relatório 4 Propriedades Periódicas

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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 4
Propriedades Periódicas
Aluno: Darlan Brasileiro de Araújo
Matrícula: 375496
Professora: Maria Elenir Nobre Pinho Ribeiro
Data de realização: 15 de Abril de 2015.
Data de entrega: 6 de maio de 2015
Sumário
Fundamentação Teórica	3
Objetivos	5
Parte Experimental	5
Materiais Utilizados	5
Reagentes Utilizados	5
Metodologia	6
Resultados e Discussão	8
Considerações Finais	12
Bibliografia	13
Fundamentação Teórica
Deste sempre o homem vem tentando descobrir e classificar tudo que está ao seu redor e sua composição. A química teve e tem sua evolução pautada nisto. Assim, por meio de anos de estudos, foi-se desenvolvida a tabela periódica, que, com bases já nos conhecimentos sobre os átomos, enumerava e classificava cada elemento até então analisado na história. A tabela se tornou de grande valia para estudiosos da área que a utilizam até hoje para a melhor compreensão das reações químicas existentes na natureza.
Os principais conceitos para a organização das periodicidades da tabela são:
Raio atômico ou o raio do átomo - É a distância entre o núcleo do átomo até a camada mais externa de sua eletrosfera, e é calculado pela distância entre dois átomos com métodos específicos. 
Exemplo: O elemento Frâncio (Fr) por obter maior raio atômico, é localizado no extremo sudoeste da tabela.
Energia de ionização – É a energia gasta pelo átomo para remover um ou mais elétrons de outro átomo, geralmente no estado gasoso. Se o átomo for grande sua energia de ionização será menor. 
Exemplo: O elemento Hélio (He) é o que obtém maior energia de ionização, logo, é localizado no extremo nordeste da tabela.
Afinidade Eletrônica – É a energia liberado por um átomo ao “capturar” um elétron de outro átomo. Assim, elementos com baixa afinidade eletrônica têm dificuldade em ganhar elétrons, já os com grande afinidade eletrônica têm mais facilidade. 
Exemplo: O elemento Cloro (Cl) é o de maior afinidade eletrônica, deste modo, é localizado ao nordeste da tabela.
Eletronegatividade – É uma propriedade diretamente ligada às interações entre átomos, pois mede a força de atração entre os elétrons em uma ligação. 
Exemplo: O Flúor (F) é o elemento mais eletronegativo e se situa a nordeste da tabela.
A tabela periódica é na prática organizada em períodos (linhas horizontais) e famílias (linhas verticais) nas quais os elementos são dispostos de maneira que as propriedades químicas e físicas similares entre elementos façam com que eles se arrumem proximamente.
Nesta prática, serão destacadas duas famílias específicas da tabela, a 2A e a 7A, ou respectivamente, a dos metais alcalinos terrosos e a dos halogênios, além de alguns metais, onde serão relatadas experiências relacionadas as solubilidades dos sais formados por determinados íons dos elementos presentes nas duas famílias.
Objetivos
Caracterizar alguns elementos como metal e não-metal;
Verificar a sequência dos metais alcalinos terrosos no grupo, através de teste de solubilidade pela formação de precipitado;
Deduzir a sequência dos halogênios no grupo através de reações específicas;
Desenvolver procedimento para testar a presença de cátions dos elementos dos grupos IIA e haletos em solução.
Parte Experimental
Materiais Utilizados
Tubos de ensaio
Pipetas Volumétricas
1 Ímã
1 pilha
1 bico de bunsen
Reagentes Utilizados
	Reagente
	Fórmula Molecular
	Ácido Clorídrico
	HCl
	Nitrato de Magnésio
	Mg(NO3)2
	Nitrato de Cálcio
	Ca(NO3)2
	Nitrato de Estrôncio
	Sr(NO3)2
	Nitrato de Bário
	Ba(NO3)2
	Carbonato de Sódio
	Na2CO3
	Oxalato de Amônio
	(NH4)2C2O4
	Ácido Sulfúrico
	H2SO4
	Cromato de Potássio
	K2CrO7
	Cloreto de Sódio
	NaCl
	Brometo de Sódio
	NaBr
	Iodeto de Sódio
	NaI
	Nitrato de Prata
	AgNO3
	Hidróxido de Amônio
	NH4OH
	Ácido Nítrico
	HNO3
	Nitrato de Ferro (III)
	Fe(NO3)3
	Bário (sal)
	Ba
	Cálcio (sal)
	Ca
	Estrôncio (sal)
	Sr
	Sódio (sal)
	Na
Metodologia
1 – CARÁTER METÁLICO
Parte 1.1 - Foram utilizados cinco recipientes contendo cinco substâncias diferentes, identificadas apenas por uma letra em cada amostra. Foi observado se havia as seguintes propriedades em cada uma das substâncias: cor, brilho e maleabilidade.
Em seguida, usando a pilha e um pequeno circuito formado por dois fios de cobre e um fotodiodo foi observada a presença de condutibilidade elétrica. Depois, usando o ímã, foram observadas as substâncias que tivessem propriedades ferromagnéticas.
As observações foram anotadas.
Parte 1.2 - Logo em seguida, na bancada ao lado, havia cada uma das mesmas substâncias encontradas na Parte A, porém desta vez cada uma delas deveria ser depositada em tubos de ensaio diferentes e posta para reagir com 2,0 mL de ácido clorídrico (HCl 4 mol/L). A observação durou 10 minutos e os resultados foram anotados.
	2 – SEQUÊNCIA DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS
Parte 2.1 - Com pipetas volumétricas especificamente marcadas para cada substância, foi-se adicionado 1,0 mL de solução a 0,1 mol/L dos seguintes sais: Nitrato de Magnésio (Mg(NO3)2), nitrato de cálcio (Ca(NO3)2), nitrato de estrôncio (Sr(NO3)2) e nitrato de bário (Ba(NO3)2) em diferentes tubos de ensaio. 
Parte 2.2 - Em seguida, a cada tubo foi adicionado 1,0 mL de carbonato de sódio (Na2CO3. 1 mol/L). As misturas foram agitadas e observadas.
Parte 2.3 – A Parte 2.1 foi preparada outras três vezes, substituindo-se, dessa vez, a 1,0 mL de carbonato de sódio (Na2CO3. 1 mol/L) por 1,0 mL de oxalato de amônio ((NH4)2C2O4), 1,0 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) e 1,0 mL de cromato de potássio (K2CrO7). As misturas foram agitadas e observadas.
Parte 2.4 – Como atividade para exercitar o aprendido com o observado nas outras misturas, foram utilizados os mesmos reagentes das Partes 2.2 e 2.3 na Amostra X disponível na bancada do laboratório. Os resultados foram anotados.
3 – SEQUÊNCIA DOS HALOGÊNIOS
Parte 3.1 - Em três tubos de ensaio foram colocados 1,0 mL de solução a 0,1 M de cloreto de sódio (NaCl), brometo de sódio (NaBr) e iodeto de sódio (NaI). 
Parte 3.2 - Em seguida foi acrescentado a cada um dos tubos 1,0 mL de nitrato de prata (AgNO3) a 0,1 mol/L.
Parte 3.3 - Após algum tempo foi adicionado a cada um dos tubos 1,0 mL de hidróxido de amônio (NH4OH).
Parte 3.4 – Utilizando 1,0 mL da Amostra Desconhecida disponibilizada na bancada em um tubo de ensaio, foi-se realizado os procedimentos das Partes 3.2 e 3.3.
Os resultados das reações observadas foram registrados.
Parte 3.5 – A Parte 3.1 foi refeita.
Parte 3.6 – Em seguida foi adicionado a cada um dos três tubos, 1 gota de ácido nítrico (HNO3 . 3 mol/L).
Parte 3.7 – Depois, foi adicionado a cada um dos três tubos, 1,0 mL de nitrato de ferro (III) (Fe(NO3)3).
Parte 3.8 – Novamente utilizando 1,0 mL da Amostra Desconhecida, foi-se repetido as partes 3.6 e 3.7.
Os resultados das reações observadas foram registrados.
4 – INDENTIFICAÇÃO DE CÁTIONS METÁLICOS PELO TESTE DE CHAMA
Parte 4.1 – Uma alça metálica foi mergulhada em ácido clorídrico (HCl) e queimada no bico de Bunsen inúmeras vezes até que não houvesse mais alteração na cor da chama. Este é um procedimento de limpeza
Parte 4.2 – Utilizando a mesma alça de metal foram queimados partículas dos sais de bário (Ba), cálcio (Ca), estrôncio (Sr) e sódio (Na) no bico de Bunsen a fim de verificar as mudanças da cor da chama em contato com tais substâncias.
Os resultados das reações observadas foram registrados.
 	
Resultados e Discussão
4.1 – CARÁTER METÁLICO
Os resultados das observações e experimentos feitos nas partes 1.1 e 1.2 estão presentes na tabela abaixo.
	Substâncias
	Propriedades*
	Reação com HCl
	
	1
	2
	3
	4
	5
	
	A
	
	
	
	
	X
	Forte reação exotérmicaB
	
	
	
	
	X
	Forte reação exotérmica
	C
	
	
	X
	
	
	Fraca reação exotérmica
	D
	
	X
	X
	X
	X
	Nenhuma reação
	E
	
	X
	X
	
	X
	Nenhuma reação
*1 (cor), 2 (brilho), 3 (maleabilidade), 4 (condutância elétrica), 5 (condutância magnética). 
Através das observações das propriedades das substâncias, pode-se afirmar que as substâncias A, B e C são metais por apresentarem as seguintes características:
Maleabilidade: Capacidade que os metais possuem de alterar a sua forma e produzir desde lâminas até chapas muito finas.
Brilho: Os elétrons livres localizados na superfície dos objetos de metal absorvem e irradiam a luz, por isso os objetos metálicos apresentam um brilho característico.
Condutibilidade: Os metais são excelentes condutores de corrente elétrica e de calor.
Na reação com HCl, ocorreu reação somente com as substâncias A, B e C apresentando-se na forma de liberação de calor e formação de gás.
De todas as substâncias apenas a C apresenta propriedades magnéticas do tipo ferromagnético, pois apenas ela foi atraída pelo imã.
	4.2 – SEQUÊNCIA DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS
	Equações das reações com o reagente Na2CO3:
Mg(NO3)2(aq) + Na2CO3(aq) → Mg(CO3)2(s) + 2NaNO3(aq)
Ca(NO3)2(aq) + Na2CO3(aq) → CaCO3(s) + 2NaNO3(aq)
Sr(NO3)2(aq) + Na2CO3(aq) → SrCO3(s) + 2NaNO3(aq)
Ba(NO3)2(aq) + Na2CO3(aq) → BaCO3(s) + 2NaNO3(aq)
Equações das reações com o reagente (NH4)2C2O4:
Mg(NO3)2(aq) + (NH4)2C2O4(aq) → MgC2O4(s) + 2NH4NO3(aq)
Ca(NO3)2(aq) + (NH4)2C2O4(aq) → CaC2O4(s) + 2NH4NO3(aq)
Sr(NO3)2(aq) + (NH4)2C2O4(aq) → SrC2O4(s) + 2NH4NO3(aq)
Ba(NO3)2(aq) + (NH4)2C2O4(aq) → BaC2O4(s) + 2NH4NO3(aq)
Equações das reações com o reagente H2SO4:
Mg(NO3)2(aq) + H2SO4(aq) → MgSO4(s) + 2HNO3(aq)
Ca(NO3)2(aq) + H2SO4(aq) → CaSO4(s) + 2HNO3(aq)
Sr(NO3)2(aq) + H2SO4(aq) → SrSO4(s) + 2HNO3(aq)
Ba(NO3)2(aq) + H2SO4(aq) → BaSO4(s) + 2HNO3(aq)
Equações das reações com o reagente K2CrO4:
Mg(NO3)2(aq) + K2CrO4(aq) → MgCrO4(s) + 2KNO3(aq)
Ca(NO3)2(aq) + K2CrO4(aq) → CaCrO4(s) + 2KNO3(aq)
Sr(NO3)2(aq) + K2CrO4(aq) → SrCrO4(s) + 2KNO3(aq)
Ba(NO3)2(aq) + K2CrO4(aq) → BaCrO4(s) + 2KNO3(aq)
Os resultados das observações dos experimentos feitos nas partes 2.1 a 2.4 estão presentes na tabela abaixo.
	
	Na2CO3
	(NH4)2C2O4
	H2SO4
	K2CrO4
	Mg(NO3)2
	Precipitou
	Não Precipitou
	Não Precipitou
	Não Precipitou
	Ca(NO3)2
	Precipitou
	Precipitou
	Não Precipitou
	Não Precipitou
	Sr(NO3)2
	Precipitou
	Precipitou
	Precipitou
	Precipitou
	Ba(NO3)2
	Precipitou
	Precipitou
	Precipitou
	Precipitou
	Amostra X
	Precipitou
	Precipitou
	Não Precipitou
	Não Precipitou
Com base nas informações sobre solubilidade dos sais de metais alcalinos terrosos contidos na tabela acima, pode-se supor a ordem dos elementos dessa família na tabela periódica, pois os padrões de solubilidade de seus sais são consistentes com a sequência dos elementos na tabela periódica, definida pela solubilidade crescente de cada um. Sendo assim, a seqüência dos metais alcalinos terrosos no grupo é: Mg – Ca – Sr – Ba.
A amostra X possui o cátion Ca2+ pois se comporta de maneira idêntica ao Ca(NO3)2 com relação à formação de precipitado, quando em contato com as mesmas substâncias.
4.3 – SEQUÊNCIA DOS HALOGÊNIOS
Na primeira parte do experimento os resultados na seguinte tabela descrevem que a cor resultante da reação de AgNO3 com os sais de sódio, formando novos sais por reação de dupla troca por presença do cátion Ag3+, pois a gradação das cores indica o quão solúvel é o composto em presença de NH3 e quanto mais escura a solução em reação com nitrato de prata menos solúvel será a solução.
	Reagente
	Cor com AgNO3
	Solubilidade com NH4OH
	NaCl
	Branco
	Solúvel
	NaBr
	Creme
	Pouco solúvel
	NaI
	Amarelo
	Insolúvel
	Amostra X
	Branco
	Solúvel
Equações das reações:
NaCl(aq) + AgNO3(aq) → NaNO3(aq) + AgCl(s)
NaBr(aq) + AgNO3(aq) → NaNO3(aq) + AgBr(s) 
NaI(aq) + AgNO3(aq) → NaNO3(aq) + AgI(s)
Na segunda parte ao se usar outro reagente nos compostos iniciais obtêm-se os seguintes resultados. A variação na coloração indica o grau de solubilidade dos compostos quando são formados pelos íons Ag+ ou Fe3- e os íons haletos, tornando-se possível explicar a sequência dos halogênios na tabela periódica.
	Reagentes
	Cor com Fe(NO3)3
	NaCl
	Amarelo bem claro
	NaBr
	Amarelo
	NaI
	Laranja bem escuro
	Amostra X
	Amarelo bem claro
Equações das reações:
3NaCl(aq) + Fe(NO3)3(aq) → FeCl3(s) + 3NaNO3(aq) 
3NaBr(aq) + Fe(NO3)3(aq) → FeBr3(s) + 3NaNO3(aq) 
3Nal(aq) + Fe(NO3)3(aq) → FeI3(s) + 3NaNO3(aq)
Pela observação dos comportamentos da Amostra X na diferentes situações conclui-se que se trata do NaCl.
	4.4 – IDENTIFICAÇÃO DE CÁTIONS METÁLICOS PELO TESTE DE CHAMA
	Pelo observado no experimento foi possível se construir a seguinte tabela.
	Metal
	Ba
	Ca
	Sr
	Na
	Cor da Chama
	Verde amarelado
	Vermelho tijolo
	Vermelho carmim
	Amarelo alaranjado
A cor da chama se dá através do efeito fotoelétrico. Quando o elétron excitado retorna ao seu estado fundamental, ele libera uma quantidade de energia que foi alcançada pelo sistema para que fosse possível que o elétron passasse para uma camada mais externa, essa luz é denominada fóton.
Considerações Finais
Através do experimento 1 pode-se afirmar que as amostras A, B e C são metais por apresentarem propriedades que definem o caráter metálico, tais como maleabilidade, brilho, condutância elétrica. Os metais reagiram com o ácido clorídrico, HCl, liberando gases e calor, sendo portanto uma reação exotérmica. Dentre os metais utilizados na experiência o que teve uma reação mais rápida com o HCl e liberou mais calor foi a amostra B.
No experimento 2, descobriu-se a ordem dos metais alcalinos na tabela periódica através da solubilidade dos sais. A sequência dos metais alcalinos terrosos no grupo é: Mg – Ca – Sr – Ba. Comparando os resultados, A amostra X possui o cátion Ca2+ pois se comporta de maneira idêntica ao Ca(NO3)2 com relação à formação de precipitado, diante das mesmas substâncias. 
Na terceira experiência, foi deduzida a sequência dos halogênios no grupo através de reações específicas. Através da gradação e sequência de cores demonstrou-se o grau de solubilidade dos compostos formados pelo íon Ag+ e os íons haletos (Cl-, Br- e I-) ou pelo íon Fe3+ e os íons haletos. A solubilidade desses compostos determina a sequência dos halogênios na tabela periódica. Essa experiência foi fundamental para identificar o ânion da amostra X, Cl-, pois tem comportamento em solução que condiz com o cloreto de sódio, NaCl.
Conclui-se que a amostra X é o cloreto de cálcio. Essa conclusão deu-se através da presença do cátion Ca2+, evidenciado na segunda parte da pratica (Sequencia dos metais alcalinos terrosos) e do ânion Cl-, evidenciado nessa parte da pratica. 
Finalmente, a cor adquirida pela chama nos testes se dá através do efeito fotoelétrico, explicado por Bohr. Quando o elétron excitado volta ao seu estado principal, ele emitirá uma quantidade de energia, definido como quantum de energia.
Referências
Tabela Periódica Completa, A Tabela Periódica dos Elementos Químicos Atualizada. Disponível em: <http://www.tabelaperiodicacompleta.com/propriedades-periodicas>
Manual de Laboratório, Química Geral e Inorgânica, Fortaleza: UFC, 2015.
Chang, Raymond; Química Geral Conceitos Essenciais, 4ª ed., McGraw Hill.