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LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco LE200 - QUÍMICA GERAL APOSTILA DE AULAS PRÁTICAS Profa. Dra. Alessandra Cremasco 2°°°° semestre de 2016 LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco REGRAS DE SEGURANÇA ESPECÍFICA PARA LABORATÓRIO DE QUÍMICA • Seguir rigorosamente as instruções fornecidas pelo professor • Nunca trabalhar sozinho no laboratório • Não colocar sobre a bancada de laboratório bolsas, agasalhos ou qualquer material estranho ao trabalho que estiver realizando. Materiais pessoais dos alunos devem ser guardados nos armários localizados nos corredores centrais dos blocos de laboratório. Só será permitida apostila, calculadora e lápis. • É obrigatória a manutenção de áreas de trabalho, passagens e dispositivos de segurança livres e desimpedidos. As baquetas presentes no laboratório devem estar junto às bancadas quando não estiverem em uso. • Considere qualquer substância corrosiva e perigosa, merecendo, portanto, manipulação cuidadosa e evitando-se contato com o corpo. • Se sua pele ou olhos forem atingidos lave com água abundante e avise ao professor. • Nunca prove nenhuma substância, nem aspire nenhum vapor diretamente. • Antes de manipular qualquer reagente deve-se ter conhecimento de suas características com relação à toxicidade, inflamabilidade e explosividade; • O uso de avental (confeccionado em algodão e mangas compridas), calça comprida, óculos de segurança e sapato fechado é obrigatório, já que seu corpo e roupas ficam mais protegidos. • Cabelos longos devem ser presos durante a realização dos experimentos. • Não usar lentes de contato. • É obrigatória a leitura do roteiro de aula prática antes de ir para o laboratório. • Antes de manipular um aparelho qualquer no laboratório observe as instruções fornecidas pelo professor. • Qualquer anormalidade, tais como mau funcionamento de equipamentos, vazamento de produtos e vidrarias trincadas ou rachadas você deve comunicar aos responsáveis. • Nunca pipetar com a boca. Utilizar peras para auxiliá-lo. LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco • Não deixar frascos de reagente destampados • Não deixar frascos contendo solventes inflamáveis (acetona, álcool, éter) próximos à chama. • Não deixar frascos contendo solventes inflamáveis expostos ao sol. • Não colocar frascos abertos contendo reagentes químicos no refrigerador ou local não ventilado. Não guardar material tóxico volátil em refrigerador ou local não ventilado, mesmo que o frasco esteja tampado. • Antes de usar qualquer reagente, ler atentamente o rótulo do frasco para ter certeza de que aquele é o reagente desejado. • Marcar de modo correto os frascos que contém os reagentes. • As experiências que envolvem liberação de gases e vapores devem ser realizadas na capela. • Qualquer substância derramada deve ser imediatamente enxugada. Os ácidos devem ser neutralizados com bicarbonato de sódio, enquanto que bases com ácido acético diluído. • Nunca aquecer tubo de ensaio, apontando sua extremidade aberta para um colega ou para si mesmo. • Nunca aquecer reagentes de qualquer espécie em sistemas fechados. Deve- se ter certeza de que o sistema está aberto para o meio externo antes de iniciar o aquecimento. • Não aquecer líquidos inflamáveis em chama direta. • Nunca adicionar sólidos em um líquido aquecido, isto pode resultar em ebulição violenta se o líquido estiver superaquecido. • Saber a localização e o modo de utilizar os chuveiros de emergência, extintor de incêndio e lavadores de olhos. • É obrigatória a sinalização de superfícies e objetos quentes nos laboratórios. • Qualquer vidro quebrado deve ser imediatamente recolhido e colocado em local adequado indicado pelo instrutor ou técnico do laboratório. • Na pia só devem ser desprezadas substâncias solúveis e inofensivas. Mesmo assim devem ser lavados abundantemente com água. Substâncias LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco insolúveis, solventes ou perigosas devem ser colocadas em recipientes apropriados indicados pelo instrutor. • Não é aconselhável testar um produto químico pelo odor, porém caso seja necessário, não colocar o frasco sob o nariz. Deslocar com a mão, para a sua direção, os vapores que desprendem do frasco. • Nunca tornar a colocar no frasco um reagente retirado em excesso e não utilizado. Ele pode ter sido contaminado. • Verificar se as conexões e ligações estão seguras antes de iniciar uma reação química. • Lubrificar tubos de vidro e termômetros antes de inseri-los em rolhas e proteger sempre as mãos com um pano. • Não jogar vidro quebrado no lixo comum, existe recipientes específicos para fragmentos de vidro. • Ao preparar soluções aquosas diluída de um ácido, colocar o ácido concentrado sobre a água, nunca o contrário. • É proibido comer, fumar ou beber no laboratório. Não leve a mão à boca ou aos olhos quando estiver manuseando produtos químicos; • Para manuseio de substâncias voláteis, tóxicos e corrosivos use sempre a capela com exaustão ligada e o uso de luvas e óculos de segurança quando necessário. • É proibido acumular materiais sobre bancadas e pias. Todo material que não estiver em uso deve ser guardado limpo, em local apropriado. • Não jogar nenhum material sólido dentro da pia ou nos ralos. • Comunique qualquer ocorrência ao instrutor. Em caso de acidentes, mantenha a calma e chame o professor ou técnico responsável. • Brincadeiras são absolutamente proibidas nos laboratórios. • Siga corretamente o roteiro de aula e não improvise, as improvisações podem causar acidentes, use sempre materiais e equipamentos adequados. • Receber visitas apenas fora do laboratório, pois elas não conhecem as normas de segurança e não estão adequadamente vestidas. • O aluno só deverá se ausentar do laboratório após o professor ter se certificado de que a sua bancada esteja em ordem, inclusive áreas comuns LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco como balança, capela, etc. Desligar todos os aparelhos, limpar equipamento e vidrarias. Antes de sair do laboratório, é obrigatório lavar as mãos. Se necessário reserve 10 minutos finais para este fim. RECONHECIMENTO DE VIDRARIAS Para se desenvolver um experimento é necessário, dentre outros cuidados, o conhecimento do material a ser utilizado. O equipamento do laboratório de química constitui-se basicamente de vidro, porcelanas, polietileno e madeira. O emprego e o manuseio adequado são indispensáveis não só para evitar acidentes, mas também perdas e danos no instrumental. Nos quadros a seguir, estão apresentados o desenho esquemático, nomes e principais usos dos instrumentos. Em caso de dúvidas, consulte este material. LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco 1. Tubo de ensaio: usado em reações químicas, principalmente testes. 2. Béquer: aquecimento de líquidos, reações de precipitação 3. Erlenmeyer: usado em titulação e aquecimento de líquidos 4. Balão de fundo chato: usado para aquecimento e armazenamento de líquidos 5. Balão de fundo redondo: usado para aquecimento de líquidos e reações com desprendimento de gases 6. Balão de destilação: usado em destilação, possui saída lateral para condensação dos vapores 7. Proveta ou cilindro graduado: usado para medidasaproximadas de volume de líquidos 8. Pipeta volumétrica: usada para medir volumes fixos de líquidos 9. Pipeta cilíndrica: usada para medir volumes variáveis de líquidos 10. Funil de vidro: usado em transferência de líquidos e em filtrações de laboratório. O funil com colo longo e estrias é funil analítico. 11. Frasco de reagentes: usado para armazenamento de soluções 12. Bico de Bunsen: usado para aquecimento de laboratório 13. Tripé de ferro: usado para sustentar a tela de amianto 14. Tela de amianto: usada para distribuir uniformemente o calor em aquecimento de laboratório 15. Cadinho de porcelana: usada no aquecimento a seco (calcinações) no bico de Bunsen e mufla 16. Triangulo de porcelana: usada para sustentar cadinhos de porcelana em aquecimento diretos no bico de Bunsen 17. Estante para tubos de ensaio: suporte para tubos de ensaio 18. Funil de decantação: usado para separação de líquidos imiscíveis 19. Funil de decantação: usado para separação de líquidos imiscíveis 20. Pinça de madeira: usada para segurar tubos de ensaio durante o aquecimento direto no bico de Bunsen. LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco 21. Almofariz e pistilo: usados para triturar e pulverizar sólidos. 22. Cuba de vidro: usado para banhos de gelo e fins diversos 23. Vidro de relógio: usado para cobrir béquer em evaporações, pesagens e fins diversos 24. Capsula de porcelana: usada para evaporar líquidos em soluções 25. Placa de petri: usada para fins diversos 26. Dessecador: usada para resfriar substancias em ausência de umidade 27. Pesa-filtro: usado para pesagem de sólidos 28. Lima triangular: usada para cortes de vidros 29. Bureta: usada para medidas precisas de liquido e em análises volumétricas 30. Frasco lavador: usado em lavagens, remoção de precipitados e outros fins 31. Pisseta: usada para os mesmos fins do frasco lavador 32. Balão volumétrico: usado para preparar e diluir soluções 33. Picnômetro: usado para determinar a densidade de líquidos 34. Suporte universal 35. Anel para funil 36. Mufa 37. Garra metálica: usada em filtrações, sustentação de peças, tais como condensador, funil de decantação e outros fins 38. Kitassato e funil Buchner: usado em conjunto para filtrações a vácuo 39. Funil Buchner 40. Trompa de vácuo: usada em conjunto com o kitassato e funil Buchner LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco 41. Termometro: usado para medidas de temperatura 42. Vara de vidro: usada para montagens de aparelhos, interligações e outros fins 43. Bagueta ou Bastão de vidro: usada para agitar soluções, transporte de líquidos na filtração e outros fins 44. Furador de rolhas: usado para furagem de rolhas 45. Kipp: usado para produção de gases, tais como H2S, CO2, etc 46. Tubo em U: usado em eletrolise 47. Pinça metálica Casteloy: usada para transporte de cadinhos e outros fins 48. Escovas de limpeza: usada para limpeza de tubos de ensaio e outros materiais 49. Pinça Mohr: usada para impedir ou diminuir fluxos gasosos 50. Pinça de Hoffman: usada para impedir ou diminuir fluxos gasosos 51. Garra para condensador: usado para sustentar condensadores na destilação 52. Condensador: usados para condensar os gases ou vapores na destilação 53. Condensador: usados para condensar os gases ou vapores na destilação 54. Condensador: usados para condensar os gases ou vapores na destilação 55. Espátula: usada para transferência de substancias solidas 56. Espátula: usada para transferência de substancias solidas 57. Estufa: usada para secagem de materiais (até 200 °C) 58. Mufla: usada para calcinações (até 1.500 °C) LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco EXPERIMENTO 1. PRECISÃO E EXATIDÃO: MEDIDAS DE VOLUME, MASSA E DENSIDADE DE LÍQUIDOS OBJETIVOS Conhecer equipamentos e técnicas de medidas de volume, massa e densidade de líquidos em laboratório. INTRODUÇÃO Densidade: Materiais homogêneos apresentam uma razão constante entre sua massa e seu volume Vm ρ= , que consiste na densidade absoluta ou massa especifica do material, normalmente expressa em g/mL ou g/cm3. Nos líquidos sua medição é bastante simples, devido a facilidade de medida da massa e volume do líquido, muito embora pode-se fazer ainda uso de densímetros, que são aparelhos de vidros que flutuam nos líquidos e propiciam uma leitura direta da sua densidade em uma escala. Entretanto, ao variar a temperatura, o volume aumenta embora sua massa permaneça constante, o que resulta obrigatoriamente em variação de densidade. Por isso, quando mede ou fornece valores de densidade, deve-se informar a que temperatura os valores foram determinados Medidas de massa: As medidas de massa são feitas com balanças, que são classificadas de acordo com sua precisão, sendo os tipos mais comuns a semi-analitica e analitica. Quanto ao modo de operação, as balanças podem ser mecânicas (comparam a massa com padrões) ou eletrônicas (dispoem de sensor de pressão que converte o sinal eletronico na leitura direta da massa no visor). Medidas de volume: Dentre os equipamentos utilizados para uma medida aproximada de volume de um líquido são utilizadas proveta graduada, erlenmeyer e béquer com escala, enquanto LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco que se for necessário precisão na medida utiliza-se aparelhos volumétricos, os quais são calibrados para dar escoamento a determinados volumes (pipetas graduada e buretas) ou calibrados para conter um volume líquido (balão volumétrico e pipeta volumétrica). A medida de volumes líquidos com qualquer dos referidos aparelhos esta sujeita a uma série de erros devido às seguintes causas: • Ação da tensão superficial sobre superfícies líquidas. • Dilatações e contrações provocadas pelas variações de temperatura. • Imperfeita calibração dos aparelhos volumétricos. • Erros de paralaxe. • Erro do operador. A leitura de volumes de líquidos claros deve ser feita pela parte inferior e a de líquidos escuros pela parte superior. Como utilizar a pipeta: Para se encher uma pipeta, coloca-se a ponta do líquido e faz-se sucção com pera de borracha, devendo-se ter cuidado para manter a ponta sempre abaixo do nível da solução ou liquido. A sucção deve ser feita ate o liquido ultrapassar o traço de referencia, feito isso deve-se liberar o liquido, colocando a pipeta na posição vertical com a ponta encostada na parede do recipiente que ira receber o liquido ate atingir o traço de referencia (zero). Como utilizar a bureta: A bureta limpa e vazia é fixada a um suporte na posição vertical, devendo ser lavada 2x com porções de 5 mL do reagente a ser utilizado (previamente agitado para eliminar água condensada que pode estar presente na parte superior do frasco), adicionado com uso de funil e deixando-se escoar completamente. Na sequência, enche-se a bureta até um pouco acima do zero da escala e abre-se a torneira para encher a ponta. Deixar escoar o líquido até expulsar todo o ar e acertar o “zero” na parte inferior do menisco. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Parte A: Medidas de Volume 1. Medir 50 mL de água em um béquer (250 mL) e transferir para o erlenmeyer (100 mL). Transferirpara a proveta graduada (100 mL) e fazer a leitura do volume. Verificar a precisão e anotar suas observações. LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco 2. Medir 50 mL de água na proveta graduada (100 mL) e transferir para o béquer. Verificar o erro de escala. Transferir para o erlenmeyer e verificar a precisão. Anotar suas observações. Observação: Ordene estes três aparelhos de medida de volume em ordem crescente de precisão. 3. Medir 100 mL de água em um balão volumétrico (100 mL). Transferir para a proveta (100 mL). Comparar a precisão das escalas e anotar suas observações. 4. A bureta deve ser utilizada com o apoio de um suporte universal e garra. Realize os passos seguintes: 4.1. Encher a bureta com água (acertando o menisco e verificando se não há ar em parte alguma perto da torneira) e transferir todo o volume para o béquer de 25 mL. Reportar suas observações. 4.2. Encher novamente a bureta, acertar o menisco e escoar 5mL para o béquer de 25 mL, gota à gota (medir pela bureta). Continuar o escoamento de água para o béquer, gota à gota, até completar outros 5mL (medir pelo béquer) e ler novamente na bureta o volume escoado. Reporte os valores encontrados. Parte B: Medidas de Densidade 1. Pesar um balão volumétrico de 25 mL, cuidadosamente limpo e seco. 2. Retira-lo da balança e preenche-lo com água até a marca do menisco (auxilio da pisseta ou pipeta de Pasteur). Cuidado para não ultrapassar a marca ou deixar ficarem gotículas no gargalo do frasco. 3. Pesa-lo novamente (com o líquido) e determinar a densidade do líquido. 4. Medir a temperatura do líquido com o termômetro, a cada 10 min. 5. Repetir o procedimento acima para balão volumetrico de 100 mL e 1000 mL. Pense a respeito: 1. Como variou a precisão dos aparelhos de medição de volume? 2. Considerando que a balança utilizada para medir a massa tem precisão de 0,01 g, como deve ser indicado, em termos de algarismos significativos, a massa e densidade da água? LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco 3. Como deve ser feito a lavagem e secagem de um material volumetrico? Existem cuidados a serem tomados na limpeza deste tipo de vidraria? RESULTADOS E DISCUSSÕES: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ BIBLIOGRAFIA CONSULTADA: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco EXPERIMENTO 2: SEMELHANÇAS E DIFERENÇAS NAS PROPRIEDADES QUÍMICAS OBJETIVOS Verificar quais elementos de uma mesma família possuem eletropositividade semelhante e identificar elementos através do fenômeno de emissão luminosa por excitação. INTRODUÇÃO Elementos de uma mesma família da tabela periódica apresentam propriedades químicas semelhantes. Isto ocorre porque as estruturas eletrônicas periféricas (camada de valência) são iguais. Família dos metais alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr): caracterizam por apresentar um elétron na camada de valência, que são facilmente doáveis transformando-se os átomos em íons positivos de carga 1+ (eletropositivo). Família dos metais alcalino-terrosos (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra): caracterizam por apresentar dois elétrons na camada de valência, facilmente doaveis transformando- se em íons positivos de carga 2+ (eletropositivo). Além disso, a partir do Modelo Atômico de Rutherford-Bohr sabe-se que as energias dos elétrons são "quantizadas", isto é, um elétron ocupa sempre um nível energético bem definido, quando submetido a uma fonte de energia adequada (calor, luz, etc.), pode sofrer uma mudança metaestável de um nível mais baixo para outro de energia mais alto (excitação). A energiaganha durante essa excitação é emitida durante o retorno ao estado fundamental na forma de radiação visível do espectro eletromagnético e por ser uma característica de cada elemento, pode ser usada como método analítico, em um ensaio denominado teste da chama. Região do Espectro (λλλλ) nm Cor absorvida 400-435 Violeta 435-480 Azul 480-490 Azul-esverdeado 490-500 Verde-azulado 500-560 Verde 560-580 Verde-amarelado 580-595 Amarelo 595-650 Alaranjado 650-750 Vermelho LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Parte A: Propriedades químicas semelhante 1. Observe as características físicas do sódio (Na) (cor, brilho, consistência). 2. Em um béquer de 100 mL adicione 20 mL de H2O e 2 gotas de solução alcoólica de fenolftaleína. 3. Adicione um pedaço pequeno de Na. 4. Adicione a solução alguns mL de HCl 1 mol/L, sob agitação, até o desaparecimento da cor resultante da operação anterior. 5. Adicione 20 mL de água destilada em um béquer de 100 mL e 2 gotas de solução alcoolica de fenoftaleina. Adicione pedaços de magnésio (Mg) e aguarde por alguns momentos. Pense a respeito: 1. O que você observou em cada etapa? Por quê? Baseie sua resposta nas propriedades periódicas dos elementos. 2. Como você deduziria a eletropositividade dos elementos K e Ca dentro da família dos metais alcalinos e alcalinos-terrosos? 3. Escreva as equações de reação. 4. Qual o propósito do uso da fenoftaleina? Parte B: Teste da Chama 1. Acenda cuidadosamente a lamparina; 2. Limpe o fio de platina que será utilizados no experimento, mergulhando-o em solução de HCl concentrado (6 M) e aquecendo-o em rubro na chama. Este processo deve ser repetido até que a chama não altere sua coloração; 3. Mergulhe o fio limpo na água e passe pelos sais em estudo (LiCl, KCl, CuCl2, BaCl2, SrCl2, CaCl2, NaCl) realizando a limpeza pela imersão do fio em HCl e LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco aquecimento em chama ao trocar de sal. Observe a coloração da chama e associe- a ao elemento metalico. Pense a respeito: 1. O que você observou? Por quê? 2. Indique qual a faixa de frequência emitida pelas chamas observadas? 3. Por que cada cation metálico emite uma coloração diferente? E como isto esta relacionado a sua distribuição eletrônica? O que se pode dizer a respeito de chamas com coloração similares proveniente de diferentes cátions (exemplo cálcio e estrôncio). 4. Como é possivel identificar cátions metálicos a partir desta técnica? Revisão da literatura da técnica analitica em questão. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Parte B: Teste da chama ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Amostra (Sais) Coloração da Amostra Coloração da chama Elemento químico LiCl KCl CuCl2 BaCl2 CaCl2 SrCl2 NaCl LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ BIBLIOGRAFIA CONSULTADA: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco EXPERIMENTO 3. DETERMINAÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL DE LÍQUIDOS OBJETIVOS Determinar experimentalmente a tensão superficial de líquidos INTRODUÇÃO Tensão superficial As moléculas situadas no interior de um líquido são igualmente atraídas em todas as direções (por forcas como as de Van der Walls) pelas moléculas vizinhas. Porém, as moléculas situadas na superfície do líquido estão sujeitas a forças de atração, cuja resultante é dirigida para o seu interior. Isto se deve ao fato de que o número de moléculas na fase líquida junto a superfície do líquido é maior que o número de moléculas na fase gasosa em contato com a superfície. Por esta razão, os líquidos tendem a apresentar menor superfície possível para um dado volume. Esta é a razão porque gotas de líquido tendem a torna-se esféricas. Assim, para aumentar a superfície de um líquido é necessário realizar um trabalho para vencer a atração das outras moléculas e trazer moléculas adicionais do interior do líquido para a nova superfície. A forca que se opõe a expansão de uma superfície é chamada de tensão superficial (γ), sua unidade no sistema C.G.S. é dinas/cm. Como regra geral, os valores de tensão superficial de líquidos são sempre referidos a superfície de separação entre o líquido e o ar saturado com valor do mesmo. Método da ascensão capilar O princípio do método de ascensão capilar é o seguinte: o nível da maioria dos líquidos, quando postos em contato com um tubo capilar, é elevado. Esta ascensão sempre ocorre se o líquido molha o capilar. Se o líquido não molha o capilar, a sua superfície no interior do mesmo fica em um nível mais baixo do que a superfície do líquido. A possibilidade de um líquido molhar ou não uma superfície depende das grandezas relativas das forças de atração entre o sólido e do líquido sobre as moléculas situadas na superfície do líquido. A superfície do líquido tende a colocar-se LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco perpendicularmente a resultante destas forças. Se a força resultante para as moléculas próximas a parede do tubo é dirigida para o interior do sólido, o líquido tende a subir pelo capilar. Por outro lado, se a resultante é dirigida para o interior do líquido, a superfície deste se apresenta curvada, convexa e abaixo do nível original do líquido. Uma das consequências da tensão superficial é de que a pressão no lado côncavo de uma superfície é maior do que a pressão no lado convexo. Essa relação pode ser expressa como: P = 2γ (dinas/cm2) r que indica que a pressão excedente, no lado côncavo de uma superfície é inversamente proporcional ao seu raio de curvatura. Quando o líquido é colocado em um tubo capilar, o raio de curvatura do menisco é pequeno, o que implica numa considerável diferença de pressão entre os dois lados do menisco. Portanto, se o líquido molha o capilar, e este está na vertical, a coluna de líquido que se eleva no tubo é suportada por uma força igual a (22piγr) devida a tensão superficial. Esta força é contrabalançada pelo peso da coluna de líquido (pir2hρg). Quando o sistema está em equilíbrio podemos escrever: γ = h.p.g.r 2 Onde: γ é a tensão superficial, h é a altura do líquido no capilar (em cm), ρ é a densidade do líquido na temperatura medida, g é a aceleração da gravidade e r é o raio do capilar. Método da gota Quando uma gota de líquido é formada na extremidade de um tubo, a linha de contorno da gota corresponde ao perímetro externo do tubo (2pir). Se a gota se destaca do tubo, a força que causa a sua queda é dada pelo peso da gota (m.g), que, neste momento, torna-se igual à (2pirγ). Na realidade, apenas uma porção da gota cai, e a equação proposta é: mi.g=2.pi.r.γ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco Onde mi é a massa de uma gota ideal. Como a determinação da massa ideal da gota apresenta problemas de execução, uma equação empírica, equivalente a anterior, e mais conveniente de ser usada é: γ= (m.g/2pir).Fd Onde Fd é uma função de (V/r3) ou r/V3, determinada empiricamente, em que V é o volume real da gota. Em geral, Fd é aproximadamente 0,6, porém a literatura é bastante controversa. Tabela 1. Valores das correções experimentais do peso da gota V/r3 Fd 2,009 0,261 2,637 0,262 2,341 0,264 2,093 0,265 1,706 0,266 1,424 0,265 1,211 0,264 1,124 0,263 1,048 0,262 Tabela 2. Valores nominais das propriedades físicas dos líquidos. Líquido Temperaturas (°°°°C) Densidade (g/mL) Tensão superficial (dinas/cm) Água 20 0,99823 72,75 25 0,99707 71,97 30 0,99567 71,18 Acetona 0 - 26,21 20 0,7899 23,70 40 - 21,26 Tolueno 10 - 27,7 20 0,8669 28,5 30 - 27,4 LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Parte A - Determinação da tensão superficial pelo método da ascensão capilar 1. Colocar água em um tubo de ensaio, de modo que cerca de 60% de seu volume seja preenchido. 2. Se for utilizar banho termostático, colocar o tubo de ensaio em um suporte e leva- lo ao banho por 10 minutos, para obter o equilíbrio térmico. Após este tempo, medir a temperatura do banho termostático e efetuar as etapas de 3 a 6 com o tubo de ensaio imerso no banho termostático. 3. Segurar o capilar na interface com o líquido do interior do tubo de ensaio, para que se verifique a ascensão, movimentando-o para que o nível do líquido seja deslocado para cima no capilar e as paredes do mesmo sejam perfeitamente molhadas. 4. Medir, com uma régua, a altura do nível de líquido no interior do capilar. 5. Movimentar novamente o capilar, fazendo com que o nível de líquido em seu interior suba. Repetir a leitura da altura. 6. Fazer uma terceira leitura, repetindo o item 5. Os três valores obtidos não devem diferir mais do que 0,2 mm. Quando as diferenças de leituras estão acima de 0,2 cm, isto é uma indicação de que o capilar está engordurado e, portanto, de que o ângulo de contato é diferente de zero. 7. Repetir as etapas de 1 a 6 para o outro líquido: acetona. Parte B - Determinação da tensão superficial pelo método do peso da gota 1. Se for utilizar banho termostático, colocar o frasco com água em um banho termostático, durante cerca de 15 minutos, para que o equilíbrio térmico seja alcançado e registrar sua temperatura que será considerada como a temperatura do líquido no interior da bureta. 2. Medir o diâmetro externo da ponta da bureta e fixa-la no suporte de modo que a mesma fique exatamente na posição vertical. 3. Pesar um pesa-filtro vazio e com a tampa, usando a balança analítica. LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco 4. Colocar o pesa-filtro sob a bureta e abrir lentamente a torneira da bureta, de modo que o líquido caia lentamente e gota a gota. Recolher 10 gotas de líquido. Fechar o pesa-filtro e pesa-lo novamente. 5. Fazer uma segunda e uma terceira determinação da massa de 10 gotas de água leitura, repetindo o item 4. Os três valores obtidos não devem diferir mais do que 0,005 g. 6. Repetir os itens 1 a 5 para a acetona. Pense a respeito: 1. Calcular a tensão superficial dos dois líquidos, na temperatura do experimento, utilizando os resultados obtidos pelo método da ascensão capilar e, também pelo método da gota. 2. Calcular os erros das determinações experimentais a partir de cada um dos métodos, com os valores tabelados de tensão superficial. Se necessário, fazer uma extrapolaçãodos valores da tabela, obtendo os valores padrão na temperatura em que as medidas foram feitas. RESULTADOS E DISCUSSÕES: A) Método da ascensão capilar Resultados Água Acetona Altura Altura Altura Media das alturas (cm) B) Método do peso da gota Resultados Água Acetona Massa de 10 gotas Massa de 10 gotas Massa de 10 gotas Media das massas de 10 gotas (g) Massa de 1 gota (g) LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ BIBLIOGRAFIA CONSULTADA: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco EXPERIMENTO 4. PREPARO DE SOLUÇÕES OBJETIVOS Compreender conceitos de soluções e solubilidade. Preparar solução de ácido clorídrico 1mol/L, a partir do ácido concentrado; solução de ácido clorídrico 0,1mol/L a partir da diluição do ácido 1mol/L e solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L. INTRODUÇÃO Solução consiste de misturas homogêneas de dois ou mais componentes,que pode ser sólido, líquido ou gasoso, formando uma só fase, onde o componente em menor quantidade corresponde ao soluto e o componente em maior quantidade o solvente. Algumas substâncias dissolvem-se muito bem em dado solvente e, portanto, são solúveis neste solvente. Por exemplo, cloreto de sódio (NaCl), sacarose (C12H22O11), ácido clorídrico (HCl) e álcool etílico (C2H5OH) são todas solúveis em água. Por outro lado, outras substâncias dissolvem-se muito pouco em um dado solvente, como por exemplo as substâncias sulfato de bário (BaSO4) e hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), as quais são pouco solúveis em água. Neste caso, a solubilidade (gramas de soluto por 100 gramas de solvente) pode ser aumentada mediante aquecimento. Muitas vezes é importante conhecer as quantidades dos solutos dissolvidos em dada quantidade de solvente ou de solução total. Existem várias maneiras para se expressar a relação entre grandezas para um material, tais como: a) fração em massa ou porcentagem (w) - Relação entre a massa de soluto e a massa total da solução. w = msoluto/msolução Normalmente expressa em fração percentual em massa (título). Exemplo: w HCI = 0,36 ou 36% b) Molalidade (m) - Relação entre a quantidade de soluto (mol) em função da massa de solvente (kg) m = nsoluto/msolvente LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco c) Relação entre a quantidade de uma substância (massa ou número de mols) e o volume da solução (vsolução), que pode ser: - Concentração em massa ou concentração comum (C) - Relação entre a massa de soluto (g) e o volume da solução (litros): C = msoluto/Vsolução - Concentração em quantidade de matéria, concentração molar ou molaridade (M) - Relação entre a quantidade de matéria do soluto (número de mols) e o volume da solução (litros): M =nsoluto/Vsolução - Fração molar (x) - Relação entre a quantidade de matéria do soluto (número de mols) e a quantidade de matéria da solução: x =nsoluto/ntotal PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Parte A - Teste de solubilidade 1. Pese a massa de 5g de sulfato de ferro II (FeSO4) em um béquer de 100 mL. Acrescente água lentamente (de 1 em 1 mL) sob agitação até a dissolução completa do soluto (menor volume possível). 2.1. Tente dissolver alguns cristais de iodo (I2) em aproximadamente 2 mL de água, utilizando tubos de ensaio rosqueados, para facilitar a agitação. O que você observa? 2.2. Em seguida, transfira a solução aquosa de I2 para outro tubo de ensaio (não deixando passar cristais não dissolvidos) e adicione igual volume de tetracloreto de carbono (CCI4) ou clorofórmio. Observe a cor do CCl4 antes da adição. Agite e descreva o fenômeno. Pense a respeito 1. Determine a solubilidade de FeSO4 à temperatura ambiente. Compare o valor calculado com valores teóricos da literatura. Qual foi erro da medida? 2. Que conclusão pode ser tirada a respeito da solubilidade do iodo em CCl4 e H2O? LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco Para facilitar sua conclusão, as constantes de equilíbrio do iodo são: Kc = 1,35 x 10-3 mol/L em água e Kc = 1,12x l0-1 mol/L em CCl4 Parte B: Preparo de soluções B.1. PREPARO DE SOLUÇÃO DE HCl 1M 1) Utilizando as informações do ácido clorídrico P.A. (% em massa, massa molar e densidade) contidos no rótulo, calcule o volume de ácido necessário para preparar 100 mL de uma solução de ácido clorídrico 1 mol/L. 2) Pipete o volume de ácido clorídrico PA calculado, com a ajuda de uma pêra de borracha e transfira para um balão volumétrico de 100 mL. 3) Complete o volume com água destilada até a marca de aferição. 4) Inverta o balão, segurando a rolha esmerilhada, várias vezes a fim de homogeneizar a solução. Reserve-a. B.2. PREPARO DE SOLUÇÃO DE HCl ?M 1) Calcule o volume de ácido clorídrico 1M preparado no item anterior, necessário para preparar 500 mL de uma solução de HCl ? M. 2) Pipete o volume de ácido clorídrico 1M calculado, com a ajuda de uma pêra de borracha e transfira para um balão volumétrico de 500 mL. 3) Complete o volume com água destilada até a marca de aferição. 4) Inverta o balão, segurando a rolha esmerilhada, várias vezes a fim de homogeneizar a solução. 5) Transfira a solução preparada para um frasco de armazenagem. 6) Rotule devidamente este frasco. Nome da solução, concentração teórica, data, número do grupo e disciplina. 7) Armazene adequadamente esta solução que será utilizada na próxima aula. LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco B.3. PREPARO DE SOLUÇÃO DE NaOH 0,1M 1) Utilizando as informações do rótulo do frasco de hidróxido de sódio, calcule a massa necessária para preparar 500 mL de uma solução de hidróxido de sódio 0,1M 2) Pese a massa calculada em um béquer, utilizando uma balança. 3) Dissolva a massa pesada com água destilada e transfira para o balão volumétrico. 4) Complete o volume com água destilada até a marca de aferição. 5) Inverta o balão, segurando a rolha esmerilhada, várias vezes a fim de homogeneizar a solução. 6) Transfira a solução preparada para um frasco de armazenagem. 7) Rotule devidamente este frasco. Nome da solução, concentração teórica, data, número do grupo e disciplina. 8) Armazene adequadamente esta solução que será utilizada na próxima aula. RESULTADOS E DISCUSSÕES: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ BIBLIOGRAFIA CONSULTADA: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco EXPERIMENTO 5.1. REAÇÕES QUÍMICAS TITULAÇÃO DE UM ÁCIDO FORTE COM BASE FORTE OBJETIVOS Determinar por meio de titulação a concentração de uma solução ácida desconhecida. INTRODUÇÃO Frequentemente é necessário determinar a concentração de íons em soluções e um método bastante eficaz utilizado é a titulação. Na titulação ácido- base utiliza o fato de ácidos serem neutralizados por bases para formar sal + água, onde um íon hidrogenado neutraliza um íon hidroxila. H+ + OH- → H2O Sendo que o número total de íons hidrogênio é igual ao volume da solução multiplicado pela concentração de íons hidrogênio em mol/L. n = M x V No ponto em que uma solução ácida foi completamente neutralizada por uma solução básica, o nº de íons hidrogênio é igual ao nº de íons hidroxilas. nOH = nH e substituindo n por M x V: MOH x VOH = MH x VH Assim, partindo de um volume conhecido de uma solução com concentração desconhecida e o volume e a concentração de uma solução padrão é possível calcular a concentração desconhecida. O ponto quando a base neutraliza completamente um ácido (ou vice versa) pode ser detectado com um indicador que muda de cor com um excesso de íons H+ ou OH- ou através de um medidor de pH. A fenolftaleína é um indicador desse tipo, onde em solução ácida a fenolftaleína é incolor, mas com o menor excesso de íons OH- em uma solução neutra ela torna-se rosa. LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Parte A: Padronização da solução de NaOH 1. Monte a bureta no suporte universal utilizando uma garra para fixá-la. 2. Com a bureta limpa e desengordurada (não é necessário secá-la), realize a lavagem (em duplicata) com um pouco de solução de NaOH (< 5 mL) que você preparou na aula anterior. Faça isso duas vezes 3. Preencha a bureta com a solução de NaOH e zere a bureta recolhendo o excesso de solução em um béquer, de forma que o menisco inferior fique na marca do zero. A bureta está pronta para iniciar uma titulação. 4. Separe dois erlenmeyer e coloque em cada um deles 10,0 ml da solução padrão de ácido oxálico (H2C2O4) medidos com uma pipeta volumétrica. Acrescente um pouco de água destilada (~30 ml) e 3 gotas de fenolftaleína. 5. Titule cada solução dos 2 erlenmeyer gotejando a solução de NaOH da bureta no erlenmeyer até aparecimento da cor rosa. Anote o volume gasto, lendo direto na bureta. Encha novamente a bureta com NaOH, zerando-a e repita a titulação utilizando os outros dois erlenmeyer. Anote os volumes gastos em cada titulação. 6. Calcular a concentração correta da solução de NaOH. Lembrando que o ácido oxálico tem 2 hidrogênios ionizáveis. Obs: Você deve parar de gotejar NaOH assim que a cor rosa aparecer. Parte B: Determinação da concentração molar de uma solução ácida desconhecida. 1. Calibre o pHmetro utilizando soluções tampão, pH =7 e pH = 4 (este procedimento já foi realizado previamente à aula. Atenção, ao terminar o experimento, não desligue o equipamento para que não perca a calibração e o próximo grupo possa utilizar). 2. Lave uma vez a bureta com a solução titulante de NaOH 0,1 mol/L (preparada na aula anterior padronizada com solução de padrão de ácido oxalico 0,1M). A seguir, complete-a acertando o menisco em 0 mL. Esteja atento para que não haja bolha na extremidade após a torneira. LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco 3. Com uso da proveta, adicione 25 mL de uma amostra de HCl de concentração desconhecida em um béquer. 4. Coloque o eletrodo do pHmetro na amostra e espere estabilização. Anote o pH inicial. 5. Titule com a solução titulante, agitando-se constantemente o béquer com emprego de agitador magnético. Faça adições de 1,00 em 1,00, registrando o valor de pH a cada adição, e o respectivo volume total gasto. O pH deve variar lentamente, apenas poucas casas decimais a cada adição. 6. Quando a variação de pH, após cada adição, passar a ser acima de 0,05; passe a adicionar a solução titulante de 0,5 em 0,5 mL, também registrando o valor do pH e o respectivo volume total gasto. 7. Novamente, se cada adição do agente titulante elevar demasiadamente o pH, comesse a fazer adições de 0,1 em 0,1 mL, procedendo como anteriormente. Pense a respeito: 1. Construa uma tabela de contendo pH, V(mL), Vmédio, ∆pH/∆V e construa gráfico de pH vs. V, ∆pH/∆V vs Vmédio e ∆(∆pH/∆V) vs Vmédio. 2. Determine o volume exato no ponto de equivalência, a concentração molar (mol/L) e a concentração em massa de HCl (g/L). RESULTADOS E DISCUSSÕES: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ BIBLIOGRAFIA CONSULTADA: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco EXPERIMENTO 5.2. REAÇÕES QUÍMICAS PRECIPITAÇÃO E ÓXIDO-REDUÇÃO OBJETIVOS Verificar experimentalmente a tendência que apresentam as substâncias químicas às reações de precipitação e de óxido-redução. Utilizar uma reação química de decomposição para deduzir a estequiometria da reação e a massa molar. INTRODUÇÃO Uma reação química ocorre quando há a transformação de uma ou mais substâncias químicas em outra substância com propriedades químicas diferente e que pode ser facilmente reconhecida pelas suas propriedades físicas, tais como: cor, cheiro, ponto de fusão, ebulição, solubilidade, etc. A evidência de uma reação química é dada pela mudança de cor, formação de gases ou a formação de produtos com diferente solubilidade, liberação/aborção de energia e alteração da fómula química. Em soluções aquosas de eletrólitos, o produto das concentrações molares de seus íons é constante para uma certa temperatura (produto de solubilidade) e a análise desta constante pode ser útil para mostrar se e quando pode ocorrer a precipitação de um produto pouco solúvel. Se a combinação dos íons de uma certa solução pode originar um produto pouco solúvel, ocorrerá precipitação se as concentrações dos íons correspondentes for tal que o produto delas ultrapassa o produto de solubilidade. Muitas vezes, existe a necessidade de verificar os aspectos quantitativos das reações, que pode ser constatado pela perda de massa, quando o produto formado corresponde a um gás ou líquido volatil. Neste caso, pesa-se os reagentes e calcula-se a quantidade em mols que irá reagir. Posteriormente, pesa-se o produto e calcula-se a quantidade em massa que seria perdida por 1 mol de reagente, sendo possivel deduzir a real equação quimica envolvida e a corresponente massa molar do produto formado. Reações químicas que envolvem a liberação de gás pode ser igualmente utilizada para determinar os aspectos quantitativos da reação, como por exemplo, determinar massa molar do gás formado. Para tanto, é necessário coletar o gás LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco despreendido e após ter seu volume e pressão aferidos, é possivel calcular a quantidade de materia formada pela Lei dos Gases (PV=nRT). Reações que ocorrem com transferência de elétrons e são chamadas de reações de óxido-redução. Enquanto as substâncias que perdem elétrons são chamadas de agentes redutores por provocarem a redução de outra substância, as substâncias que recebem elétrons causando a oxidação em outra espécie denominam-se agentes oxidantes. O termo oxidação refere-se a qualquer transformação química onde haja um aumento do número de oxidação (NOX), e o termo redução para quando há diminuição do numero de oxidação (NOX). Nos processos de óxido-redução, o aumento ou diminuição do NOX é proveniente de uma transferência de elétrons de um átomo a outro. A oxidação e a redução sempre ocorrem simultaneamente e um processo compensa o outro. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Parte A - Reação de precipitação 1. Coloque em um tubo de ensaio 1 mL de solução 0,1 M de NaCl e em outro tubo de ensaio 1 mL de solução 0,1 M Na2CrO4. Acrescente em ambos os tubos algumas gotas de solução 0,2M AgNO3. Anote os resultados. 2. Misture em um tubo de ensaio 1 mL de solução 0,1 M de NaCl e 1 mL de solução 0,1M de Na2CrO4. Acrescente, uma de cada vez, algumas gotas de solução 0,2M de AgNO3 , agitando o tubo após a adição de cada gota. Continue a adicionar a solução de AgNO3 até que não se observe mais nenhuma modificação. Pense a respeito 1. Escreva as reações químicas e explique o que se espera observar com base nas constantes de solubilidade. Parte B – Reação de óxido-redução 1. Colocar 2 mL de solução de FeSO4 0,5M em um tubo de ensaio. Adicionar 1 mL de solução de H2SO4 3M e 2 mL de H2O2 PA. Agitar e observar LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco 2. Adicionar neste tubo algumas gotas de solução de NH4SCN 0,05M e observar a mudança de coloração Pense a respeito 1. Escreva as semi-reações e a reações global balanceada e explique a finalidade do uso do tiocianato de amonio neste experimento. Quem sofrerá oxidação? E redução? Por quê? RESULTADOS E DISCUSSÕES: ______________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ BIBLIOGRAFIA CONSULTADA: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco EXPERIMENTO 6. VELOCIDADE DAS REAÇÕES QUÍMICAS OBJETIVOS Verificar os principais fatores que alteram a velocidade de uma reação química INTRODUÇÃO A velocidade de uma reação química é a medida de quão rápido um reagente é consumido ou um produto é formado. A velocidade das reações são proporcionais às concentrações dos reagentes ou a alguma potência dessas concentrações, o que nos leva ao conceito de ordem da reação. A + B → produtos A variação da concentração de um dos reagentes ou de um dos produtos por unidade de tempo (velocidade da reação) pode ser escrita como: nmx BAk t c v ][][= ∆ ∆ = Onde a soma dos expoentes (m+n) corresponde a ordem da reação. Alguns fatores que alteram a frequência destas colisões entre os reagentes de uma reação química, aumentando ou diminuindo a sua velocidade, são a temperatura, a pressão, a concentração de reagentes, a superfície de contato e a presença de catalisadores ou inibidores. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Parte A – Efeito da temperatura • Prepare 6 tubos de ensaio, cada um contendo 5 mL de solução 0,1M de oxalato de sódio (Na2C2O4). Acidifique-os acrescentando a cada um deles 1 mL de solução 2M de H2SO4. • Coloque 2 tubos de ensaio (simultaneamente) em um banho quente (≈ 50 °C). A um deles acrescente 5 gotas de solução 0,1M de sulfato manganoso (MnSO4) e acrescente em ambos os tubos 2 gotas de solução 0,1M de KMnO4. LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco • Agite-os para misturar e anote o tempo de reação m um cronometro (para cada tubo). Agite bem para que ambos atinjam o mesmo estado final (mesma aparência) • Repita o procedimento descrito acima, porém conduze o experimento à temperatura ambiente e em banho de gelo e compare os tempos de reação. Parte B – Efeito da concentração • Numere 5 tubos de ensaio de 1 a 5 e coloque em cada um deles: Tubo Reagente n°1 5 mL de HCl 6M n°2 5 mL de ácido acético 6M (CH3COOH) n°3 5 mL de HCl 1M n°4 5 mL de HCl 0,1M n°5 5 mL de ácido acético 1M (CH3COOH) • Em cada tubo, coloque um pequeno fragmento de carbonato de cálcio (CaCO3(s)) e anote as velocidades de reação observadas. Pense a respeito: 1. O que significa uma reação ser de primeira ordem ou segunda ordem? Como isso pode ser identificado em uma reação química? 2. Escreva as equações químicas balanceadas. 3. Qual o efeito da adição de MnSO4? Este atua como inibidor ou catalisador? 2. Qual o efeito da temperatura na cinética de uma reação química? Por quê? 3. Qual o efeito da concentração na velocidade de uma reação química? Por quê? RESULTADOS E DISCUSSÕES: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ LE 200 – Química Geral Prática de Laboratório Profa. Dra. Alessandra Cremasco ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________
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