Propriedades dos Halogênios

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HALOGÊNIOS
OBJETIVO
Verificar, experimentalmente algumas propriedades dos halogênios.
INTRODUÇÃO
O grupo dos halogênios  (do grego: formador de sais) corresponde a 7A das tabelas periódicas  e 17 das mais antigas. Tal grupo é composto pelos elementos Flúor, Cloro, Bromo, Iodo e Astato, os quais possuem gases nobres correspondentes à adição de um elétron na camada de valência em cada elemento são, respectivamente: Neônio, Argônio, Kriptônio, Xenônio e Randônio (HEIN; ARENA, 1996; LEE, 1996).
Devido ao fato de necessitarem de somente um elétron para se tornarem estáveis isoladamente, os elementos desse grupamento são altamente eletronegativos e tendem a formar ligações fortes com metais do grupo 1A (Metais Alcalinos) e 2A (metais alcalinos terrosos) geralmente iônicas (LEE, 1996; SHRIVER; ATKINS, 2008).
A eletronegatividade decresce no grupo de cima para baixo, logo o Flúor é o mais eletronegativo (4,0 na escala de Pauling) e o Astato o menos eletronegativo (2,2 na mesma escala) (HEIN; ARENA, 1996; LEE, 1996).
O estado de agregação desses elementos é variado, sendo o Flúor e o Cloro gasosos, o Bromo líquido e, o Iodo e o Astato sólidos. Todos, com exceção do Astato, possuem atomicidade 2, ou seja, na natureza encontra-se (mesmo que dificilmente, devido a alta reatividade dos halogênios) F2 (gás flúor) e não F, I2 (sólido Iodo) e não l: apenas o Astato é monoatômico. A explicação dessa diversidade de estados físicos para um mesmo tipo de elementos está na densidade eletrônica de cada um: quanto maior o número atômico maiores as forças intermoleculares, sendo assim, explica-se o porquê de o Flúor (Z = 9) ser gasoso e o Iodo (Z = 53) ser sólido (HEIN; ARENA, 1996; SHRIVER; ATKINS, 2008).
Juntamente com o aumento de densidade eletrônica, estão a densidade específica e os pontos de fusão e ebulição: pode-se especular que o Astato seria o mais denso e menos volátil dos halogênios (PF = 302°C e PE =337°C), entretanto, sendo o elemento mais raro do mundo (existem cerca de 28g ao redor do globo) esses dados são desconhecidos ou imprecisos, logo, ao Iodo (d = 4,94 g/cm³, PF = 114°C, PE = 184°C) é dado o título de mais denso e menos volátil do grupo 7A (HEIN; ARENA, 1996; LEE, 1996).
Os halogênios, de maneira geral, são altamente reativos e tóxicos aos organismos. Sendo empregados no tratamento de ferimentos (Iodo), na purificação da água (Cloro) ou na limpeza dentária (Flúor) devido a essas características. O único composto não-tóxico é o Iodo, pois é fundamental ao bom funcionamento do sistema hormonal humano, no entanto, se em contato com a pele pode ocasionar lesões, e seu vapor é irritante aos olhos e mucosas. Já o Astato, por possuir radioisótopos de meias-vidas muito curtas, freqüentemente é sintetizado pelo bombardeamento de bismuto com partículas alfa (HEIN; ARENA, 1996; LEE, 1996).
PROCEDIMENTO
Obtenção da água de cloro.
Foi adicionada uma ponta de espátula de MnO2 em um tubo de ensaio grande. Em seguida, 2 ml de HCl concentrado foram adicionados, o tubo tampado e aquecido.
O gás cloro foi recolhido no Becker contendo 100ml de água destilada. Borbulhou-se o gás aproximadamente por 1 minuto.
Retirou-se o tubo de vidro do Becker, antes de retirar o bico de Bunsen.
Reservou-se a água de cloro para posteriores experiências.
O Béquer contendo água de cloro foi substituído por outro Béquer contendo 100ml da solução 0,5M de NaOH.
Mergulhou-se uma tira de papel tornassol azul na solução de aquosa de cloro.
Reação de água de cloro com iodeto de potássio.
Colocou-se 1,5ml de água de cloro em um tubo de ensaio. Em seguida, adicionou-se 1,5ml de solução de KI, agitou-se a solução e o fenômeno foi observado.
Adicionou-se 1 ml de clorofórmio, CHCl3, agitou-se a solução e o fenômeno foi observado.
Reação de água de cloro com brometo de potássio.
Foram adicionados 1,5 ml de água de cloro em um tubo de ensaio juntamente com 1,5 ml de solução de KBr, agitou-se a solução e o fenômeno foi observado. Logo após, adicionou-se 1 ml de clorofórmio.
Reação de íon iodeto.
Foi adicionado 1 ml de solução de KI em um tubo de ensaio juntamente com 1 ml de solução de AgNO3agitou-se a solução e o fenômeno foi observado.
Em seguida, em um tubo de ensaio, foi adicionado 1 ml de solução de KI e 2,5 ml de solução de amido. Agitou-se a solução e o fenômeno foi observado.
Foi adicionada uma solução de NaClO gota a gota até variação de cor o fenômeno foi observado.
Logo após, em um tubo de ensaio, foi adicionado 1 ml de solução de KI e 2,5 ml de solução de amido. Em seguida, adicionou-se algumas gotas de H2O2 e o fenômeno foi observado.
Reação do iodo com solução básica
Em um tubo de ensaio um pequeno cristal de iodo foi adicionado juntamente com 10 gotas de solução de KOH, o tubo foi agitado e aquecido.
Logo após, foi adicionado 1ml de solução de AgNO3, e o fenômeno foi observado.
Solubilidade do iodo
Em um tubo de ensaio um pequeno cristal de iodo foi adicionado juntamente com 3ml de água destilada e o fenômeno foi observado.
Foi adicionado ao mesmo tubo um pequeno cristal de KI. Agitou-se durante 30-60 segundos e o fenômeno foi observado.
Em seguida foi adicioanado a esta solução, 2 ml de clorofórmio. Agitou-se e o fenômeno foi observado.
Sublimação do iodo
Foi colocado em um balão de fundo redondo 3/4 de água e em um Becker 10 cristais de iodo. Montou-se a aparelhagem, aqueceu-se o Becker sobre a tela de amianto e o fenômeno foi observado.
RESULTADOS
Obtenção da água de cloro.
Observou-se que ao mergulhar o papel tornassol azul na solução aquosa de cloro ele ficou rosa.
Reação de água de cloro com iodeto de potássio.
Ao colocar 1,5ml de água de cloro em um tubo de ensaio e adicionar 1,5ml de solução de KI. Observou-se uma coloração amarela da solução. Após ao adicionar clorofórmio observou-se a formação de duas fases.
Reação de água de cloro com brometo de potássio.
Ao Colocar 1,5 ml de água de cloro em um tubo de ensaio e adicione 1,5 ml de solução de KBr. Observou-se uma coloração amarela da solução. Após ao adicionar clorofórmio observou-se a formação de duas fases.
Reação de íon iodeto.
Ao colocar 1 ml de solução de KI em um tubo de ensaio e adicionar 1 ml de solução de AgNO3. Observou-se a formação de um precipitado amarelo.
Ao colocar 1 ml de solução de KI em um tubo de ensaio e adicionar 2,5 ml de solução de amido e também NaClO gota a gota. Observou-se que nas primeiras gotas de NaClO houver formação de um precipitado de coloração azul escura. Posteriormente com o aumento da concentração de NaClO observou-se a formação de um precipitado de coloração preta.
Ao colocar 1 ml de solução de KI em um tubo de ensaio e adicionar 2,5 ml de solução de amido e algumas gotas de H2O2. Observou-se a formação de um precipitado de coloração azul escuro.
Reação do iodo com solução básica.
Ao colocar um pequeno cristal de iodo em um tubo de ensaio e adicionar 10 gotas de solução de KOH, O iodo não se dissolveu devido a isso aqueceu-se brandamente e adicionou-se mais KOH, assim observamos que o iodo foi dissolvido e observou-se a coloração branca na solução. Após adicionarmos AgNO3 a solução observou-se a formação de precipitado de coloração amarela.
Solubilidade do iodo
Ao colocarmos cristais de iodo em água, observou-se que o iodo não é solúvel em água. Mas após adicionarmos cristais de KI na solução observou-se que p iodo se solubilizou na solução se iodeto de potássio.
Sublimação do iodo
Ao aquecermos o Becker contendo cristais de iodo observou-se que o iodo sublimou em um gás roxo e posteriormente houve a formação de cristais azuis na parede do balão.
DISCUSSÃO E CONCLUSÃO
Obtenção da água de cloro.
Obteve-se a água de cloro quando o cloro reage com a água formando Cl e HClO, a solução resultante recebe o nome de água de cloro:
Cl2 (g) + H2O (l)  HCl (aq) + HClO
Observou-se que ao mergulhar o papel tornassol azul na solução aquosa de cloro ele ficou rosa, devido a solução ser ácida pois há formação de HCl e HClO, os quais são ácidos, como mostra a reação:
Cl2 (g) + H2O (l)  HCl(aq) + HClO
Reação de água de cloro com iodeto de potássio
Ao adicionar água de cloro ao iodeto de potássio ocorre reação formando cloreto de potássio e iodo. A coloração amarela é característica do cloreto. Conforme mostra a reação:  
HClO + 2 KI + 2 HCl → 2 KCl + I2 + H2OHCl
Após adicionar clorofórmio observou-se a formação de duas fases, onde a superior é de iodo e a inferior é o clorofórmio.
Reação de água de cloro com brometo de potássio.
Ao adicionar água de cloro ao brometo de potássio ocorre reação formando cloreto de potássio e bromo. A coloração amarela é característica do cloreto. Conforme mostra a equação:
HClO + 2 KBr + 2 HCl → 2 KCl + Br2 + H2OHCl
Após adicionar clorofórmio observou-se a formação de duas fases, onde a superior é de Bromo e a inferior é o clorofórmio.
Reação de íon iodeto.
Ao adicionar a solução de KI e adicionar a solução de AgNO3. Observou-se a formação de um precipitado amarelo (AgI), como mostra a reação:
KI(aq) + AgNO3(aq) → KNO3(aq) + AgI(s)
Ao adicionar a solução de KI e adicionar a solução de amido e também NaClO gota a gota. Observou-se que nas primeiras gotas de NaClO houve formação de um precipitado de coloração azul escura. Conforme a equação:
NaClO + KI → KClO3+ NaI
Posteriormente com o aumento da concentração de NaClO observou-se a formação de um precipitado de coloração preta.
Ao adicionar a solução de KI, adicionar a solução de amido e algumas gotas de H2O2. Observou-se a formação de um precipitado de coloração azul escuro. Conforme a equação:
H2O2 + KI + H2SO4 → K2SO4 + I2 + H2O + O2
Reação do iodo com solução básica.
Ao colocar cristal de iodo em um tubo de ensaio e adicionar a solução de KOH, o iodo não se dissolveu na solução devido a isso aqueceu-se brandamente e adicionou-se mais KOH, assim observamos que o iodo foi dissolvido e observou-se a coloração branca na solução. Conforme a equação:
I2 + 2 KOH → 2 KI + H2O2
Adicionamos a solução de AgNO3 ao mesmo tubo e observou-se a formação de precipitado de coloração amarela.Conforme a equação:
AgNO3 + KI → AgI + KNO3
Solubilidade do iodo
Ao colocarmos cristais de iodo em água, concluímos que o iodo é insolúvel em água.Mas adicionarmos cristais de KI na solução conclui-se que este é solúvel em água, pois a solução passa de incolor para caramelo. Os cristais de iodo sofrem uma suave alteração em sua massa, porém não dissolvem por completo.
Sublimação do iodo
Ao aquecer o Becker contendo cristais de iodo concluímos que o iodo solido possui coloração azul e é aparente inodoro. Já na forma de gás possui coloração roxa porem possui odor desagradável.
Através dos experimentos pode-se concluir que os halogênios são compostos abundantes, bastante reativos e utilizados na indústria, na agricultura, na medicina e no uso doméstico.
RESPOSTAS DAS QUESTÕES PROPOSTAS
Por que na obtenção da água de cloro, devemos retirar o tubo de descarga de gás cloro do Becker, antes de retirar o aquecimento?
O gás cloro no estado puro, na sua forma biatômica (Cl2) e em condições normais de temperatura e pressão, é um gás extremamente tóxico, de odor irritante e coloração amarelo esverdeada, sendo duas vezes e meia mais pesado que o ar. Devido a essas propriedades do gás cloro deve-se retirar o tubo de descarga de gás cloro do Becker, antes de retirar o aquecimento.
Porque quando se recolhe cloro em água, devemos ao final, substituir o Becker contendo água de cloro por outro contendo hidróxido de sódio?
Ao final da obtenção de água de cloro deve-se substituir o Becker contendo água de cloro por outro contendo hidróxido de sódio devido a toxidez do gás cloro, que não deve ser dispersado no ar para não prejudicar a saúde dos laboratoristas. Assim, quando o cloro entra em contato com NaOH reage formando compostos não tóxicos, conforme a reação:
3Cl2 + 6NaOH NaClO3 + 5NaCl + 3H2O
Por que o iodo apresenta boa solubilidade em KI?
O iodo puro (I2), é muito pouco solúvel em água (sendo mais solúvel em álcool, éter etc.); mas quando fazemos uma solução aquosa de iodeto de potássio (KI), que é bastante solúvel em água, o iodo passa a ser mais facilmente solúvel (atribui-se a isso a formação do complexo tri-iodeto de potássio – KI3). Outro exemplo é o enxofre, que é insolúvel em água, mas totalmente solúvel em dissulfeto de carbono (CS2).
Pesquisar e explicar através de reações como é feita a gravação do vidro com ácido fluorídrico.
Ácido fluorídrico é um ácido altamente corrosivo, capaz de dissolver muitos materiais, especialmente óxidos. Its ability to dissolve glass has been known since the 17th century, even before hydrofluoric acid had been prepared in large quantities by Sua capacidade de dissolver o vidro tem sido conhecida desde o século 17. No processo de gravação do vidro envolve a reação corrosiva do ácido fluorídrico. O ácido fluorídrico reage com o dióxido de silício da superfície do vidro, originando tetrafluoreto de silício gasoso e água conforme a reação:
4 HF(g) + SiO2(aq) SiF4(g) + 2 H2O(l)
Que é tintura de iodo?
A tintura de iodo é uma solução de iodo e KI em álcool, em água ou numa mistura de ambos (por exemplo, 2 gramas de iodo e 2,4 gramas de KI em 100 mL de etanol), que tem propriedades anti-sépticas. É empregada como desinfetante da pele ou para a limpeza de ferimentos. Também pode ser usada para a desinfectar a água.
REFERENCIAS
HEIN, Morris; ARENA, Susan, Fundamentos de Química Geral,Tradutor: Geraldo Gerson Bezerra de Souza, Roberto de Barros Faria, 9ª Edição, LTC, 1996.
LEE, J. D. Química Inorgânica não Tão Concisa, 5. ed, Trad. Toma et al., São Paulo: Edgard Blucher Editora Ltda, 1996, p. 131-134.
SHRIVER, Duward. F.; ATKINS, Peter. W. Química Inorgânica, 4 ed., Bookman, Porto Alegre, 2008. 848p