Relatório 2 - Bico de Bunsen

Prévia do material em texto

Universidade Estadual De Ponta Grossa
Setor de Ciências Exatas e Naturais
Departamento de Química
______________________________________________________
BICO DE GÁS E TESTE DE CHAMA
Ponta Grossa
2015
Guilherme De San Martin Munhoz R.A 15160621
Luanna Di Mario Rocha R.A 15006821
Mayra Alves Donato: R.A 15148521
Murilo Ruan Pereira: R.A 15007121
BICO DE GÁS E TESTE DE CHAMA
Relatório apresentado à professora Cibeli May Arévalos Villalba para a obtenção de nota parcial na disciplina de química, no curso de Engenharia Civil.
Ponta Grossa
2015
1-INTRODUÇÃO:
1.1-Bico de gás
Nos laboratórios,são utilizados para realizar o aquecimento,queimadores de gases combustíveis,sendo o mais comum e utilizado o bico de Bunsen. Existem também outros queimadores,como o bico de Mecker e o bico de Tirril.
 O bico de gás é composto por:um tubo metálico com um dispositivo em sua base que permite a entrada de gás e um dispositivo rotatório com a função de controlar a entrada de ar,que é realizada girando-se o anel que cobre o orifício. O combustível utilizado nos laboratórios é o GLP (gás liquefeito de petróleo).
 Para acender um bico de gás é necessário primeiramente fechar a entrada de ar e colocar o queimador afastado de substâncias inflamáveis,em seguida risca-se o fósforo,abre-se o gás e acende-se o queimador. Enquanto o bico está em uso ocorre a mistura do combustível e do ar dentro do tubo metálico,dessa forma o combustível queima somente na extremidade superior. 
 A princípio a chama é “fria”,devido ao fornecimento insuficiente de oxigênio,assim ela é grande,amarela,luminosa e não muito quente e também inadequada ao uso por ser pouco oxidante. Para obter-se uma chama adequada e mais quente é necessário deixar entrar gradualmente ar no sistema,até que a chama torne-se azulada. 
A chama ideal possui duas regiões cônicas distintas:região interna chamada de zona redutora, que é composta pela zona interna a qual é neutra onde os gases não sofrem combustão com temperatura em torno de 300° C,e a zona intermediária onde os gases começam a sofrer combustão com temperatura entre 530°C e 1540°C; a região externa é chamada de zona oxidante,ela é quase invisível,é onde se situa a zona de fusão a qual é a região mais quente,a mais luminosa e brilhante e também onde ocorre a maior parte da combustão.
Bico de Bunsen: (1)tubo;(2)anel de regulagem do ar;(3)base;(4)mangueira de gás;(a)zona oxidante(b)zona redutora;(c)zona interna.
1.2-Teste de chama
 É um ensaio realizado na química analítica para a detecção da presença de alguns cátions em amostras sólidas de compostos,utilizando como base os espectros de emissão que é característico de cada elemento.
 Comumente a química analítica qualitativa utiliza reações para a identificação de cátions e ânions,com produtos que são percebidos pelos nossos sentidos com mais facilidade,como formação de precipitado ou liberação de gases. Contudo alguns cátions,como os dos metais alcalinos do sódio e do potássio geram compostos com alta solubilidade,que dificulta a detecção dos íons por meio de reações mais comuns. Por esse motivo o teste de chama é realizado.
 Esse teste é realizado com uma amostra sólida de determinada substância química,a qual é exposta a chama do bico de Bunsen. Quando esse sólido é aquecido ele passa para o estado gasoso e parte de seus elétrons da última camada de valência absorvem energia,avançando para um nível de energia mais elevado,assim entrando no estado de excitação. Quando esses elétrons voltam para os níveis de menor energia eles emitem uma radiação característica. A cor observada na chama depende do comprimento da onda da radiação emitida,o qual varia dependendo do elemento utilizado. 
 Alguns compostos químicos emitem radiação fora da faixa de comprimento de onda visível aos olhos humanos (abaixo de 400nm e acima de 760nm),mas outros compostos emitem radiação nesse intervalo (de 400 à 760nm), como por exemplo cloreto de sódio,cloreto de cobre,sulfeto de potássio,carboneto de lítio e cloreto de Bário,entre outros.
1.3-Modelo Atômico de Bohr
Niels Bohr em seu modelo atômico elaborou uma explicação a teoria atômica de Rutherford que era um desafio para a sociedade cientifica da época, pois não poderia ser explicada pela Física Clássica. Bohr se baseando nas teorias de Max Planck de energia quantizada determinou que:
A energia radiada não é emitida ou absorvida de maneira contínua, somente quando um elétron passa de uma órbita estacionária para outra diferente (salto quântico).
Os elétrons giram em torno do núcleo em órbitas circulares e bem definidas (fixas) que são as órbitas estacionárias. Mais tarde, chamadas "camadas eletrônicas" (K, L, M, N, O, P e Q).
O equilíbrio dinâmico dos sistemas nos estados estacionários se dá pelas leis da mecânica clássica, o que não é verificado quando um elétron passa para um diferente estado estacionário. Ao passar de um estado estacionário para outro, um elétron absorve uma radiação bem definida, que é o quantum, dado pela relação: E = h.v (“v” representa a frequência).
O teste da chama é um procedimento usado na química para identificar a presença de alguns íons metálicos, baseado no espectro de emissão característico de cada elemento. O teste é baseado no fato de que quando certa quantidade de energia (no caso da chama, energia em forma de calor) é fornecida a determinado elemento químico os elétrons da última camada dos seus átomos saltam para um nível de energia mais elevado e quando estão no estado excitado eles retornam para o estado fundamental liberando energia na forma de luz com um comprimento de onda característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um elétron é única para cada elemento. Apenas alguns elementos liberam radiação com comprimento de onda na faixa da luz visível. Dessa forma é possível identificar alguns elementos através das cores emitidas por eles quando aquecidos numa chama como será descrito nesse relatório.
A análise de cátions é importante na identificação dos elementos ou íons que constituem uma substância. Quando dispomos de uma amostra desconhecida, a primeira exigência é, geralmente, determinar quais as substâncias que nela estão presentes. A resolução destes problemas está no domínio da Análise Química Qualitativa.
Os métodos descritos para análise de cátions são sistemáticos, os cátions são classificados em cinco grupos, tomando-se por base sua peculiaridade a determinados reagentes. Pelo emprego sistemático desses assim chamados reagentes de grupo (que são específicos de cada grupo), podemos tirar conclusões sobre a presença ou ausência de grupos de cátions e também separar tais conjuntos para uma análise posterior.
Os reagentes usados para classificação de cátions mais comuns são o ácido Clorídrico, o ácido Sulfúrico, o sulfeto de amônio e o carbonato de amônio. A classificação baseia-se no modo como os cátions reagem a tais reagentes pela formação ou não de precipitado. Por isso, pode-se dizer que a classificação dos íons mais comuns é baseada nas diferenças de solubilidade de seus cloretos, sulfetos e carbonatos. 
2-OBJETIVOS
2.1 Cadinho:
Verificar o ponto de maior temperatura da chama do bico de Bunsen.
2.2 Teste dos compostos:
Verificar que diferentes sais apresentam diferentes cores e frequências de acordo com os seus cátions.
3-PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
3.1-Materiais e Reagentes
Bico de Bunsen
Pinça metálica Casteloy
Bécker de 100ml
Cadinho de porcelana
Água 
Alça de platina com cabo
Vidro de relógio
Cloreto de sódio (NaCl)(s)
Cloreto de potássio (Kcl)(s)
Sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO45H2O)(s)
Ácido clorídrico (HCl)(l)
Cloreto de cálcio (CaCl2)(s)
Cloreto de estrôncio (SrCl2)(s)
Cloreto de bário (BaCl2)(s)
Cloreto de cobre (CuCl2)(s)
Carbonato de cálcio (CaCO3)(s)
Sulfato de potássio (K2SO4)(s)
Sulfato de sódio (NaSO4)(S)
Cloretode lítio (LiC)(s)
3.2-Procedimentos
Passo1: Usou-se uma pinça metálica Casteloy para mover e sustentar o cadinho de porcelana até a chama do bico de Bunsen,afim,de averiguar em qual altura da chama a temperatura é maior, e onde o fogo solta fuligem sob o objeto,esta fuligem é formada pela liberação do carbono advindo da combustão incompleta da chama,cujo suas ligações presentes na estrutura química da fuligem,estão de forma desordenada. 
Passo2:Utilizou-se um Bécker de 100ml com pequena quantidade de ácido clorídrico (HCl) para higienizar a alça de platina com cabo livrando-a dos resíduos promovidos pela queima.
Passo 3:Usou-se a alça de platina com cabo para coletar pequenas amostras dos sais (NaCl, KCl,CaCl2,SrCl2,BaCl2,CuCl2,CuSO45H2O,LiC,CaCO3,K2SO4,Na2SO4),em vidros de relógio, que em seguida foram direcionadas à chama apresentando cada um uma cor diferente, de frequências diferentes, tendo em vista que em cada intervalo de teste entre os complexos a alça de platina com cabo era limpada novamente, durante a realização do experimento, anotou-se os resultados obtidos.
4-RESULTADO E DISCUSSÃO
4.1-Verificação o ponto de maior temperatura da chama.
Como começo de prática, foi utilizado um cadinho de porcelana com água em seu interiorpara verificar o local de maior temperatura da chama do bico de Bunsen, de modo que a zona externa da chama(zona oxidante) é a mais quente, pois fez a água contida no cadinho ferver, e escureceu a parte inferior externa do mesmo.
4.2-Espectromia dos sais.
Durante a prática, os diferentes sais em contato com a chama emitiam espectros de frequências diferentes,portanto,apresentavam cores distintas,pois os compostos (sais) quando irradiados com radiação eletromagnética de frequência adequada, esta é absorvida, provocando a transferência de um elétron de um nível de energia mais baixo para um nível de energia mais alto. Os sais, quando submetidos a elevadas temperaturas, veem os seus íons metálicos, cátions, que os compõem passarem do estado fundamental a estados excitados, com posterior emissão de radiação de cor característica, sob a forma de uma chama colorida.  Quando um desse elétrons retorna ao seu estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiação.
	A coloração emitida pela chama em contato com os determinados sais, é influenciada,unicamente,pelos cátions desses compostos,já que os ânions de todos os complexos são iguais e,possivelmente,não emitem luz,ou seja, observa-se que quando um elétron recebe energia ele salta para uma órbita mais externa. E a quantidade pacote de energia absorvida e bem definida (quantum) que é equivalente a diferença energética entre as camadas. E quando um elétron está no estado excitado ele volta para a sua órbita estacionária ele libera energia na forma de ondas eletromagnéticas (luz) de frequência característica do elemento desse átomo. Bohr propõe que o átomo só pode perder energia em certas quantidades discretas e definidas, e isso sugere que os átomos possuem níveis com energia definida. Essas teorias de Bohr hoje são comprovadas a partir de cálculos e experimentos. Entre eles está o teste da chama, descrito neste relatório. Os aglomerados que possuem cátions iguais apresentam espectromia igual (visível a olho nu) pois possuem frequências semelhantes.
A cor do complexo depende da:
Natureza do íon metálico, porque somente os cátions interferem na coloração do salão passo que também é influenciada pelo número de elétrons nos orbitais s;p;d;
Organização no espaço dos ligantes em torno do íon metálico (por exemplo, os isômeros geométricos podem apresentar espectromia diferente);
Natureza dos ligantes.
4.3-Frequência e energia espectral dos sais.
Para cálculo de frequência foi utilizada a fórmula:
 Onde, calculada em Hz
, que assume o valor de 3x108 m/s.
, calculado em nm (1x10-9m)
Para cálculo da energia foi utilizada a fórmula:
	Onde,,calculada em Joules
,que assume o valor de 6,63x10-34 j/s
,calculada em Hz.
	Sais
	Frequência
	Energia
	Coloração
	NaCl
	5,17x1014
	34,27x10-20
	Alaranjado
	KCl
	5x1014
	33,15x10-20
	Alaranjado
	CaCl2
	4,61x1014
	30,56x10-20
	Vermelho
	SrCl2
	4,16x1014
	27,58x10-20
	Vermelho
	BaCl2
	5,35x1014
	35,47x10-20
	Verde
	CuCl2
	5,76x1014
	38,18x10-20
	Verde
	CuSO45H2O
	6X1014
	39,78X10-20
	Verde azulado
	LiC
	7,05x1014
	46,74x10-20
	Violeta
	CaCO3
	4,83X1014
	32,02X10-20
	Alaranjado
	K2SO4
	7,14X1014
	47,33X10-20
	Violeta
	Na2SO4
	5,08X1014
	33,68X10-20
	Alaranjado
Cores apresentadas por cada composto no teste da chama:
Compostos testados: Carbonato de cálcio (CaCo3); Sulfato de sódio (Na2SO4); Cloreto de potássio (KCl); Cloreto de sódio (NaCl).
Cor observada: Alaranjado.
Compostos testados: Cloreto de cálcio (CaCl2); Cloreto de estrôncio (SrCl2). 
Cor observada: Vermelho.
Composto testado: Sulfato de potássio (K2SO4).
Cor observada: Violeta.
Composto testado: Carbonato de lítio (Li2CO3).
Cor observada: Rosa.
Composto testado: Cloreto de cobre (CuCl2).
Cor observada: Verde azulado
Compostos testados: Cloreto de barrio (BaCl2); Sulfato de cobre penta hidratado (CuSO4.5H2O).
Cor observada: Verde
5-CONCLUSÃO:
Concluímos que uma chama possui diferentes temperaturas distribuídas em sua estrutura fotolítica composta de distintas capacidades caloríficas,de modo que diferentes compostos reagindo com o calor da chama possuem um comportamento eletrolítico responsável por gerar espectros de luz com diferentes frequências,comprovando assim o desempenho dos elétrons descrito por Niels Bohr.
Referências:
Modelo Atômico de Bohr. Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAABujcAH/teste-chama> acesso em: 16 abr. 2015.
ATKINS, Peter e JONES, Loretta. Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente; tradução Ricardo Bicca de Alencastro. 3ª Edição. Editora Bookman. Porto Alegre, 2006.
Análise de Cátions. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAud4AK/analise-cations?part=1> e <http://biq.iqm.unicamp.br/arquivos/teses/vtls000398398.pdf> acesso em: 16 abr. 2015