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Maringá, 20 de outubro de 2017 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ Centro de Ciências Exatas Departamento de Química PROPRIEDADES DOS ÁCIDOS NÍTRICO (HNO3) E NITROSO (HNO2) Acadêmicos: Daíse Miranda Ávila RA: 94364 Nathália da Silva Malaco RA: 99330 Curso: Química Bacharelado Disciplina: Química Inorgânica Experimental I Docente: Eduardo Radovanovic 1. Introdução O termo ácido é originário do latim e significa “azedo”, o que condiz com uma das características mais encontradas nestes compostos. Entretanto, esse era um significado muito simples que não abrange todos os compostos desse grupo. Com o passar do tempo, surgiram diversas teorias para explicar o que seria um ácido, as três principais e mais conhecidas são:[1] Arrhenius (1887): sua teoria era baseada no conceito de dissociação, segundo ele, quando um ácido é colocado em água, o mesmo se dissocia e libera íons H+;[1] Bronsted-Lowry (1923): na definição destes químicos um ácido é uma espécie que tende a doar um próton;[1] Lewis (1923): definiu que um ácido é uma espécie com um orbital vazio capaz de receber um par de elétrons.[1] Tanto o ácido nítrico quanto o ácido nitroso são considerados ácidos de Bronsted- Lowry pois podem doar um próton. O ácido nítrico, por sua vez, é considerado um ácido forte, incolor, viscoso, muito volátil, forte oxidante, corrosivo e miscível com a água. Em relação a produção industrial perde apenas para o ácido sulfúrico, sendo o segundo mais consumido. [2,3] Quando entra em contato com o ar fica fumegante, e os gases que são liberados a partir desse contato são extremamente tóxicos e corrosivos, podendo causar manchas amareladas na pele. [2,3] Pode ser formado tanto naturalmente quanto industrialmente. Os processos de formação natural se dão em ambientes não poluídos, durante chuvas com relâmpagos. E na indústria, geralmente é produzido pelas seguintes reações: [2,3] O ácido nítrico possui grande aplicabilidade na indústria química, para a produção de fertilizantes, explosivos, corantes, fibras sintéticas, na nitração de compostos orgânicos, entre outros. E também, na indústria metalúrgica para a refinação de metais preciosos e na indústria farmacêutica, na composição e destruição de medicamentos. [2,3] Já o ácido nitroso é um oxiácido, considerado um ácido fraco, pois em solução se dissocia pouquíssimo, e também é muito instável. Pode ser produzido através da ação de ácido sobre nitritos. Uma de suas principais utilidades é em química orgânica, sendo usado para detectar a presença de aminas em reações, pois quando reage com a mesma, forma um álcool, água e o gás nitrogênio, que é liberado, formando bolhas. [4] 2. Objetivos O objetivo da prática consiste em verificar as propriedades oxidantes do ácido nítrico, bem como aprender a detectá-lo em uma reação e também realizar a reação de formação do ácido nitroso. 3. Procedimento experimental 3.1 Propriedades oxidantes do ácido nítrico Primeiramente, em um béquer, foram dissolvidos 3,55 gramas (cerca de quatro espátulas) de sulfato ferroso em 15mL de água destilada. Após isso, a solução foi dividida entre três tubos de ensaio. Agora dentro da capela, ao tubo 1, foram adicionados cerca de 1,0mL de HNO3 concentrado e depois a solução dentro do tubo foi aquecida no banho maria durante 3 minutos. A mudança de coloração foi observada e anotada. Quando o tubo 1 já estava frio, adicionou-se 3 gotas de tiocianato de amônio (NH4SCN) 1 mol/L. E ao tubo 2, também foi adicionado 3 gotas da mesma solução. 3.2 Reação de detecção do ácido nítrico Permanecendo dentro da capela, ao tudo de ensaio 3, foram adicionadas 20 gotas de ácido sulfúrico concentrado e a solução foi agitada. Com o tubo de ensaio inclinado, lentamente, adicionou-se 1mL de ácido nítrico concentrado, fazendo com que o mesmo escorresse pelas paredes do tubo. Notou-se a formação de um complexo na interface dos líquidos. Em outro tubo de ensaio, foram adicionados 2,0mL de uma solução de difenilamina/H2SO4 e, em seguida, 2 gotas da solução de HNO3 1:1. A mudança de coloração foi anotada. 3.3 Formação do ácido nitroso Continuando dentro da capela, em outro tubo de ensaio foram adicionados 4,0mL de uma solução de NaNO2 e logo em seguida, se adicionou 1,0mL de ácido sulfúrico diluído (1 mol/L). 4. Resultados e discussões 4.1 Propriedades oxidantes do ácido nítrico Com a dissolução do sulfato ferroso (FeSO4), a solução dos tubos apresenta coloração verde leitosa, proveniente dos íons Fe2+. Após adicionar ácido nítrico (HNO3) no tubo 1 e aquecê-lo, a solução adquiriu uma coloração preta e passando-se alguns minutos ficou amarela, o que aconteceu foi a redução do N do ácido nítrico, e a oxidação do ferro, como mostra a reação 1. 3𝐹𝑒𝑆𝑂4 + 𝐻2𝑂 + 𝐻𝑁𝑂3 → 𝐹𝑒(𝑁𝑂3)3 + 2𝐻2𝑂 + 𝐹𝑒2(𝑆𝑂4)3 + 𝑁𝑂 Notou-se também a saída de um gás (NO2), produto da reação do NO formado na reação 1 com o O2 presente no ar. A reação 2 mostra o ocorrido. 𝑁𝑂 + 1 2⁄ 𝑂2 → 𝑁𝑂2 Ao adicionar tiocianato de amônio (NH4SCN) ao tubo 1 houve mudança na cor, ficando vermelho tijolo, isso ocorreu por causa da interação dos íons SNC- com o cátion férrico, gerando um complexo de ferro ([Fe(SCN-)6]-3), como mostra a reação 3. [𝐹𝑒(𝐻2𝑂)6] +3 + 6𝑆𝐶𝑁−1 → [𝐹𝑒(𝑆𝐶𝑁−1)6] −3 + 6𝐻2𝑂 Quando se adicionou NH4SCN no tubo 2 que apresentava coloração verde leitosa, ela ficou alaranjada, a mudança de cor deve-se à formação de complexo entre íons de ferro II e o tiocianato, mostrado na reação 4. [𝐹𝑒(𝐻2𝑂)6] +2 + 6𝑆𝐶𝑁−1 → [𝐹𝑒(𝑆𝐶𝑁−1)6] −4 + 6𝐻2𝑂 4.2 Reação de detecção do ácido nítrico (1) (2) (3) (4) A solução que inicialmente era da cor verde, ficou incolor. Com a adição de ácido nítrico houve a formação de duas fases, a inferior com cor violeta e a superior com cor amarela. Entre as duas fases formou-se um anel marrom, que é o complexo [Fe(NO)]SO4. A reação 5 mostra o que ocorreu. 6𝐹𝑒𝑆𝑂4 + 3𝐻2𝑆𝑂4 + 2𝐻𝑁𝑂3 → 3𝐹𝑒2(𝑆𝑂4)3 + 2𝑁𝑂 + 4𝐻2𝑂 O complexo é formado pelo excesso de FeSO4 e o gás incolor, como mostra a reação 6. 𝐹𝑒𝑆𝑂4 + 𝑁𝑂 → [𝐹𝑒(𝑁𝑂)]𝑆𝑂4 Ao adicionar as gotas de HNO3 na solução de difenilamina/H2SO4, a solução apresentou coloração azul escuro, resultante da oxidação da difenilamina que forma uma estrutura que sofre ressonância, como mostra a reação 7. 4.3 Formação do ácido nitroso (5) (6) Ao adicionar H2SO4 diluído em na solução de nitrito de sódio (NaNO2), verificou- se o aparecimento de uma coloração azul na solução, evidenciando a formação do ácido nitroso (HNO2), e desprendimento de gás. A reação 8 mostra a reação de dupla troca. 2𝑁𝑎𝑁𝑂2 + 𝐻2𝑆𝑂4 → 2𝐻𝑁𝑂2 + 𝑁𝑎2𝑆𝑂4 Como o HNO2 é pouco estável, ele desproporciona gerando ácido nítrico, água e um gás incolor, como mostra a reação 9. 3𝐻𝑁𝑂2 ⇔ 𝐻𝑁𝑂3 + 2𝑁𝑂 + 𝐻2𝑂 O gás incolor reage com o O2 do ar e forma um gás marrom (NO2), como mostra a reação 10. 2 NO + O2 ⇔ 2 NO2 (10) 5. Conclusão Através do experimento todos os objetivos foram alcançados, pois pode-se observar quão forte oxidante é o ácido nítrico, bem como observar a formação do ácido nitroso. Referencias 1. SILVA, Erivanildo Lopes da. Ácidos: Características e propriedades.Disponível em: <https://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/acidos-caracteristicas-e- propriedades.htm>. Acessado em 12 de outubro de 2017. 2. FOGAÇA, Jennifer Rochas Vargas. Ácido nítrico. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/acido-nitrico.htm>. Acessado em 12 de outubro de 2017. 3. CARDOSO, Mayara. Ácido nítrico. Disponível em: <http://www.infoescola.com/quimica/acido-nitrico/>. Acessado em 12 de outubro de 2017. 4. Ácido nitroso. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_nitroso>. Acessado em 12 de outubro de 2017. (8) (9)
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