ser transformadas em lâminas. Ex.: chumbo, prata, ferro, ouro e alumínio. Um pouco sobre algarismos significativos... Quando especificamos, vinte pessoas em uma sala de aula ou nos referimos a uma dúzia de ovos temos certeza que são números exatos, ou seja, não existe dúvida com relação a estas grandezas. Entretanto, se tivermos diferentes medidas de uma mesma grandeza, os valores podem ser diferentes e devem ser representados pelo valor médio. Se você tivesse que determinar a temperatura de um líquido, lendo diretamente em um termômetro qualquer, poderia anotar que seria, por exemplo, 25,6 ou 25,7 o C. Na tentativa de medir a temperatura com precisão até uma casa depois da vírgula é necessário fazer-se uma estimativa do último algarismo. Você teria a certeza de que a temperatura é maior do que 25 o C, mas menor do que 26 o C, ou seja, o último algarismo é duvidoso. O valor da temperatura medida com esse termômetro possui 3 algarismos significativos, ou seja, os dois primeiros não são algarismos duvidosos, mas Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 8 o último é considerado algarismo duvidoso. Não deve ser acrescentado um quarto algarismo, como, por exemplo, 25,63 o C, pois se o algarismo 6 já é duvidoso não faz sentido incluir-se o algarismo 3, quando utiliza-se um termômetro com estas especificações. Com um termômetro mais preciso, uma medida com maior números de algarismos poderiam ser obtidos. Um outro termômetro, por exemplo, possui divisões de 0,1 o C. Assim você poderá obter o valor da temperatura com 4 algarismos significativos, 25,78 o C ou 25,79 o C sendo o último algarismo duvidoso. Na leitura do volume de água em uma proveta ou em uma bureta, você notará que a superfície da água não é plana e forma um menisco. Leia sempre o ponto mais baixo do menisco quando se tratar de água ou de solução aquosa. Imagine duas provetas com água com os valores das medidas sendo 20,46 mL e 14,60 mL, respectivamente. Observe que o algarismo zero da medida 14,60 deve ser escrito. Se você escrever somente 14,6 mL, você estáindicando que o valor da medida está entre 14,5 e 14,7 mL. Por outro lado, 14,60 significa um valor entre 14,59 e 14,61 ou entre 14,58 e 14,62, dependendo do desvio médio nas medidas realizadas. Note também, que escrever a unidade de medida é tão importante quanto anotar um número. O melhor valor para representar uma medida é a média aritmética dos valores medidos, por exemplo: 20,46 mL 20,42 mL 20,45 mL 20,48 mL 20,48 mL Média: 20,46 mL O desvio de cada medida será: |20,46 - 20,46| = 0,00 |20,42 - 20,46| = 0,04 |20,45 - 20,46| = 0,01 |20,48 - 20,46| = 0,02 |20,48 - 20,46| = 0,02 Média dos desvios = 0,02 Portanto, o desvio médio é de 0,02 e o valor da medida é: 20,46. Os valores a seguir que representam medidas de volume, possuem: 22,48 mL - 4 algarismos significativos 210,34 mL - 5 algarismos significativos 1,0 L - 2 algarismos significativos Com relação ao algarismo zero, deve ser observado que: Quando está entre dois outros dígitos é um algarismo significativo . 1107 - 4 algarismos significativos . 50.002 - 5 algarismos significativos Quando se encontra no final de um número é significativo . 0,0200 - 3 algarismos significativos . 0,040120 - 5 algarismos significativos. Quando precede o primeiro algarismo diferente de zero, não é significativo. . 0,000163 - 3 algarismos significativos - 1,63 x 10 -4 . 0,06801 - 4 algarismos significativos - 6,801x10 -2 Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 9 Operações com algarismos significativos Na multiplicação ou divisão mantenha o número de algarismos significativos da medida que tiver menor número de algarismos significativos. Exemplo: 25,2 cm x 3.192 cm = 80.438,4 cm 2 = 8,04 x 10 4 cm 2 Na adição ou subtração o número de dígitos à direita da vírgula, no resultado deve ser igual ao do número com menos dígitos dos números somados ou subtraídos. Exemplo: 35,271 11,30 +102,1920 148,7630 = 148,76 Arredondamento de números: Na soma acima, se desejássemos expressar o resultado com 4 algarismos significativos = 148,8. O número 80438,4 expresso com três algarismos significativos = 8,04 x 10 4 O arredondamento é sempre feito com relação ao número superior ou inferior, em relação ao número 5, 50, 500... No caso de ser o algarismo 5 o último, procede-se conforme os exemplos: 105,85 = 105,8 (8 é par, o algarismo 5 simplesmente cai). 24,315 = 24,32 (1 é impar, aumenta 1 passando para 2). Diferença entre precisão e exatidão: Todas as medidas possuem um determinado erro, cuja medida muitas vezes é limitada pelo equipamento que está sendo utilizado. EXATIDÃO: refere-se à tão próximo uma medida que concorda com o valor “correto” (ou mais correto), ou seja, aceito na literatura como valor padrão. É relativa ao verdadeiro valor da quantidade medida. PRECISÃO: refere-se à tão próximo diversos valores de uma medida que estão entre si, ou seja, quanto menor seja o desvio médio, maior será a precisão na medida. É relativa à reprodutibilidade do número medido. O ideal seria que as medidas sejam exatas e precisas. Medidas podem ser precisas e não serem exatas devido a algum erro sistemático que é incrementado a cada medida. A média de várias determinações é geralmente considerada o melhor valor para uma medida do que uma única determinação. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 10 INSTRUÇÕES DE SEGURANÇA O laboratório é um dos principais locais de trabalho do químico. Existe certo risco associado ao trabalho em laboratórios de química de um modo geral, uma vez que os indivíduos ficam mais frequentemente expostos a situações potencialmente perigosas. Os principais acidentes em laboratórios de química se devem a ferimentos provocados pela quebra de peças de vidro ou por contatos com substâncias cáusticas, incêndios com líquidos inflamáveis. É preciso, então, planejar cuidadosamente o trabalho a ser realizado e proceder adequadamente no laboratório a fim de minimizar riscos. Também, deve-se sempre procurar conhecer as propriedades toxicológicas das substâncias com que se trabalha, em termos agudos e crônicos, e, caso as substâncias sejam desconhecidas, deve-se tomar os cuidados necessários para evitar eventuais intoxicações. Dentro dos limites do bom senso, ao se trabalhar no laboratório, deve-se considerar toda substância como potencialmente perigosa e evitar contatos diretos, seja por inalação, por ingestão ou por contato com a pele. Além da redução dos riscos de acidentes e intoxicação, é necessário ainda estar atento à possibilidade de contaminações por substâncias que possam interferir nos resultados. Uma maneira para reduzir essas contaminações é manter vestuário, bancadas e materiais rigorosamente limpos. Neste contexto, regras elementares de segurança e conduta devem ser observadas no trabalho de laboratório, a fim de reduzir os riscos de acidentes, tais como: - Cortes por manejo inadequado de vidraria; - Espalhamento de substâncias corrosivas ou cáusticas; - Incêndios; - Explosões; - Inalação de gases ou vapores nocivos; - Contato de produtos químicos com a pele ou mucosa. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 11 REGRAS GERAIS DE SEGURANÇA E CONDUTA NO LABORATÓRIO QUÍMICO 1. Verifique o local e o funcionamento dos dispositivos de segurança no laboratório (extintores de incêndios, chuveiros de emergência, saída de emergência, etc.). 2. Trabalhe com atenção, calma e prudência. 3. Realize somente experimentos autorizados pelo professor responsável. 4. Leia com atenção e previamente os roteiros das experiências a serem realizadas. 5. Vista roupa e calçados adequados e use óculos de segurança. Se tiver cabelos compridos, mantenha-os presos. 6. Todas as substâncias, de certo modo, podem ser nocivas ou perigosas e, portanto, devem ser tratadas com cautela e respeito. Evite o contato direto com as substâncias do laboratório. 7. Lave as mãos após o eventual contato com as substâncias e ao sair do laboratório. 8. Não coma, não beba e não fume dentro do laboratório. 9. Utilize somente reagentes disponíveis na sua bancada de trabalho ou aqueles eventualmente fornecidos pelo instrutor. Não utilize reagentes de identidade desconhecida ou duvidosa. 10. Mantenha sua bancada de trabalho organizada e limpa. 11. Não despeje as substâncias indiscriminadamente na pia. Informe-se sobre como proceder à remoção ou o descarte adequado. 12. Não jogue na pia papéis, palitos de fósforo ou outros materiais que possam provocar entupimento. 13. Trabalhos que envolvem a utilização ou formação de gases, vapores ou poeiras nocivas devem ser realizados dentro de uma capela de exaustão. 14. Trabalhos que envolvem substâncias inflamáveis (geralmente solventes diversos) exigem cuidados específicos. 15. Tenha cuidado com o manuseio de vidraria. O vidro é frágil e fragmentos de peças quebradas podem causar ferimentos sérios. Tome cuidado ao aquecer material de vidro, pois a aparência deste é a mesma, quente ou frio. 16. Nunca realize reações químicas nem aqueça substâncias em recipientesfechados. 17. Tenha cuidado com a utilização de bicos de gás. Não os deixe acesos desnecessariamente. Perigo de incêndio! Evite o vazamento de gás, fechando a torneira e o registro geral ao final do trabalho. 18. Tenha cuidado com o uso de equipamentos elétricos. Verifique a voltagem antes de conectá-los. Observe os mecanismos de controle, especialmente para elementos de aquecimento (chapas, mantas, banhos, fornos, estufas, etc). 19. Ao aquecer um tubo de ensaio, não volte à extremidade do mesmo para si ou para uma pessoa próxima e nunca olhe diretamente dentro de um tubo de ensaio ou outro recipiente onde esteja ocorrendo uma reação, pois o conteúdo pode espirrar nos seus olhos. 20. Comunique imediatamente ao professor responsável qualquer acidente ocorrido durante a execução dos trabalhos de laboratório. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 12 ACIDENTES MAIS COMUNS EM LABORATÓRIOS E PRIMEIROS SOCORROS 1) QUEIMADURAS: a) Queimaduras causadas por calor seco (chamas e objetos aquecidos): - No caso de queimaduras leves, aplicar pomada de picrato de butesina; - No caso de queimaduras graves, elas devem ser cobertas com gaze esterilizada umedecida com solução aquosa de bicarbonato de sódio a 5%. - Procurar um médico imediatamente. b) Queimaduras por ácidos: - Lave o local imediatamente, com água em abundância, durante cerca de cinco minutos. A seguir, lave com solução saturada de bicarbonato de sódio e novamente com água. Seque, aplicando então, mertiolate. c) Queimaduras por álcalis (bases): - Lave, imediatamente, o local atingindo com bastante água, durante cinco minutos. Trate com solução de ácido acético a 1% e lave novamente com água. Seque a pele e aplique mertiolate. 2) ÁCIDOS NOS OLHOS: - Nos laboratórios, existem lavadores de olhos acoplados aos chuveiros de emergência. A lavagem deve ser feita por quinze minutos, após o que se aplica solução de bicarbonato de sódio a 1%. 3) ÁLCALIS NOS OLHOS: - Proceder como no item anterior, substituindo a solução de bicarbonato de sódio por uma de ácido bórico a 1%. 4) INTOXICAÇÕES POR GASES: - Remova a vítima para um ambiente arejado, deixando-o descansar. 5) INGESTÃO DE SUBSTÂNCIAS TÓXICAS: - Deve-se administrar uma colher de sopa de “antídoto universal”, que é constituído de: duas partes de carvão ativo, uma de óxido de magnésio e uma de ácido tônico. Procure um médico sempre que houver um acidente! Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 13 NORMAS DISCENTES PARA O USO DOS LABORATÓRIOS Na primeira aula, serão formados os grupos de alunos, os quais deverão ser FIXOS, isto é, deverão trabalhar juntos ao longo de todo o semestre, salvo em circunstâncias excepcionais. Isso facilitará o controle organizacional do laboratório. É obrigatório o uso do avental em todas as aulas práticas. O aluno deverá possuir o roteiro da aula. O aluno é responsável pelo material que será usado nas aulas, portanto deverá ter o cuidado de não quebrá-lo ou estragá-lo. Só devem ficar sobre a bancada o roteiro da aula, o caderno, caneta, lápis e borracha. Cada grupo deverá apresentar o relatório da aula para efeito da pontuação referente às aulas práticas. Só serão aceitos os relatórios dos alunos que fizeram a prática, portanto, o aluno que perder a aula terá nota zero no relatório referente à prática perdida. Caso o aluno falte, não haverá reposição da mesma. Isso acarretará a perda da pontuação referente a essa aula. O relatório deve ser manuscrito. O prazo máximo de entrega do relatório será sempre a aula seguinte ao experimento. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 14 REGRAS PARA ELABORAÇÃO DE RELATÓRIOS Um dos objetivos das disciplinas de Química Geral é desenvolver no estudante o hábito de relatar por escrito, de forma circunstanciada, as experiências desenvolvidas no laboratório. Isso porque o bom desempenho técnico e a habilidade de elaborar relatórios concisos são valorizados amplamente no meio acadêmico e no âmbito profissional. Deve ser o mais sucinto possível e descrever as atividades experimentais realizadas, a base teórica dessas atividades, os resultados obtidos e sua discussão, além da citação da bibliografia consultada. O relatório deve ser redigido de uma forma clara, precisa e lógica. A clareza do texto é um requisito fundamental para a compreensão do assunto abordado. Assim, o relatório deve ser redigido com frases curtas e objetivas, que evitem interpretações dúbias e tornem a leitura menos cansativa. O tempo verbal deve ser o passado, na voz passiva e de forma impessoal. Ex. a massa das amostras sólidas foi determinada utilizando-se uma balança. Devem ser evitados expressões informais ou termos que não sejam estritamente técnicos (Não utilize em hipótese alguma adjetivo possesivo, como por exemplo, minha reação, meu experimento...). É bastante recomendável, efetuar uma revisão do relatório para retirar termos redundantes, clarificar pontos obscuros e retificar erros no original. É conveniente lembrar que todo profissional deve zelar pela boa qualidade da sua linguagem oral e escrita, sem tornar-se obrigatoriamente um literato. Este procedimento facilita a troca de informações e demonstra o nível intelectual atingido pelo indivíduo. Um relatório é composto (geralmente) pelas seguintes partes: Folha de rosto; Introdução; Objetivos; Material e Métodos (Procedimento); Resultados e discussão; Conclusão; Anexos; Referências bibliográficas. O conteúdo de cada uma destas seções será descrito brevemente a seguir: Folha de rosto: Contém os elementos essenciais à identificação do relatório e do estudante: - identificação da instituição; - título da experiência, nome da disciplina, turma, professor; - nome do(s) autor (es); - local (cidade); - ano, em algarismos arábicos. - Introdução: uma breve descrição sobre o contexto teórico abordado pela prática de modo a apresentá-lo ao leitor, ou seja, inteirá-lo do que será feito e o porquê da realização do experimento. Pode conter também uma descrição teórica sobre o objeto em estudo extraído de livros textos relacionado ao assunto. Entretanto, não pode ser a Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 15 cópia de um texto ou de qualquer outra referência pesquisada, mas sim uma redação que oriente o leitor para o problema estudado e sua importância. - Objetivos: objetivos específicos do experimento, ou seja, o que realmente se quer observar. - Material e Métodos (Procedimento): materiais e reagentes utilizados e a descrição detalhada do experimento realizado, dos métodos analíticos e técnicas empregadas. - Resultados e Discussão: apresentar os resultados, e observações feitas durante a experiência e discuti-los, procurando chegar a conclusões pertinentes ou dar a explicação científica adequada para os resultados obtidos. Esta seção é uma das mais importantes de um relatório. Devem ser apresentadosda forma mais clara e completa possível, na forma de tabelas, gráficos, equações químicas, cálculos etc. Os dados devem estar inseridos dentro de um texto, seguindo uma sequência lógica e de fácil entendimento. - Conclusão: principais conclusões obtidas, levando em consideração os objetivos traçados. Constitui numa análise crítica e resumida do trabalho todo, tendo relação estreita com os objetivos propostos. Neste item deve ser verificado se os objetivos específicos foram atingidos, podendo-se ainda fazer proposições que levem a melhores resultados. - Anexos: resolução do questionário que se encontra ao fim do procedimento experimental. Responder as perguntas na ordem e escrever o enunciado da questão. - Referências bibliográficas: colocar os livros, ou site, e outros que ajudaram você na elaboração o relatório. As referências bibliográficas devem ser apresentadas segundo as normas da ABNT, como exemplificado abaixo: a) Para citar livros: BACCAN, N.; DE ANDRADE, J. C. Química Analítica Quantitativa Elementar. 3ª ed. São Paulo, SP: Editora Edgard Blucher; Universidade Estadual de Campinas, p. 45, 2001. RUSSEL, J. B. Química Geral. V. 1; 2ªed. São Paulo: Makron Books, p. 8, 2004. BROWN, L. S.; HOLME, T. A. Química Geral Aplicada à Engenharia. 1ª ed. São Paulo: Cengage Learning, p. 85, 2010. b) Para citar páginas da Internet: WHO. Life-cycle of Leishmania. Disponível em: ˂ http://www.who.int/tdrold/diseases/leish/lifecycle.htm˃. Acesso em: 23 de fevereiro de 2010. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 16 DATA: ____/____/____ AULA Nº 1 PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS DE UM LABORATÓRIO DE QUÍMICA Introdução No laboratório químico, diversos utensílios e equipamentos são feitos dos mais diversos materiais: vidro, metal, cerâmica, plástico e etc. Cada material tem suas limitações físicas e químicas e cada utensílio de laboratório possui determinada finalidade. O uso inadequado de materiais no laboratório, desrespeitando suas peculiaridades, pode resultar não somente num fracasso do experimento, gerando perda parcial ou total do material, como, também, em acidentes desagradáveis com danos pessoais. Vidraria O material mais utilizado em laboratórios químicos é o vidro. O vidro comum é basicamente um silicato sintético de cálcio e de sódio em estado não cristalino (estado vítreo), obtido por fusão de uma mistura de sílica (SiO2), carbonato de sódio (Na2CO3) e calcário (CaCO3) em proporções variáveis. Já o vidro usado no laboratório (borossilicato) contém alguns outros componentes (óxidos de boro e de alumínio) que proporcionam maior resistência química, mecânica e térmica. Um vidro de composição parecida é o chamado vidro Pyrex, também de uso doméstico. As propriedades mais apreciadas do vidro são as seguintes: - Transparência perfeita, o que facilita a observação através das paredes dos recipientes; - Boa resistência química, sendo apenas corroído por ácido fluorídrico e bases concentradas; - Resistência térmica razoável (até 300 ºC). O vidro tem as seguintes limitações de utilidade: - Fragilidade (sensível a impacto mecânico); - Sensibilidade a choques térmicos; - Deformação, amolecimento ou derretimento a temperaturas mais elevadas (acima de 400 ºC). As atividades de laboratório exigem do aluno não apenas o conhecimento das peças e aparelhos utilizados, mas também o correto emprego de cada um deles. 1) Balão de fundo chato. Nele são aquecidos líquidos e realizadas reações com liberação de gases. Para aquecê-lo, use o tripé com a proteção da tela de amianto. 2) Frasco de Erlenmeyer, ou simplesmente erlenmeyer. Utilizado em titulação, aquecimento de líquidos, dissolução de substâncias e realização de reações. Quando aquecê-lo, empregue o tripé com a proteção da tela de amianto. 3) Copo de Becher, ou apenas béquer. Apropriado para reações, dissolução de substâncias, precipitações e aquecimento de líquidos. Para levá-lo ao fogo, use tripé com a proteção da tela de amianto. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 17 4) Funil (a) e funil analítico (b). O funil é utilizado para filtração. Para filtrações mais delicadas (geralmente, em análises quantitativas), emprega-se o funil analítico, que tem diâmetro pequeno e haste maior. Às vezes, o analítico apresenta internamente estrias no cone e na haste. 5) Tubo de ensaio. Empregado para reações em pequena escala, principalmente testes de reação. Com cuidado, pode ser aquecido diretamente na chama do bico de Bunsen. 6) Condensador. Dispositivo para liqüefazer vapores. É utilizado na destilação. 7) Bastão de vidro, baqueta ou bagueta. Haste maciça de vidro com que se agitam misturas, facilitando reações. 8) Proveta ou cilindro graduado. Mede e transfere volumes de líquido. Não oferece grande precisão. Nunca deve ser aquecida. 9) Pipeta graduada (a) e pipeta volumétrica (b). São utilizadas para medir com exatidão e transferir pequenos volumes de líquido. 10) Bico de Bunsen ou simplesmente Bunsen. É a fonte de aquecimento mais empregada em laboratório. 11) Cadinho. Geralmente é feito de porcelana. Serve para calcinação (aquecimento a seco e muito intenso) de substâncias. Pode ser colocado em contato direto com a chama do bico de Bunsen. 12) Suporte universal. É empregado em varias operações, para sustentação de peças. 13) Vareta de vidro. Cilindro oco, feito de vidro de baixo ponto de fusão. Interliga peças como balões, condensadores, erlenmeyers, etc. 14) Tripé de ferro. Sustentáculo utilizado com a tela de amianto para aquecimento de várias peças. 15) Tela de amianto. Protege peças submetidas a aquecimento. O amianto distribui uniformemente o calor. 16) Anel, ou argola. Preso à haste do suporte universal, sustenta o funil na filtração. 17) Pinça simples. Espécie de braçadeira para prender certas peças ao suporte universal. 18) Garra de condensador. Espécie de braçadeira que prende o condensador (ou outras peças, como balões, erlenmeyers etc.) à haste do suporte universal. 19) Estante de tubos de ensaio. Serve para alojar tubos de ensaio. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 18 20) Pinça de madeira. Utilizada para segurar tubos de ensaio em aquecimento, evitando queimaduras nos dedos. 21) Cápsula de porcelana. Recipiente para evaporar líquidos. 22) Vidro de relógio. Peça côncava para evaporação em análises de líquidos. Para aquecê-lo, use tripé com a tela de amianto. 23) Bureta. Serve para medir volumes, principalmente em análises. 24) Triângulo de porcelana. Suporte para cadinhos de porcelana colocados em contato direto com a chama do bico de Bunsen. 25) Almofariz e pistilo. Empregados para triturar e pulverizar sólidos. 26) Frasco de Kitassato. Compõe a aparelhagem das filtrações a vácuo. Sua saída lateral se conecta a uma trompa de vácuo. 27) Funil de Büchner. Adapta-se ao frasco de Kitassato nas filtrações a vácuo. 28) Funil de decantação. Utilizado na separação de misturas de líquidos imiscíveis. 29) Dessecador. Nele se guardam substâncias sólidas para secagem. Sua atmosfera interna deve conter baixo teor de umidade. 30) Pinçade Mohr (a) e pinça de Hofmann (b). Servem para reduzir ou obstruir a passagem de gases ou líquidos em tubos flexíveis. 31) Pinça metálica. Com ela se manipulam objetos aquecidos. 32) Pisseta. Frasco para lavagem de materiais e recipientes por meio de jatos de água, álcool e outros solventes. 33) Furadores de rolhas. Jogo de furadores utilizado para produzir orifícios de diferentes diâmetros em rolhas de cortiça ou de borracha. 34) Espalhador de chama. Adaptado ao bico de Bunsen produz chama larga apropriada para dobrar varetas de vidro. 35) Bomba de vácuo. Equipamento que faz sucção nas filtrações a vácuo. Antigamente usava-se uma trompa de vácuo, como na fig. 35, que era adaptada a uma torneira. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 19 Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 20 Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 21 Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 22 DATA: ____/____/____ AULA Nº 2 MEDIÇÃO DE MASSA - USO DE BALANÇAS Introdução Massa é uma quantidade limitada de matéria. A massa é medida em g (grama) e seus múltiplos: Tonelada (t) Quilograma (Kg) Grama (g) Miligrama (mg) Ex.: 2,5 Kg 1000x 2500g 350mg 1000 0,35g Usam-se diversos tipos de balanças para se medir a massa de um corpo: a) Balança de braço b) Balança de plataforma c) Balança semianalítica d) Balança analítica Balança de braço Permitem que massas de valores desconhecidos sejam comparadas com massas padrões de corpos conhecidos como pesos. É também chamada de balança granatária. x1000 1000 x1000 x1000 1000 1000 Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 23 Balança de plataforma A medição da massa é feita deslocando-se massas conhecidas ao longo do braço da balança até que se obtenha um equilíbrio entre as massas. Balança semianalítica Balança analítica É uma balança eletrônica extremamente sensível e precisa que mede pequenas massas (geralmente inferiores a 200g) e largamente utilizada em laboratórios. Objetivo Nesta prática, almeja-se um primeiro contato com balanças e a “pesagem” de materiais, fato rotineiro em laboratórios químicos. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 24 Procedimento 1) Medir a massa de uma rolha de borracha na: Obs: anotar todas as casas decimais. a) balança de plataforma; _________________ (0,1g) b) balança semianalítica; __________________ (0,01g) c) balança analítica; ______________________ (0,001g) 2) Medir a massa de 0,5g de areia na: d) balança semianalítica; _________________ (0,01g) e) balança analítica ______________________ (0,001g) 3) Verificar o limite de erro de cada balança, que corresponde a sua menor divisão, calculando as variações da massa dentro destes limites e os erros cometidos em cada tipo de “pesagem”. Ex.: Se um objeto tem 0,370g conforme medição numa balança cuja menor divisão é de 0,001g, a massa desse objeto é um valor entre 0,369g e 0,371g. O erro inerente a esta medição é de 0,27%. )(001,0 %100370,0 erroxg X g Questões 1) Diferencie massa e peso. 2) Pesquisar o funcionamento e os cuidados que se deve ter na utilização de balanças eletrônicas, bem como os possíveis erros de pesagem que podem ocorrer. 3) Estabeleça qual é o número de algarismos significativos para cada um dos seguintes valores numéricos: a) 0,0100 b) 2500 c) 0,007 d)75400 4) Faça o arredondamento dos seguintes números para que contenham quatro algarismos significativos: a) 3,00828 b) 38655 c) 0,0030452 d) 470280 Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 25 MEDICÃO DE VOLUME e RECIPIENTES VOLUMÉTRICOS Introdução Podemos definir volume como o espaço ocupado por um corpo ou a capacidade que ele tem de comportar alguma substância. Da mesma forma que trabalhamos com o metro linear (comprimento) e com o metro quadrado (comprimento x largura), associamos o metro cúbico a três dimensões: altura x comprimento x largura. Unidades de volume: 1 L = 1 dm 3 1 mL = 1 cm 3 1 m 3 = 1000 L 1 L = 1.000 cm 3 = 1.000 mL Ex.: 400mL 1000 0,4L 3m 3 1000x 3000L Recipientes volumétricos (identificação e caracterização) e técnicas de usos dos recipientes Proveta Recipiente de vidro ou de plástico para medidas aproximadas. As provetas possuem volume total variável, como 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1.000 e 2.000 mL. Deve ser usada na posição vertical e, para aferição, eleve o menisco até a altura dos olhos. Para esvaziar o líquido, entorne-a vagarosamente (pode-se usar um bastão de vidro para um escoamento melhor, evitando respingos), mantendo-a inclinada até o completo escoamento. Leia sempre pela parte inferior do menisco mantendo o instrumento de medida no seu horizonte. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 26 Pipeta As pipetas são aparelhos para medidas mais precisas. Existem dois tipos de pipeta: as não graduadas (volumétricas) e as graduadas. A volumétrica (figura a) tem apenas um traço de aferição na parte superior para indicar sua capacidade. Já a graduada (figura b) possui uma escala, que nos permite obter variadas medidas de volume. A pipetagem de uma solução deve ser executada de modo metódico e cuidadoso. Os passos principais são: 1. Segure a pipeta pela extremidade superior (use o polegar, o indicador e o dedo médio). Mergulhe a extremidade inferior da pipeta no líquido a ser retirado, tomando o cuidado de não deixá-la bater contra o fundo do recipiente. 2. Passagem de líquido para um béquer com o uso da pipeta. 3. Faça sucção com o pipetador na parte superior, até notar que o líquido subiu um pouco acima do traço de aferição. Puxe devagar, para que o líquido não chegue à boca do pipetador. 4. Eleve a pipeta até que o traço de aferição fique na altura de seus olhos. 5. Com a outra mão, segure o recipiente do qual está sendo retirado o líquido. Posicione o recipiente de modo que a ponta da pipeta, encoste na parede interna. 6. Ao conseguir aferição, torne a fechar o orifício com o dedo indicador. 7. Enxugue a superfície exterior da pipeta com papel poroso.8. Leve a pipeta até o recipiente de destino, encoste a ponta na parede interna e deixe o líquido escorrer. 9. Após a vazão total do líquido, toque a parede interna do recipiente com a extremidade inferior da pipeta para escoar a última gota. Nunca sopre esse tipo de pipeta para esgotar o restinho de líquido que sempre sobrará dentro dela. 10. Nas pipetas de escoamento total (aquelas cuja graduação vai até a ponta), sopre até esgotar-se o último mililitro. Somente esse tipo de pipeta deve ser soprado para que todo o líquido escoe. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 27 Pipetador de Borracha No passado, a operação de pipetagem envolvia o enchimento da pipeta por sucção com a boca. Esse procedimento, entretanto, não é mais recomendado porque é perigoso e anti-higiênico, podendo causar (como causou no passado) acidentes graves, como intoxicações ou queimaduras por soluções ácidas ou básicas. Existem diversas formas de se evitar o uso da boca durante a operação de pipetagem. Todavia, a mais prática e versátil é a utilização de um pipetador de borracha (vide figura ao lado), que nada mais é que um bulbo de borracha no qual se pode fazer vácuo. Esse aparelho tem três válvulas para passagem de ar: A, S e E. A válvula A, ao ser pressionada, abre-se, permitindo retirar o ar do bulbo, isto é, fazer vácuo; uma vez evacuado o bulbo, ao se pressionar a válvula S, consegue-se succionar para dentro da pipeta o volume desejado de liquido. Finalmente, esse volume de líquido pode ser transferido, isto é, a pipeta pode ser esvaziada, pressionando-se a válvula E. Para sua segurança e proteção, SEMPRE utilize um pipetador de borracha para realizar qualquer pipetagem de qualquer tipo de líquido. Bureta Destina-se especificamente a titulações. É um tubo cilíndrico, graduado em mL ou 0,01 mL, com uma torneira controladora de vazão na extremidade inferior. Quando graduadas em 0,01 mL, chamam-se "microburetas" e são utilizadas para medir volumes com maior precisão. Há também as buretas automáticas, com dispositivos que conduzem o líquido automaticamente para dentro delas; evita-se, assim, a contaminação do líquido pelo gás carbônico (CO2) do ar. 1. Monte a bureta no suporte universal. 2. Feche a torneira de controle do escoamento. 3. Com o auxílio do funil, carregue a bureta com a solução a ser utilizada. 4. Coloque um béquer ou um erlenmeyer sob a torneira. 5. Segure a torneira com a mão esquerda; depois, usando os dedos polegar e médio dessa mão, inicie o escoamento. 6. Retire o ar contido entre a torneira e a extremidade inferior da bureta. 7. Encha a bureta e acerte o menisco com o traço de aferição (zero), que fica Na parte superior. 8. Se necessário lubrifique a torneira da bureta com vaselina, observando que o orifício de drenagem não fique obstruído. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 28 Balão volumétrico Recipiente de vidro, com o colo longo e fundo chato. Um traço de aferição no gargalo indica sua capacidade volumétrica. Há balões de 50, 100, 250, 500, 1.000 e 2.000 mL. São utilizados para o preparo de soluções. Ex.: preparar 500 mL de solução de dicromato de potássio 4g/L. Balão volumétrico de 500 mL. Ao trabalhar com o balão volumétrico, mantenha-o sempre na vertical. Para despejar um líquido dentro dele, use um funil. Essa operação se dá por etapas, aos poucos, homogeneizando (agitando o balão) com frequência a mistura que está sendo preparada. Para aferição, coloque o balão sobre a bancada e faça a leitura, sempre tomando como referência a parte inferior do menisco. Após isso, tampe e faça total homogeneização com movimentos giratórios lentos. Erros mais comuns Leitura da graduação volumétrica obtida pela parte superior do menisco. Medição de volume de soluções quentes. Laboratório de Química __________________________________________________________________________________________________________ 29 Uso de instrumento inadequado para medir volumes. Uso de instrumento molhado ou sujo. Formação de bolhas nos recipientes. Controle indevido da velocidade de escoamento. Objetivos Em laboratório, o aluno terá sempre de fazer uso de vários tipos de medida, sendo de grande importância a de volume. Torna-se necessário, portanto, que ele conheça corretamente as diversas unidades de volume e a correspondência entre essas unidades. Ele deve ser capaz de identificar e caracterizar os recipientes volumétricos. É necessário que esteja ciente dos erros que porventura possam ocorrer, procurando assim evitá-los. A eficiência da manipulação dos recipientes volumétricos, bem como de qualquer aparelho ou peça de laboratório, também depende, fundamentalmente, dos procedimentos de limpeza. Material Bureta 25 mL Proveta 50 mL Pipeta graduada 2, 5, 10 mL Pipeta volumétrica 5, 10, 15 mL Balão 50 mL 5 Béqueres de 50 mL Pisseta Conta-gota Procedimento 1) Utilizando água destilada façam medidas de 2, 3, 5, 10 e 15 mL nos seguintes aparelhos: bureta; proveta; pipeta graduada; pipeta volumétrica. 2) Utilizando água destilada complete o balão volumétrico acertando-o o menisco. OBS: Para o acerto do menisco utilize o conta-gotas. QUESTÕES 1. Desenhe uma pipeta graduada e uma pipeta volumétrica. 2. Cite os erros mais comuns na leitura de volume. 3. Uma solução está dentro de um recipiente a 80ºC. Como você procederia para medir o volume? 4. Descreva a operação de lavagem de uma pipeta.
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