RELATORIO CARBONO

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I N S T I T U T O F E D E R A L D O P A R A N Á
C Â M P U S P A R A N A V A Í
	
GABRIELA PARRO
FAMÍLIA 4A: CARBONO
Relatório de Química Inorgânica I apresentado ao IFPR – Instituto Federal do Paraná - como requisito parcial para obtenção de conceito bimestral.
 
Prof. Dr. Luiz Carlos Soares de Figueiredo Filho.
PARANAVAÍ
	
	
I N S T I T U T O F E D E R A L D O P A R A N Á
C Â M P U S P A R A N A V A Í
	
2017
INTRODUÇÃO
O grupo 14 ou a família 4A, é composta pelos elementos carbono, silício, germânio, estanho e chumbo e todos apresentam configuração eletrônica ns2 np2, tendo quatro elétrons na sua camada mais externa (SHRIVER e ATKINS, 2006 pg 340). Com exceção do germânio, todos os elementos do grupo 14 são bastante conhecidos (LEE,1999 pg 202). Os únicos metais do grupo são o estanho e o chumbo, enquanto o germânio é um metaloide e o carbono e o silício são não metais, sendo estes últimos, os mais leves do grupo. Todos os elementos da família 4A formam compostos binários simples com oxigênio, hidrogênio e halogênios e os metais formam carbetos e silicetos com o carbono e silício, respectivamente (SHRIVER e ATKINS, 2006 pg 339). Os pontos de fusão desse grupo decrescem de cima para baixo, em virtude das ligações M-M se tornarem mais fracas à medida em que se aumentam o tamanho dos átomos (LEE, 1999 pg 207).
O carbono, sendo o primeiro elemento do grupo, se difere dos demais. Ele possui menor tamanho, maior eletronegatividade, maior energia de ionização e é mais covalente e menos metálico (LEE, 1999 pg 206). Ele também se diferencia dos outros elementos do grupo por ter uma capacidade de formar cadeias, pois suas ligações carbono-carbono são extremamente fortes. As duas formas mais conhecidas e mais puras do carbono elementar são: o diamante e o grafite. O diamante é transparente, duro e um bom isolante elétrico. Enquanto o grafite é macio, preto levemente metálico, um bom condutor elétrico e na sua forma impura, é escorregadio, por esse motivo é constantemente usado como lubrificante. O carbono possui uma grande diversidade de compostos hidrocarbonetos. O metano, CH4, é o hidrocarboneto mais simples que existe. É um gás natural inflamável, sendo seu principal uso industrial em combustíveis, como petróleo (SHRIVER e ATKINS, 2006 pg 346). A seguir, se encontra a reação de combustão do metano:
CH4(g) + 2O2(g)   CO2(g) + 2H2O
Reação de formação do dióxido de carbono e água.
O carbono também acontece como dióxido de carbono na atmosfera e é um dos principais produtos das indústrias químicas (LEE, 1999 213). A reação é mostrada a seguir:
C(s) + O2(g)   CO2(g)
Reação de síntese da formação do dióxido de carbono.
OBJETIVOS
 OBJETIVO GERAL
Verificar algumas propriedades químicas e físicas do carbono e de alguns de seus compostos.
MATERIAIS E REAGENTES
EQUIPAMENTOS, UTENSÍLIOS E MATERIAIS.
3 béqueres de 100 mL;
Erlenmeyer de 50 mL com rolha;
Funil;
Suporte universal;
Papel filtro;
Pipeta 5,0 mL e 1,0 mL;
Proveta 100 mL e 5,0 mL;
Suporte para funil;
Bastão de vidro;
3 tubos de ensaio com rolha de borracha;
Cápsula de porcelana;
Pinça de madeira.
REAGENTES
Água destilada;
Ácido sulfúrico concentrado;
Sacarose;
Azul de bromotimol;
Ácido clorídrico;
Fósforo;
Hidróxido de sódio 6 M;
Hidróxido de cálcio;
Fita de magnésio;
Carbonato de cálcio.
METODOLOGIA
 Parte I
Foi adicionado 1g de sacarose (C12H22O11) em uma cápsula de porcelana. Em seguida, cuidadosamente, adicionou-se 1mL de solução concentrada de H2SO4 e observou-se a reação.
 Parte II
Primeiramente, em um béquer de 100 mL foi adicionado 50 mL de água destilada, algumas gotas de solução azul de bromotimol e uma gota de NaOH.
Em seguida, misturou-se cerca de 1 g de Ca(OH)2 com 50 mL de água em um béquer de 100 mL e foi filtrado a mistura, com o auxílio de um papel filtro, para outro béquer de 100 mL.
Logo após, preparou-se um sistema gerador de CO2 de acordo com a figura 1 a seguir:
Figura 1: Montagem de aparelho para recolhimento de gás CO2.
Posteriormente, pesou-se 5 g de CaCO3, adicionou-se no erlenmeyer de 50 mL junto com 5 mL de solução de HCl, fechou com a rolha de borracha e borbulhou o gás produzido nas solução de azul de bromotimol com o NaOH e na solução de Ca(OH). Logo após, foi borbulhado o gás restante nos tubos de ensaio que estavam imersos na bacia d’água, conforme já mostrado na Figura 1.
Em seguida, foi introduzido um palito de fósforo em combustão em um dos tubos com o gás e, no segundo tubo, foi introduzido uma fita de magnésio incandescente. 
RESULTADOS E DISCUSSÃO
 Parte I
Quando misturou-se sacarose com H2SO4, de primeira, observou-se uma coloração amarelada que, logo depois, passou a ser preta. Isso acontece porque o ácido sulfúrico concentrado tem uma grande afinidade com a água, então ele reage com a sacarose e a desidrata, ou seja, remove toda a sua água deixando apenas resíduos de carbono. A capsula de porcelana que continha essa mistura ficou muito quente, indicando que a reação é bastante exotérmica. A reação citada é descrita a seguir:
 C12H22O11(s) + H2SO4(l) 24C(s) + 24H2O(g) + 2SO2(g) + O2(g)
Reação de formação do carbono, água, dióxido de enxofre e oxigênio. 
A reação observada pode ser classificada como carbonização ou desidratação.
Parte II
 Quando foi adicionado NaOH na água que continha azul de bromotimol, percebeu-se uma mudança da cor amarela para o azul, por causa do caráter básico do hidróxido de sódio. Isso ocorreu porque o azul de bromotimol é um indicador ácido-base que, em pH básico fica azul, em pH neutro fica verde e em pH ácido fica amarelo.
Ao misturar Ca(OH)2 com água percebeu-se uma cor esbranquiçada, típica do hidróxido de cálcio. Não houve uma diluição completa, pois o hidróxido de cálcio é um sal pouco solúvel em água. Após filtrar a solução pode-se observar que a coloração que antes era branca passou a ser incolor, pois o precipitado que dava cor ficou todo contido no filtro. 
 H2O
Ca(OH)2 Ca22+ + 2OH-
Reação de dissociação iônica do hidróxido de cálcio.
Quando misturou CaCO3 com HCl percebeu-se um borbulhamento, indicando a presença do gás carbônico. A reação formada é descrita a seguir:
CaCO3(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O + CO2(g)
Reação de formação do cloreto de cálcio, água e dióxido de carbono.
A reação observada pode ser classificada como dupla troca.
Ao inserir gás CO2 no béquer contendo água e hidróxido de sódio, percebeu-se a formação de um precipitado turvo e leitoso.
 Quando o CO2 é borbulhado nessas soluções, elas se tornam turvas ou leitosas devido a formação de CaCO3, um sal pouco solúvel em água (LEE, 1999).
A reação é descrita a seguir:
Ca(OH)2(aq) + CO2(g) CaCO3(s) + H2O(aq)
Reação formando carbonato de cálcio e água.
A reação observada pode ser classificada como dupla troca.
	
Quando adicionou gás CO2 no béquer contendo água e NaOH, houve uma mudança de cor, saindo do azul para o amarelo. Como já explicado antes, indicador azul de bromotimol adquire coloração amarelada na presença de substancias ácidas. A explicação para tal acontecido é porque o hidróxido de sódio reage com o dióxido de carbono formando carbonato de sódio que, ao reagir com a água se dissocia e forma ácido carbônico. As reações estão descritas abaixo:
2NaOH(aq) + CO2(g) Na2CO3(aq) + H2O(l)
Reação de formação: carbonato de sódio e água.
A reação observada é classificada como dupla troca e os produtos formados foram carbonato de sódio e água.
Na2CO3(aq) + H2O(l) H2CO3(aq)+ Na2O(aq)
Reação de formação: ácido carbônico e oxido de sódio.
A reação observada é classificada como dupla troca e os produtos formados foram ácido carbônico e oxido de sódio.
Ao realizar o teste de combustibilidade onde foi inserido um fósforo em combustão no tubo de ensaio, pode-se perceber que a chama se apagou no momento em que entrou em contato com o tubo. Isso mostra que o dióxido de carbono não é um gás comburente, pois não alimenta a chama.
Quando adicionou a fita de magnésio incandescente no tubo, a princípio, percebeu-se uma rápida coloração vermelha, pois a fita estava em uma temperatura muito elevada. Porém, ela também se apagou ao entrar em contato com o tubo contendo o gás, mostrando que o CO2 é um inibidor de combustão.
CONCLUSÃO
Portanto, através do experimento, foi possível verificar algumas propriedades químicas e físicas do carbono e de alguns de seus compostos. Também pode-se concluir que o dióxido de carbono não é um bom comburente, pois o mesmo não alimenta a chama.
REFERÊNCIAS
LEE, John David. Química Inorgânica não Tão Concisa, 5. ed, Trad. Toma et al., São Paulo: Edgard Blucher Editora Ltda, 1996. (pg 202 à 213).
Química nova interativa. Azul de bromotimol. Disponível em: <http://qnint.org.br/qni/popup_visualizarmolecula.php?id=--bixyn7zkiyqzacym9d_re5ezanm0tmoshha0wkcxn23vb9cwlqxbzrfyli99ykoybvxqmzprqbc-8k3ffyg== >. Acesso em: 25 set. 2017.
Shriver, D. F; Atkins, Peter William. Química inorgânica, 4 ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. 847 p. (pg 339 à 348)