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Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências Departamento de Química Orgânica e Inorgânica Bacharelado em Farmácia Química Geral e Inorgânica Prática Nº 2 Evidências de Reação Aluno: Darlan Brasileiro de Araújo Matrícula: 375496 Professora: Maria Elenir Nobre Pinho Ribeiro Fortaleza, 18 de Março de 2015. Sumário Fundamentação Teórica 3 Objetivos 5 Parte Experimental 5 Materiais Utilizados 5 Reagentes Utilizados 5 Metodologia 6 Resultados e Discussão 9 Considerações Finais 13 Bibliografia 14 Fundamentação Teórica Reação significa o resultado de ações de dois ou mais corpos e/ou substâncias diferentes, ou não, que geralmente trazem como consequência efeitos que podem ser visíveis ou não a olho nu, mas que, com a ajuda de equipamentos corretos, é muito provável que se ache um produto dessa interação. Na química, reações ocorrem o tempo todo. Sejam elas dentro de corpo animal, vegetal ou nas inúmeras formas vivas e não vivas que nos rodeiam, há reações entre inúmeras substâncias (elementos) que assim dão forma a infinidade de coisas que fazem parte de nossas vidas. Nas reações entre as mais variadas formas de substância, existem fatores que demonstram a ocorrência de uma determinada reação. A incidência de liberação de gás, formação de precipitado sólido e mudança da temperatura, são exemplos de como acontece a relação entre os átomos e íons de diferentes elementos e substâncias. Formação de Produtos Gasosos: O Borbulhamento na solução marca essa formação, sendo a partir deste que ocorre a liberação de gases; Mudança de Cor: Muitas vezes após a mistura de duas ou mais substâncias, a mudança de cor marca o surgimento de uma nova. Mudança de Odor: A união de duas ou mais substâncias pode resultar em odor característico dessa reação ou consumo de reagentes. Transferência de Energia: Obviamente pelas reações atômicas que acontecem em uma mistura, a troca de energia calórica acontece em muitas reações e podem ser classificadas em Endotérmicas, quando há um decrescimento da temperatura da mistura causada pela absorção de energia pela reação, ou Exotérmicas, quando há aumento na temperatura do misto causado pela liberação de energia pela reação. Formação de Precipitado: Sendo a característica mais frequente da ocorrência de uma reação química, o precitado apresenta-se como um sólido insolúvel e é resultado quando a quantidade de umas das substâncias reagentes excede a da outra ultrapassando a solubilidade do meio. Os tipos de precipitado podem ser classificados quanto o tamanho das partículas produzidas, são eles: Precipitado Cristalino: É parecido com o sal de cozinha ou açúcar, pois tem tamanho regular de suas partículas e é o mais desejado, uma vez que se sedimenta rapidamente e é de fácil filtragem. Precipitado Granular: Assim como seu antecessor, tem fácil sedimentação, porém difere-se do outro por apresentar partículas em formas irregulares e distinguíveis. Precipitado Finamente Dividido: Assemelha-se a farinha de trigo, por suas partículas serem tão finas que individualmente são invisíveis a olho nu, logo, se torna muito difícil de trabalhar com esse precipitado por sua demorada sedimentação. Precipitado Coloidal tipo Gelatinoso: Forma uma massa compacta com aspecto gelatinoso e é difícil de ser trabalhado por fazer com que sua lavagem seja impossível. Precipitado Coloidal Finamente Dividido: É o pior tipo de precipitado. Suas partículas, por serem tão pequenas, dificilmente se sedimentam e atravessam até os poros de um filtro. Neste relatório serão expostos os dados adquiridos a partir de observações feitas em laboratório, advindas de experimentos realizados com alguns compostos químicos, dando-se importância o registro de ocorrências, perceptíveis a olho nu, nos recipientes onde cada reação aconteceu. Objetivos A partir de evidências experimentais, concluir sobre a ocorrência de reação química; Identificar tipos de precipitado. Parte Experimental Materiais Utilizados 20 tubos de ensaio: Pipetas Volumétricas para cada um dos reagentes. Reagentes Utilizados Reagente Fórmula Molecular Concentração Sulfato de Cobre CuSO4 0,2 mol/L Sulfato de Ferro III Fe2(SO4)3 0,2 mol/L Hidróxido de Amônio NH4OH 3 mol/L Ácido Clorídrico HCl 1 mol/L Nitrato de Prata AgNO3 0,1 mol/L Cloreto de Bário BaCl2 0,1 mol/L Ácido Sulfúrico H2SO4 1 mol/L Cloreto de Magnésio MgCl2 1 mol/L Hidróxido de Sódio NaOH 3 mol/L Tiossulfato de Sódio Na2S2O3 0,1 mol/L Bicarbonato de Sódio NaHCO3 0,2 mol/L Magnésio Sólido Mg(s) 1 mol/L Dicromato de Potássio K2Cr2O7 0,3 mol/L Carbonato de Sódio Na2CO3 1 mol/L Amostra Desconhecida - - Metodologia Como forma de otimização do tempo das atividades da prática, cada uma das reações foram pré-estabelecidas pela professora e divididas em bancadas diferentes no laboratório, onde cada equipe pôde usufruir de seus próprios experimentos transportando apenas seu porta tubo de ensaio, com a quantidade de tubos necessária para a realização. Reação de Mudança de Cor Foi-se utilizado (através de uma pipeta volumétrica e tubo de ensaio): 1 mL da solução 0,2mol/L de CuSO4 + 1 ml de 0,2mol/L de Fe2(SO4)3, em mistura, e 1 mL da solução 0,2mol/L de CuSO4 + 1 ml de 3mol/L de NH4OH, em mistura. Os resultados foram anotados. Tipos de Precipitado Para essa atividade, cujo objetivo era a observação de cada tipo de precipitado que foi formado, foram-se utilizadas as seguintes misturas de substâncias, na quantidade 1 mL de cada: 1º tubo: HCl 1mol/L + AgNO3 0,1mol/L 2º tubo: BaCl2 0,1mol/L + H2SO4 1mol/L 3º tubo: MgCl2 1mol/L + NaOH 3mol/L 4º tubo: Na2S2O3 0,1mol/L + H2SO4 1mol/L Em seguida, por recomendação da professora, fez-se necessário a espera de alguns instantes para que acontecessem as reações da maneira esperada. Os resultados foram anotados. Reação de Liberação de Gás Como nas atividades anteriores, com o uso de pipetas volumétricas e tubos de ensaio, foram utilizadas em misturas as seguintes substâncias na quantidade 1 mL de cada: 1º tubo: NaHCO3 0,2mol/L + HCl 1mol/L 2º tubo: Mg(s) + HCl 1mol/L Foram feitas anotações dos resultados obtidos pelas observações. Propriedades Químicas de um Composto Para analisar as propriedades químicas dos compostos a seguir, foram realizados os seguintes testes: 4.1. Foi adicionado 1 ml de cada substância a ser investigada em um tubo de ensaio (um tubo para cada substância) e foi acrescentado em cada um dos tubos 1 ml de H2SO4 1mol/L. 1º tubo: CuSO4 0,5mol/L + H2SO4 1mol/L 2º tubo: K2Cr2O7 0,3mol/L + H2SO4 1mol/L 3º tubo: MgCl2 1mol/L + H2SO4 1mol/L 4º tubo: NaOH 3mol/L + H2SO4 1 mol/L 5º tubo: Na2CO3 1mol/L + H2SO4 1 mol/L 6º tubo: Amostra desconhecida + H2SO4 1 mol/L As mudanças ocorridas foram observadas e anotadas. 4.2. O mesmo procedimento foi repetido tendo como segundo reagente 1 ml de NH4OH 3 mol/L 1º tubo: CuSO4 0,5mol/L + NH4OH 3 mol/L 2º tubo: K2Cr2O7 0,3mol/L + NH4OH 3 mol/L 3º tubo: MgCl2 1mol/L + NH4OH 3 mol/L 4º tubo: NaOH 3mol/L + NH4OH 3 mol/L 5º tubo: Na2CO3 1mol/L + NH4OH 3 mol/L 6º tubo: Amostra desconhecida + NH4OH 3 mol/L As mudanças ocorridas foram observadas e anotadas. 4.3. Para identificar a Amostra desconhecida, é necessário que se observe todas as reações da etapa 4 do experimento, sabendo que essa substância é uma das cinco envolvidas nesta etapa, logo, o uso dos sentidos para torna-se importante para o percebimento de indicadores como formação de precipitado, transferência de energia, mudança de cor, etc. Resultados e Discussão Reação de Mudança de Cor No primeiro tubo, a mistura final teve cor verde e não houve formação de precipitado. CuSO4 + Fe2(SO4)3→ não houve reação Não ocorreu reação química porque a mudança de cor foi apenas resultado da mistura entre azul e amarelo das soluções.No segundo tubo, a mistura final teve cor azul escuro e formação de precipitado granular. CuSO4(aq) + 2NH4OH(aq) → (NH4)2SO4(s) + Cu(OH)2(aq) Conclui-se então, que houve reação química pelo surgimento de dois novos compostos com mudança de cor e formação de precipitado indicando essa reação. 2 - Tipos de Precipitado 1º tubo: HCl(aq) + AgNO3(aq ) → AgCl(s) +HNO3(aq) Formação de precipitado granular. A sedimentação foi quase que imediata deixando as duas substâncias bem separadas, sendo uma líquida incolor e a outra o precipitado composto por pequenos grãos de tamanho irregular. 2º tubo: BaCl2(aq) + H2SO4(aq) → BaSO4(s) + 2HCl(aq) Formação de precipitado Cristalino. Rápida separação dos produtos da reação, resultando em leve turvamento da substância líquida e rápida sedimentação de precipitado composto de grãos pueris de aparência similar entre si. 3º tubo: MgCl2(aq) + 2NaOH(aq) → Mg(OH)2(s) + 2NaCl (aq) Formação de Precipitado Coloidal tipo Gelatinoso. Espaço de tempo um tanto maior em relação aos primeiros, resultando em precipitação de substância de aparência notoriamente gelatinosa. 4º tubo: Na2S2O3(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2S2O3(aq) Formação de Precipitado Coloidal Finamente Dividido. A aparência da reação inicialmente mostrava-se ser uma reação com mudança de cor, porém logo depois de algum tempo a precipitação ocorreu, mostrando ser um pó de aparência extremamente fina, a qual turvava o tom da mistura. 3 - Reação de Liberação de Gás 1º tubo: NaHCO3(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2CO3(aq) Foi possível perceber a liberação de gás, devido à formação de bolhas no tubo de ensaio. Isso ocorreu porque o ácido carbônico (H2CO3) se decompõe rapidamente em gás carbônico. Então a reação fica: NaHCO3(aq) + HCl(aq) →NaCl(aq) +H2O(l) + CO2(g) _______________________________________________________________________________________ ___ 2º tubo: Mg(s) + 2HCl(aq) →MgCl2(aq) + H2(g) Nessa reação, foi possível perceber a formação de produto gasoso (houve formação de bolhas) e também mudança na temperatura do sistema, houve um aumento dela, indicando uma reação química exotérmica, onde há liberação de calor. 4 - Propriedades Químicas de um Composto As reações químicas que acontecem em cada um dos tubos de ensaio trazem os seguintes produtos: 4.1 1º tubo: CuSO4(aq) + H2SO4(aq) → H2Cu(SO4)2(aq) 2º tubo: K2Cr2O7(aq) + H2SO4(aq) → K2SO4(aq) + H2Cr2O7(aq) 3º tubo: MgCl2(aq) + H2SO4(aq) → MgSO4(s) + HCl(aq) 4º tubo: NaOH(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(s) + 2H2O(l) 5º tubo: Na2CO3(aq) + H2SO4(aq) → H2O(l) + CO2(g) + Na2SO4(aq) 4.2 1º tubo: CuSO4(aq) + 2NH4OH(aq) → (NH4)2SO4(s) + Cu(OH)2(aq) 2º tubo: K2Cr2O7(aq) + 2 NH4OH(aq) → 2 KOH + (NH4)2Cr2O7 3º tubo: MgCl2(aq) + NH4OH(aq) → Mg(OH)2(s) +NH4Cl(aq) 4º tubo: NaOH(aq) + NH4OH aq) → NH3(g) + H2O(l) + NaOH(s) 5º tubo: Na2CO3(aq) + NH4OH (aq) → Não Ocorreu Reação Em seguida, com base nas anotações das observações das reações acima, constrói-se a seguinte tabela: H2SO4 1mol/L NH4OH 3 mol/L CuSO4 0,5mol/L Mudança de Cor (Azul Claro) Mudança de Cor (Roxo + Precipitado Cristalino) K2Cr2O7 0,3mol/L Mudança de Cor (Amarelo Escuro) Mudança de Cor (Amarelo Claro) MgCl2 1mol/L Incolor Mudança de Cor (Turvo) NaOH 3mol/L Reação Exotérmica Incolor Na2CO3 1mol/L Liberação de Gás Incolor Amostra desconhecida Liberação de Gás Incolor 4.3. Com base nas observações de cada composto da etapa 4, conclui-se que a Amostra desconhecida, é na verdade Na2CO3, pelas duas substâncias apresentarem as mesmas características em ambas as reações. Considerações Finais Com os diversos experimentos feitos, foi possível constatar a ocorrência de reação química por muitas formas, como a mudança na coloração, formação de precipitado, liberação de gás, alteração na temperatura. Para que ocorra reação os reagentes devem estar em contato e deve haver rearranjo de átomos (ou íons, no caso dos sais) formando novos produtos. Sabendo identificar ocorrência de reação química, foi possível identificar a amostra desconhecida, analisando as propriedades químicas dos compostos formados e fazendo comparação entre eles. Foi também possível com a prática verificar que há diferentes tipos de precipitados, formados por partículas, diferindo em formas e tamanhos, há precipitados finíssimos, gelatinosos, granulares e outros. Bibliografia Manual de Laboratório, Química Geral e Inorgânica, Fortaleza: UFC, 2015. Chang, Raymond; Química Geral Conceitos Essenciais, 4ª ed., McGraw Hill.
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