Relatorio Reações Quimicas

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Introdução 
 Reação química é a transformação da matéria na qual ocorrem mudanças qualitativas na composição química de uma ou mais substâncias reagentes, resultando em um ou mais produtos. Envolve alterações relacionadas à mudança nas conectividades entre os átomos ou íons, na geometria das moléculas dos reagentes e algumas outras. 
As reações desenvolvidas neste estudo prático, em sua maioria, ocorrem em soluções aquosas, com ácidos e bases fortes reagindo, gerando sais. Metais são reagidos com ácidos e vários tipos de sais reagem com vários tipos de outros reagentes. Deste modo, é imprescindível usar-se o conceito de Arrhenius, de que: “Substâncias ácidas são aquelas que em solução aquosa dissociam-se em íons hidrogênios (H+); substâncias básicas são aquelas que em solução aquosa dissociam-se em íons hidroxilas (OH-)” - na identificação de ácidos e bases. 
O conceito de Arrehnius é bastante simples e aplicável à aula prática desenvolvida. No entanto os conceitos ácido-base de Brønsted-Lowry são aplicáveis a quase todas as condições de reações, não limitando-se ao meio aquoso nem a ácidos e bases-fortes, ela prediz que “ácido é definido como um doador de próton e base como um receptor de próton”. Há ainda o conceito ácido-base de Lewis, que é aplicável onde os anteriores não são, pois ele não depende da transferência de prótons, apenas de elétrons: “Base é a substância doadora de par de elétrons e ácido um receptor de par de elétrons”. 
Estas definições de ácidos e bases são as mais disseminadas pela comunidade científica, são conceitos indispensáveis para a correta interpretação de muitas das reações inorgânicas. 
 Reações inorgânicas sempre envolvem subsâncias: ácidas, bases , sais e óxidos são as mais comuns. Neste aspecto, um exemplo de reação é a de neutralização que envolve a interação entre um ácido e uma base, obtendo como produto água e um sal. 
 Houve algumas interações entre os reagentes que foram observadas nos experimentos realizados: a reação de dupla troca, em que dois sais reagem formando dois produtos diferentes; houve também a reação de decomposição em que um composto instável no meio (ácido carbônico por exemplo) se decompõe em dois outros; foi observado também a reação de simples troca, ou deslocamento, em que influenciado pela eletronegatividade o composto tem alguns de seus membros (íons ou não) deslocados para outra molécula, obtendo-se como produto uma nova substância. 
Outro conceito utilizado para explanações das reações inorgânicas é o de reatividade, que se resume a tendência que uma reação tem de ocorrer, dependendo, é claro, dos reagentes. Os metais, em sua maioria são bastante reativos, são fortes agentes redutores, têm grande tendência a se oxidar. Isto explica a grande liberação de energia nas reações que envolvem metais, no estudo prático. 
A análise química qualitativa tem a finalidade principal de identificar os elementos ou íons que constituem uma substância. Quando é disposta uma amostra desconhecida, a primeira exigência é, geralmente, determinar quais as substâncias que nela estão presentes, pela observação do produto da reação e pelo adicionamento de substâncias conhecidas (prevendo seu comportamento nas reações) é que conclui-se qual é o composto, até então desconhecido. Na aula experimental realizada constatou-se como produto organoléptico de várias reações: a liberação de energia em forma de calor, a liberação de gases e mudanças de cores nas soluções, não apenas devido o adicionamento de um indicador ácido-base. 
Objetivo
Apresentar, por uma diretriz qualitativa, alguns aspectos das reações químicas desenvolvidas com funções inorgânicas. 
Materiais : 
 Béqueres de 50 mL
Caixa de fósforos 
Conta gotas
Espátula de aço
Funil de aste longa
Indicador fenolftaleína
Palha de Aço 
Papel de tornassol azul e vermelho
Papel indicador universal
Papel toalha 
Pipeta de 10 mL 
Pisseta
Placa de Petri 
Provetas de 10 mL
Tubos de ensaio
Reagentes:
Àcido Clorídrico 0,1 mol/L
Ácido Clorídrico 1,0 mol/L 
Ácido Nítrico concentrado 
Ácido Sulfúrico 0,1 mol/L 
Água destilada 
Carbonato de Cálcio (pó sólido)
Cloreto de Sódio 0,1 mol/L 
Hidróxido de Bário 0,1 mol/L 
Hidróxido de Bário 0,1 mol/L 
Hidróxido de Sódio 0,1 mol/L
Magnésio Metálico
Nitrato de Prata 0,1 mol/L 
Nitrato de Zinco 0,1 mol/L 
Óxido de Cálcio (pó sólido)
Sódio metálico
METODOLOGIA
Procedimentos: 
Reação entre ácido e base: 
 Usando a graduação própria de um conta gotas, mediu-se 2,0 mL de NaOH 0,1 mol/L, transferiu-se o volume para o tubo de ensaio e usando um outro conta gotas foi adicionado uma gota do indicador ácido-base fenolftaleína à solução básica. Adicionou-se HCl 0,1 mol/L até observar a mudança na cor (ponto de viragem) da mistura.
NaOH(aq) + HCl(aq) 	NaCl(s) + H2O(l) 
Adiciona-se 5,0 mL de Ba(OH)2 0,1 mol/L em uma proveta, transfere-se a solução para um béquer de 50 mL, usando um conta gotas é acrescido 2 gotas de fenolftaleína. Gotas da solução 0,1 mol/L de H2SO4 são adicionadas a solução básica até o ponto de equivalência.
Ba(OH)2(aq) + H2SO4 (aq) BaSO4(s) + 2H2O (l) 
Reação entre ácido e sal: 
Colocou-se num tubo de ensaio, com o auxílio de uma espátula, uma quantidade razoável de CaCO3 (cerca de 0,1 g o equivalente a ponta de uma espátula comum) e adicionou-se, com auxílio da graduação de um conta gotas, 3,0 mL de HCl 1,0 mol/L.
1ª :CaCO3(s) + 2HCl(aq) 	 CaCl2(aq) + H2CO3(aq) 
2ª: H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g) 
3ª: CaCO3(s) + 2HCl(aq) 	 CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) 
Reação entre base e sal: 
Após medir aproximadamente 2,0 mL de Zn(NO3)2 0,1 mol/L no conta gotas graduado, transferiu-se o volume para um tubo de ensaio. Foi adicionado ao recipiente 2,0 mL de NaOH 0,1 mol/L com o auxílio de outro conta gotas.
Zn(NO3)2(aq) + 2 NaOH(aq) Zn(OH)2(s) + 2NaNO3(aq)
Reação entre dois sais:
Mede-se 2,0 mL de AgNO3 0,1 mol/L no conta gotas e adiciona-se o volume a um tubo de ensaio, em seguida é acrescido 1,0 mL de NaCl 0,1 mol/L, com o auxílio do conta gotas, ao recipiente. 
AgNO3(aq) + NaCl(aq) AgCl(s) + NaNO3(aq)
Reação entre óxido básico e água: 
Usando uma espátula é colocado num tubo de ensaio uma porção de CaO (cerca de 0,1 g) e adicionado, com auxílio de uma proveta, 10,0 mL de água destilada. A solução é agitada por alguns instantes. Em posse de uma fita indicadora de pH (papel de tornassol), é medido o caráter ácido-base da solução após agitação, para aferir o pH usa-se o papel indicador universal. 
 CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(aq)
Reação entre óxido ácido e base: 
Em um tubo de ensaio, adiciona-se 2,0 mL da solução de Ca(OH)2 (formada anteriormente), usando o conta gotas. É adicionado também 2 gotas de fenolftaleína à solução. Com o auxílio de uma pipeta assopra-se (com a própria boca) por alguns minutos a solução, de modo a fazê-la borbulhar. 
Ca(OH)2(aq) + CO2(g) 	 H2CO3(aq) + CaO(s)
 Adiciona-se 1,0 mL de HCl 1,0 mol/L usando o conta gotas, na solução resultante da borbulhação. 
CaO(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) 
Reação entre metal e ácido: 
Usando a graduação do próprio conta gotas, adiciona-se 5,0 mL de HCl 1,0 mol/L e transfere-se todo o conteúdo para um tubo de ensaio, coloca-se então um pedaço razoável de magnésio na solução (é necessário antes disso retirar os óxidos de magnésio da superfície do metal, para isso foi usado uma esponja de lã de aço e uma espátula, para a raspagem do óxido). 
2HCl(aq) + Mg(s) 	 MgCl2(s) + H2(g)
Dentro da capela de exaustão; mede-se numa proveta cerca de 2,0 mL de HNO3 concentrado, o volume foi transferido para um tubo de ensaio, e adiciona-se então um pedaço de cobre.
4HNO3(aq) + Cu(s) 	 Cu(NO3)2(aq) + 2NO2(g) + 2H2O(l)
 Reação entre metal alcalino eágua: 
Mede-se numa proveta, 10,0 mL de H2O e transfere-se o volume para uma placa de petri. É adicionado um pequeno pedaço de sódio, que foi cortado com o auxílio de uma espátula, à água destilada.
2H2O(l) + 2Na(s) 2NaOH(aq) + H2(g)
Resultados e Discussões 
É importante ressaltar que as observações tiveram apenas caráter qualitativo, devido a isso não foi necessário a rigidez nas aferições das quantidades das substâncias analisadas. 
Reação entre ácido e base: 
É uma reação de neutralização, entre uma base forte e um ácido forte. O produto de uma reação de ácido – base forte será um sal, que dependo dos seus elementos componentes será solúvel ou não. O produto da reação foi um cloreto, estes são em sua maioria solúveis em água (exceto PbCl2, AgCl e CuCl ).
NaOH(aq) + HCl(aq) 	NaCl(aq) + H2O(l)
Por meia da equação iônica visualiza-se os ácidos e bases de Arrhenius:
Na+ + OH-(aq) + H+ + Cl-(aq) 	 Na+(aq) + Cl-(aq) + H2O(l) 
Na equação iônica simplificada visualiza-se a transformação química que ocorre no decorrer da reação: 
H+(aq) + OH-(aq) H2O(l)
 
Com o acréscimo do indicador ácido-base (fenolftaleína) é possível ter uma noção do pH da solução. A aula prática demonstrou como o mínimo acréscimo (uma gota 0,5 mL) da base ou ácido, à solução no ponto de equivalência, altera o pH do meio. 
Mas é importante ressaltar que a fenolftaleína tem uma margem de erro na aferição do pH ácido e básico, pois sua coloração não muda com a variância exatamente no pH = 7,0 e sim a partir de 8,2; as soluções básicas fracas, com pH entre 7,1 e 8,2 são pertencentes a “faixa de coloração ácida”. 
	Tabela 1.2: Coloração do indicador ácido-base fenolftaleína de acordo com o pH do meio.
	pH abaixo de 8,2
	
	pH entre 8,2 e 10,0
	
	pH entre 10,0 e 12,0
	Incolor
	⇌
	Rosa
	⇌
	carmim ou roxa
	(Fonte:Wikipédia.org)
Equação iônica demonstra o ácido sulfúrico reagindo com hidróxido de bário, formando um sal insolúvel: 
Ba2+(aq) + (OH)2-(aq) + H2+(aq) + SO42-(aq) BaSO4(s) + 2H2O(l) 
Ba2+(aq) + SO42- (aq) BaSO4(s) 
A formação do sal insolúvel é observada pelo acumulo de precipitado no fundo do recipiente. No entanto os sulfatos em sua maioria são solúveis, algumas exceções são: CaSO4, SrSO4, BaSO4 e PbSO4.
Reação entre ácido e sal: 
É uma reação de dupla troca, envolve como reagentes duas substâncias compostas, que terão seus íons trocados, dando origem a duas ou mais substâncias compostas, diferentes das anteriores. Os sais carbonatos são insolúveis (exceto os formados com os metais alcalinos) em água, e tem características básicas. Em ácido clorídrico o carbonato de cálcio é solúvel, ocorrendo desprendimento de gás carbônico e formando um novo sal (cloreto de cálcio) que é solúvel. 
CaCO3(s) + 2H+Cl-(aq) 	Ca2+ + Cl2-(aq) + H2+(aq) + CO32-(aq) 
H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g) 
No entanto é interessante analisar que o desprendimento de CO2 não ocorre diretamente do carbonato, é formado ácido carbônico (H2CO3), que é altamente instável, e este se decompõe em água e gás carbônico. 
A transformação química ocorre com o cálcio que se solubiliza:
Ca2+(s) + 2Cl-(aq) Ca2+Cl2-(aq) 
Reação entre base e sal: 
Nesta reação o sal, nitrato de zinco, (totalmente solúvel em água) se dissocia e em contato com a base forte (hidróxido de sódio) trocam-se os cátions: 
Zn2+(aq) + (NO3)-2(aq) + 2Na+(aq) + OH-(aq) Zn(OH)2(s) + 2Na+(aq) + NO3-(aq) 
O produto dessa reação é um sal e uma base, bem menos solúvel que aquela que foi reagida. A base insolúvel é hidróxido de zinco, precipita em forma de um pó branco no fundo do tubo de ensaio: 
Zn2+(aq) + 2OH-(aq) 	 Zn(OH)2(s) 
Reação entre dois sais: 
Nesta reação de dupla troca dois sais solubilizados em solução aquosa são misturados, originando dois outros sais, porém apenas um é solúvel, o nitrato de sódio:
Ag+(aq) + NO3-(aq) + Na+(aq)+ Cl-(aq) 	AgCl(s) + Na+(aq) + NO3-(aq)
O cloreto de prata, ao se formar deposita-se no fundo do tubo de ensaio na forma de pequenas “plaquetas” esbranquiçadas. 
Ag+(aq) + Cl-(aq) 	AgCl(s) 
Reação entre óxido básico e água: 
O óxido básico, definido pelo conceito de Brønsted-Lowry, reage com água, formando uma base de Arrhenius, solubilizada. 
CaO(s) + H2O(l)	 Ca2+(aq) + (OH)2-(aq) 
Ao ser aferido o pH da solução com um indicador universal pode-se ter uma idéia da basicidade do hidróxido de Cálcio, a cor do papel indicador ficou bastante parecida com a cor padronizada para o pH 11 ou 12 (tabela 2.1), ou seja, trata-se de uma base forte. 
Tabela 2.1: Cores padronizadas do papel indicador universal de pH. 
 
Usou-se também o papel de tornassol para indicar qual o caráter ácido/base da solução. Trata-se de um procedimento típico de análise qualitativa, na identificação de substâncias. Foram dois papeis de tornassol usados, um azul e outro vermelho, sendo que o papel de Tornassol vermelho é utilizado para se determinar se uma solução é básica (pH > 7,00), ao ser colocado uma gota da solução sobre o papel, ele mudou de cor no local do despejo, passando a ser azul. O papel de Tornassol azul é indicado para determinar se uma solução é ou não ácida, caso positivo, este irá mudar de cor para vermelho. Obviamente não aconteceu nada quando se despejou a gota da solução sobre ele. No entanto a precisão do papel de tornassol é limitada apenas a determinar qualitativamente se a solução é ácida ou básica, o que a difere do papel indicador universal que determina com certa precisão qual o pH da solução. 
É interessante contextualizar essa reação química que é muito utilizada na agricultura, visando esse produto (hidróxido de cálcio) que se usa o “cal virgem” (CaO) para a correção da acidez do solo. 
Reação entre óxido ácido e base: 
O hidróxido de cálcio, uma base relativamente forte, reage com o gás carbônico, um óxido ácido, e o produto dessa reação é o ácido carbônico e o óxido básico. Comprovando-se experimentalmente pela adição de fenolftaleína à solução, que perde a cor ao ser assoprado o gás carbônico. Essa reação individualiza-se pelo fato dos reagentes não estarem ambos no mesmo estado, a base solvatada reage com o gás carbônico gasoso. Para estimular a reação o gás foi assoprado no interior da solução aquosa, de modo a fazer borbulhar e aumentar a interação entre as moléculas reagentes. 
Ca2+(aq) + (OH)2-(aq) + CO2(g) H2+(aq) + CO32-(aq) + CaO(s)
O ácido carbônico é bastante instável, devido a isto ele se decompõe rapidamente em H2O e CO2, moléculas bem mais estáveis: 
 H2CO3(aq) H2O(l) + CO2(g)
Outro produto da reação é o óxido de cálcio que é insolúvel, é visível a formação do sal, que se espalha por toda a solução que passa de transparente para quase opaca, de cor branca, havendo ainda a precipitação do óxido. 
Ca2+(aq) + O(g) CaO(s)
O óxido de cálcio resultante se dissocia na presença de um ácido forte, formando o cloreto de cálcio que é solúvel em água, deste modo a solução volta a ser transparente, tendo como componentes apenas a água e o sal solubilizado. 
CaO(s) + 2H+(aq) + Cl-(aq) Ca2+(aq) + Cl2-(aq) + H2O(l) 
O(s) + 2H+(aq) H2O(l)
VII. Reação entre metal e ácido: 
Numa reação que envolva metais com ácidos é importante ser lembrado da reatividade dos metais, como é apresentado na tabela 3.1:
Tabela 3.1: Fila de reatividade dos metais: 
Li,K,Rb, Cs,Ba,Sr,Ca,Na,Mg,Al,Mn,Zn,Fe,Co,Ni,Pb,H,Cu,Ag,Pd,Pt,Au
 
 Maior reatividade, Menor nobreza (Fonte: Instituto de Química - UNESP )
O magnésio tem tanta facilidade de se oxidar que reage com o oxigênio do ar, de modo que sobre a sua superfície ficam expostos óxidos de magnésio. Para isto é necessário a raspagem do metal, antesde iniciar a reação.
Nesta reação o ácido clorídrico reage com o magnésio metálico, devido a considerável reatividade do metal (“facilidade de oxidar-se”), forma-se o cloreto de magnésio e é liberado o hidrogênio gasoso: 
2H+ + Cl-(aq) + Mg(s) 	 MgCl2(aq) + H2(g)
Esta reação é bastante exotérmica, é possível notar-se um aquecimento do tubo de ensaio no decorrer da reação. Isto deve-se a grande reatividade do magnésio metálico.
Devido a liberação do hidrogênio, em volta do metal inserido na solução, são formadas bolhas que desprendem-se dele e são liberadas no ambiente. O hidrogênio gasoso é altamente inflamável, pode-se comprovar isso colocando uma chama próximo à abertura do tubo de ensaio, deste modo o hidrogênio se queima, originando uma chama pálida e rápida.
Na reação, caso o magnésio fosse “menos reativo que o hidrogênio” haveriam outros produtos da reação, e não o hidrogênio gasoso, como na reação seguinte:
Ao adicionar-se um pedaço de cobre a um solução de ácido nítrico concentrado é visível a mudança de cor da solução, que passa de transparente para um verde lima (devido as impurezas do metal e a interação entre gás liberado e a solução, a cor original deveria ser um “azul mar”, característica de uma solução que contém os íons Cu2+), o nitrato de cobre mantêm-se solubilizado, é observado também a liberação do gás dióxido de nitrogênio. Este gás é castanho e muito denso, devido a isto ele permanece por baixo, perto da solução, ele é também muito tóxico, por isso a reação tem que ser manuseada dentro de uma capela de exaustão. 
Cu(s) + 4H+NO3-(conc.) Cu2+ + (NO3)2-(aq) + 2NO2(g) + 2H2O(l) 
A liberação do dióxido de nitrogênio é porque o ácido nítrico estava concentrado, caso fosse reagido o ácido diluído, seria liberado o gás monóxido de nitrogênio.
VIII. Reação entre metal alcalino e água: 
O sódio é um metal alcalino que tem muitas aplicações bélicas, justifica-se o seu controle pelo exército brasileiro. Ele é, como todos os metais alcalinos, muito reativo com água, deste modo, geralmente é conservado em querosene líquida. Outra característica interessante é sua maciez, o metal pode ser cortado com uma espátula sem muito esforço. A reação do sódio com água destilada é bastante violenta, liberando muita energia, tem como produto uma base forte, o hidróxido de sódio. 
2H2O(l) + 2Na(s) 2Na+(aq) + OH-(aq) + H2(g)
A liberação de hidrogênio causa em certo momento da reação, uma explosão no interior da placa de petri, esta deve-se a existência de uma outra reação, de oxidação, que tem como produto água e bastante energia:
2 H2(g) + O2 2 H2O(l) + explosão
Conclusão 
A análise qualitativa das reações inorgânicas torna-se bastante interessante devido às grandes individualidades destas, em que há desprendimento de gases, mudanças bruscas nas cores das soluções e interações moleculares curiosas, como a interação entre dois sais solúveis que originam dois outros sais, no entanto um é totalmente insolúvel. Deve-se também prestar atenção e ter em mente qual será o produto de uma reação para que sejam tomados os procedimentos de segurança necessários, por exemplo: na reação de ácido nítrico com cobre foi necessário o uso da capela de exaustão, afinal o gás proveniente da reação era altamente tóxico. 
No estudo das reações existem conceitos que são de fundamental importância, por exemplo: as teorias de ácido-base, conceitos de reatividade química, formas de identificação do pH de soluções, conceitos de solubilidade e dissociação. Além do conhecimento sobre os tipos de reações, que podem ser de neutralização, combustão, substituição e duplo deslocamento. 
A humanidade depende da aplicabilidade das reações químicas, é de extrema importância as reações inorgânicas, que tem uma vasta aplicabilidade em todas as áreas das ciências. Neste estudo prático foi revelado algumas destas reações de incontáveis aplicabilidades. 
 
Referências Bibliográficas 
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RUSSEL, J.B., Química Geral, São Paulo, Ed. Makron Books, 2a edição vol. 1, 1994. 
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ROSENBERG, L. Jerome; EPSTEIN, M. Lawrence. Química geral. 8ª. Ed., Porto Alegre: Ed. Bookman, 2003.