Relatório 7

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
	
QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL
MANAUS - AM
 2015
	
	UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
OS ELEMENTOS OXIGÊNIO E ENXOFRE
Prof. Dr. Marlon Silva
Ana Tayná Chaves Aguiar – 21350971
Nathália Lamenha Lopes – 21457037
MANAUS - AM
2015
OS ELEMENTOS OXIGÊNIO E ENXOFRE
OBJETIVOS
1.1. Obter oxigênio no laboratório;
1.2. Preparar o peróxido de hidrogênio e verificar os produtos da sua decomposição; 
1.3. Verificar as propriedades oxidante e redutora de H2O2; 
1.4. Observar algumas propriedades do ácido sulfúrico.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
Os elementos Oxigênio e Enxofre fazem parte do grupo 16, comumente conhecidos como calcogênios. Os calcogênios possuem caráter metálico menos intenso que os elementos que se encontram no grupo 15, ou inferior. Sendo o oxigênio e o enxofre os que possuem maior caráter não metálico, deste grupo de elementos. Estes elementos possuem configuração eletrônica da camada de valência igual a ns2np4 e apresentam a capacidade de formar pelo menos um íon com carga negativa igual a -2. O polônio é o único elemento deste grupo que não forma íon com carga -2. 
O oxigênio é o elemento de maior destaque presente neste grupo. Isso é um reflexo da sua grande abundância na Terra e sua valiosa importância para a vida em geral. O oxigênio ocorre livre na atmosfera, com outros elementos, ocorre em diversas rochas e minerais. Na forma livre, o oxigênio ocorre principalmente como gás oxigênio, O2 e como gás ozônio, O3. Combinado, ocorre principalmente como óxidos.[4]
O enxofre é um outro elemento bastante importante e altamente empregado na indústria em geral. Ele é utilizado na forma de diversos compostos, principalmente, na forma de ácido sulfúrico, que é o produto industrial mais utilizado no mundo. O enxofre apresenta um ciclo que passa entre o ar e os sedimentos, sendo que existe um grande depósito na crosta terrestre e nos sedimentos e um depósito menor na atmosfera. O enxofre é um elemento relativamente abundante na crosta terrestre, ocorrendo principalmente na forma de sulfatos solúveis. Grande parte dos reservatórios de enxofre inerte está em rochas sulfurosas, depósito de elementos sulfurosos e combustíveis fósseis. As atividades do homem têm mobilizado parte destes reservatórios inertes, obtendo desta forma desagradáveis consequências como a poluição. Por fim, alguns depósitos de elementos sulfurosos e alguns minérios de sulfeto podem ser de origem biogênica. O enxofre pode ser adicionado também na ecosfera na forma reduzida (H2S), como resultado da atividade vulcânica e do metabolismo microbiano. O enxofre pode ser encontrado também em diversos estados de oxidação nos compostos orgânicos e inorgânicos. Os microrganismos catalisam a oxidação e redução das diferentes formas de enxofre, estabelecendo deste modo um ciclo. O enxofre é um componente essencial do sistema de vida, estando contido em diversos aminoácidos na forma de grupo sulfidrila (-SH), além de ser um componente essencial de várias co-enzimas.[5]
MATERIAL E MÉTODOS
Alicate; 
Béquer;
Bico de Bunsen;
Cápsula de porcelana;
Garra;
Papel filtro;
Papel tornassol;
Prego;
Tela de amianto;
Tripé de ferro;
Tubos de ensaio;
Tubo de ensaio seco;
Acetato de chumbo;
Açúcar sólido;
Cloreto de Potássio;
Cloreto de sódio;
Cobre metálico;
Dióxido de Manganês;
Enxofre e ferro em pó;
Indicadores para ácidos (solução de vermelho-de-metila ou alaranjado-de-metila);
Iodeto de potássio;
Permanganato de potássio (KMnO4);
Peróxido de hidrogênio (H2O2) a 3%;
Peróxido de sódio;
Solução de ácido clorídrico;
Solução de ácido sulfúrico concentrado a 6 mol L -1;
Zinco metálico;
Sulfato de sódio decahidratado;
Cloreto de bário dihidratado.
Potássio
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4.1. Obtenção do oxigênio
A. Colocou-se KMnO4 em um tubo de ensaio seco. Segurou-se o tubo, com o auxilio de uma garra e aqueceu-se na chama de bico de Bunsen. Introduziu-se um palito em brasa (sem chama) no tubo durante um minuto, para ter certeza de que ocorre produção de O2. 
4.3 Decomposição do Peróxido de Hidrogênio
A. Aqueceram-se alguns mililitros de água oxigenada (solução diluída) e observou-se a decomposição. Demonstrou-se a formação do oxigênio mediante uma lasca de madeira em brasa.
B. Adicionou-se à solução diluída de água oxigenada um pouco de dióxido de manganês e observou-se a reação.
4.4 Propriedades Químicas do Peróxido de Hidrogênio
Em dois tubos de ensaio, adicionou-se  1 mL de água destilada, duas gotas da solução de H2SO4 mol L -1  e 3-4 gotas de H2O2 a 3%.
4.4.1 Propriedade oxidante de peróxido de hidrogênio
Adicionou-se em um dos tubos 1 mL da solução 1 mol L-1 de Kl. Observou-se o aparecimento de uma coloração castanha característica do iodo em solventes oxigenados.
4.4.2 Propriedades redutoras do peróxido de hidrogênio
Adicionou-se ao o outro tubo duas gotas de solução de KMnO4 mol L-1. Observou-se o descoramento da solução.
4.5 Reatividade do enxofre
4.5.1 Reação com ácidos e bases
Aqueceram-se pequenas porções de S em tubos de ensaio com diversos ácidos e bases concentrados.
4.5.2 Reação com ferro metálico 
A. Misturou-se 1g de ferro em pó e 1g de S em pó numa cápsula de porcelana seca. Colocou-se a cápsula sobre uma tela de amianto, apoiada num tripé de ferro. Aqueceu-se um prego, segurando com um alicate, sobre a chama do bico de Bunsen até incandescência. Em seguida, tocou-se a mistura com a ponta do prego incandescente para iniciar a reação.
B. A reação, uma vez iniciada, prosseguiu com desprendimento de calor (incandescência e faíscas). Após o término da reação, esperou-se alguns minutos até o produto esfriar. Verificou-se a acidez com um indicador adequado (vermelho-de-metila ou alaranjado-de-metila).
C. Para que fosse indicado o produto formado antes, colocou-se uma ponta de espátula do produto obtido num pequeno cadinho de porcelana e acrescentou-se algumas gotas da solução de ácido clorídrico.
D. Colocou-se uma tira de papel-filtro umedecido com solução de acetato de chumbo sobre a boca do cadinho até que fosse observado o escurecimento do papel. 
E. Foram descritas as equações químicas para as três reações realizadas: 
Ferro + enxofre → sulfeto de ferro + ácido clorídrico → sulfeto de hidrogênio + acetato de chumbo →
4.6 Propriedades físicas do S elementar
A. Tomou-se um tubo de ensaio seco e preencheu-o com cerca de 2/5 do seu volume com S em pó. Aqueceu-se o pó lentamente até a fusão, observando o comportamento do S. O aquecimento prosseguiu até que uma coloração vermelho-escura fosse observada (logo após fundir, o S tem uma coloração laranja).
B. Relatar e interpretar todas as alterações do enxofre observadas durante o aquecimento e resfriamento (mudanças de estado físico, de cor, etc.).
4.7 Comportamento do ácido sulfúrico diluído e concentrado
A. Foram dispostos dois tubos de ensaio com 2mL de H2SO4 concentrado e diluído separadamente. Observou-se a ação do ácido sulfúrico diluído e concentrado sobre cobre metálico, zinco metálico, cloreto de sódio, açúcar sólido e pedaços de madeira ou algodão. Deveria ser aquecido se necessário. Explicou-se os efeitos observados e equacionou-se as reações químicas correspondentes. Qual a conclusão obtem-se a respeito do poder oxidante do ácido sulfúrico diluído e concentrado?
4.8 Solubilidade dos Sulfatos
Dissolveu-se uma pequena amostra de sulfato de sódio decahidratado em 2mL de água. Dissolveu-se uma pequena amostra de cloreto de bário dihidratado em 2mL de água. Misturou-se as soluções. Foi escrita a equação iônica líquida para a reação. Foram dados exemplos de outros sulfatos insolúveis.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1. Obtenção do Oxigênio
No processo de obtenção de oxigênio, observou-seo desprendimento de gás, sendo mostrado na seguinte reação: 
2 KMnO4(s) K2MnO4(s) + MnO2(s) + O2(g)
O oxigênio puro também pode ser obtido por outros métodos, como por exemplo ao gotejar-se o peróxido de hidrogênio no permanganato de potássio, ocorrendo a seguinte reação de óxi-redução:
3H2O2(aq) + 2KMnO4(s) 2H2O(l) + 3O2(g) + 2KOH(aq) + 2MnO2(aq)
5.2. O experimento não pode ser realizado devido à falta do reagente Peróxido de Sódio.
5.3. Decomposição do Peróxido de Hidrogênio
A – A chama foi apagada e o oxigênio foi formado de acordo com a reação:
H2O2(aq)  H2O(l) + O2(g)
B – Houve formação de gás e a reação foi imediata, ebulindo durante cerca de 12 segundos. O dióxido de manganês é usado como catalisador para que haja a seguinte reação:
2H2O2(l) + MnO2  H2O(l) + O2(g)
5.4. Propriedades Químicas do Peróxido de Hidrogênio
5.4.1. – Propriedade Oxidante
O peróxido de hidrogênio (água oxigenada, H2O2) é um conhecido oxidante. Reage com iodeto de potássio, KI , em meio ácido, formando iodo elementar pela reação:
H2O2 (aq)+ H2SO4(aq)+ 2KI(aq)  I2 (s)+ 2H2O(l) + K2SO4(aq)
5.4.2. – Propriedade Redutora
Quando em contato com um agente oxidante mais forte, como KMnO4, reage fazendo o papel de agente redutor. A seguir temos a reação.
H2O2(aq) + H2SO4(aq) + 2KMnO4(aq) 2 MnO2(s) + 2O2(g) + H2O(l) + K2SO4(aq)
5.5. Reatividade do Enxofre
5.5.1. – Reação com Ácido e Bases
HNO3 = Na a mistura entre enxofre e ácido nítrico, houve produção de gás e a solução mostrou uma coloração incolor. Segue a reação:
S + 6HNO3 H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
HCl = Na adição de ácido clorídrico ao enxofre, também houve produção de gás e a solução mostrou uma coloração amarelada. Ssegue a reação:
S (s) + 2HCl H2S (aq) + 2Cl 
NaOh = N adição de hidróxido de sódio ao enxofre, houve também formação de gás e a solução ficou com um pigmento fortemente amarelo. Segue a reação:
2NaOH  +  SO2    H2O  +  Na2S
5.5.2. – Reação com Ferro Metálico
A/B – Ferro + Enxofre
Houve liberação de um gás amarelado e o pó ficou incandescente, produzindo Sulfeto de Ferro, segundo a reação: 
Fe + S  FeS
Para a análise do pH da solução foi adicionado vermelho de metila, que tornou a coloração da solução amarelada, caracterizando que a solução possui pH acima de 6,2.
C – Sulfeto de Ferro + Ácido Clorídrico
	Ao entrar em contato com o HCl, o enxofre reagiu lentamente, havendo formação de algumas bolhas, caracterizando liberação de gás, que forma o Sulfeto de Hidrogênio. A seguinte reação é observada:
FeS + 2 HCl FeCl2 + H2S
D – Sulfeto de Hidrogênio + Acetato de Chumbo
	O papel escureceu e apresentou um brilho metálico acinzentado. O papel de acetato de chumbo é usado para detectar o sulfeto de hidrogênio porque torna-se cinza na presença do gás. A seguinte reação é observada:
H2S + Pb(CH3-COO)2 PbS + 2 CH3-COOH
5.6. Propriedades Físicas do S Elementar
Quando se expõe o enxofre à chama, ocorre sua combustão e tem-se a formação do dióxido de enxofre, pela reação do oxigênio presente no ar. Durante esta combustão, observa-se a chama azul-violeta, característica da produção de SO2. A reação é descrita por:
S(s) + O2(g) SO2(g)
5.7. Comportamento do Ácido Sulfúrico Diluído e Concentrado
Ao adicionar algumas gotas de H2SO4 concentrado a água ocorreu o aquecimento da solução e a dissociação do H2SO4. 
H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O H3O+ + SO42-
COBRE = Ao colocar o cobre metálico na solução de ácido sulfúrico diluído, após aquecimento foi observado que a superfície da lâmina ficou mais clara, como se tivesse sido polida. Quando colocado na solução de ácido sulfúrico concentrado formou-se uma camada de partículas escuras sobre a lâmina, após isso a superfície também ficou mais clara, como se tivesse sido polida, porém em uma o ácido agiu violentamente, respingando após o contato com o cobre:
Cu(s) + H2SO4(l) CuSO4(s) + SO2(g) + H2O(g)
ZINCO = Ao ser adicionado o zinco metálico na solução de ácido sulfúrico diluído, o pó de zinco adquiriu um aspecto esponjoso que permaneceu na superfície do líquido, houve liberação de gás. Quando o mesmo procedimento foi repetido utilizando a solução de ácido sulfúrico concentrado, aconteceu o mesmo, porém a reação foi mais rápida:
Zn(s) + H2SO4(l) ZnSO4(aq) + H2(g)
CLORETO DE SÓDIO = Não foi possível fazer a reação pois não havia o reagente NaCl. Porém a reação que deveria ser observada seria a seguinte:
2NaCl(aq) + H2SO4(aq) HCl(g) + Na2SO4(aq)
AÇUCAR = Ao gotejar lentamente o H2SO4 no açúcar este foi gradativamente adquirindo a cor amarelada e depois escurecendo em uma massa negra, espessa e densa. 
A massa formada nessa reação caracteriza o carbono quando em forma de carvão amorfo. O que ocorreu foi a desidratação da molécula de sacarose (C12H22O11):
H
2
SO
4
C12H22O11 1 2C + 11H2O
Nesta reação a água formada reage imediatamente com o ácido sulfúrico.
MADEIRA = Ao gotejar o H2SO4 em um pedaço de madeira, o pedaço apresentou imediatamente uma coloração negra, semelhante a aparência que adquire ao ser queimado.
A madeira é uma diferente forma de celulose (C6H10O5) que também apresenta na molécula átomos de hidrogênio e oxigênio, proporcionais a molécula de água, permitindo que o ácido sulfúrico os desidrate:
H
2
SO
4
C6H10O5 6C + 5H2O
5.8. Solubilidade dos Sulfatos
A reação entre sulfato de sódio e cloreto de bário é dada pela reação:
BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + 2NaCl
Todos os sulfatos são solúveis, exceto pelos que contêm: Hg22+, Pb2+, Sr2+, Ca2+ ou Ba2+.
CONCLUSÃO
A partir deste experimento, pode-se concluir que o gás oxigênio pode ser obtido através de várias técnicas laboratoriais envolvendo reações químicas, nas quais é um dos produtos, e que pode ser recolhido, armazenado e utilizado. Nota-se também que o oxigênio é um gás bastante reativo, tendo capacidade de combinar-se com elementos metálicos e não metálicos, o que dá origem a compostos de características e propriedades bastante variadas.
De acordo com os experimentos pode-se ver que o H2S é um agente redutor forte com potencial para formação de precitados e que pode ser obtido através da reação de um ácido mineral e um sulfeto metálico.
BIBLIOGRAFIA
1. LEE, J.D. Química Inorgânica não tão concisa. 5th Ed., São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 1999. 
2. ATKINS, Peter; Loreta, Jones. Princípio De Química: Questionando A Vida Moderna E O Meio Ambiente. Porto Alegre: Bookmam, 2001.
3. DIAS, S. C.; BRASILINO, M. G. A. Aulas Práticas de Química Inorgânica. UFPB. Departamento de Química. PB.
4. http://pt.wikipedia.org/wiki/Calcog%C3%AAnio
5. http://www.profpc.com.br/ciclo_enxofre.htm