Reações Químicas CATIONS

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Escola de Engenharia de Lorena – EEL
Colégio Técnico de Lorena –“Prof. Nelson Pesciotta”
COTEL
Reações Químicas
Química Geral e Experimental
Prof. Mateus Gomes
Alyson Matheus de Morais
Victor Yukio Miyazaki Alves
Lorena – SP
Agosto de 2014
Alyson Matheus de Morais
Victor Yukio Miyazaki Alves
Reações Químicas
Trabalho apresentado ao Colégio Técnico
de Química da Universidade de São Paulo
com o requisito parcial para a conclusão
da disciplina de Química Geral e Experimental.
Orientador: Prof. Msc. Mateus Gomes
Lorena – SP
Agosto de 2014
1. Assunto:
Reações Químicas
2. Objetivo:
Estudar as reações químicas resultantes da mistura entre dois reagentes.
3. Introdução:
	REAÇÕES QUÍMICAS
Uma reação química é uma transformação da matéria na qual ocorrem mudanças qualitativas na composição química de uma ou mais substâncias reagentes, resultando em um ou mais produtos.
Envolve mudanças relacionadas à mudança nas conectividades entre os átomos ou íons, na geometria das moléculas das espécies reagentes ou ainda na interconversão entre dois tipos de isômeros.
Resumidamente, pode-se afirmar que uma reação química é uma transformação da matéria em que pelo menos uma ligação química é criada ou desfeita.
A química analítica qualitativa tem como objetivo a sistematização da separação e análise de cátions e ânions em uma amostra.
O enfoque se dá na caracterização da presença de um determinado elemento na amostra, sem uma maior preocupação na determinação das quantidades dos mesmos.
Uma reação química ocorre quando certas substâncias se transformam em outras. Para que isso possa acontecer, as ligações entre átomos e moléculas devem ser rompidas e devem ser restabelecidas de outra maneira.
Como estas ligações podem ser muito fortes, energia, geralmente na forma de calor, é necessária para iniciar a reação. As novas substâncias possuem propriedades diferentes das substâncias originais (reagentes).
Como a ocorrência de uma reação química é indicada pelo aparecimento de novas substâncias (ou pelo menos uma) diferentes das que existiam antes,quando as substâncias reagem,às vezes ocorrem fatos bastante visíveis que confirmam a ocorrência da reação e dentre eles, podemos destacar: desprendimento de gás e luz, mudança de coloração e cheiro,formação de precipitados,etc...
As reações químicas não ocorrem somente nos laboratórios, mas, em toda à parte e a todo o momento. Oxidação e redução são exemplos destes tipos de reações que ocorrem em nosso dia-a-dia. 
4. Metodologia:
 Entrou-se no laboratório devidamente vestido, rinçou-se as vidrarias que seriam utilizadas, separou-se os equipamentos corretos para a execução do experimento e iniciaram-se os testes e reações. 4. Materiais utilizados:
4.1.Reação 1: Em um tubo de ensaio adicionaram-se 20 gotas do cátion Pb+2 e em seguida 5 gotas do ânion KL, homogeneizou-se em seguida adicionou-se 10ml de água então observaram-se os resultados 
4.2. Reação 2: Em um tubo de ensaio adicionaram-se 20 gotas do cátion Ni+2 em seguida 5 gotas de dimetilglioxina, homogeneizou-se em seguida observaram-se os resultados. 
4.3. Reação 3: 
4.3.2. Parte 1:Em um tubo de ensaio adicionaram-se 20 gotas do cátion Fe+3 e em seguida 5 gotas de Ferrocianeto Potássio, homogeneizou-se em seguida observaram-se os resultados. Então adicionou-se 1ml de NaOH, homogeneizou-se em seguida observaram-se os resultados. 
4.3.3. Parte 2: Em um tubo de ensaio adicionaram-se 20 gotas do cátion Fe+3 e em seguida alguns cristais de KSCN em seguida observaram-se os resultados.
4.4. Reação 4: Em um tubo de ensaio adicionaram-se 20 gotas do cátion Ba+2 e em seguida 5 gotas de KCr, homogeneizou-se em seguida observaram-se os resultados. Então adicionou-se 1ml de HNO3, homogeneizou-se em seguida observaram-se os resultados. 
4.5. Reação 5: Em um tubo de ensaio adicionaram-se 20 gotas do ânion Cl- e em seguida 5 gotas de Nitrato de Prata (AgNO3), homogeneizou-se em seguida observaram-se os resultados. 
4.6. Reação 6: Em um tubo de ensaio adicionaram-se 20 gotas de HCO3 e em seguida 2 gotas de HCl, homogeneizou-se em seguida observaram-se os resultados. 
	
5.1 Vidrarias:
- Pissete de plástico
- Tubos de ensaio 
- Suporte para tubos de ensaio
	- Conta Gotas
-Béquer de vidro com capacidade de 100 mL;
-Bastão de vidro;
 
- Bico de Bunsen
5.2 Reagentes:
- Cátions sob a forma de nitratos: Pb+2, Ni+2, Fe+3, Ba+2
- Ânions: HCO3-1, Cl-1
- Iodeto de Potássio – KI 0,5 mol/L
- Dimetilglioxima – C4H8N2O2 1% m/v
- Ferrocianeto de Potássio – K4[Fe(CN)6] 0,5 eq/l
- Ácido Clorídrico – HCl 0,5 mol/l
- Nitrato de Prata – AgNO3 0,1 mol/l
- Peróxido de Hidrogênio – H2O2 3% m/v
- Ácido Sulfúrico – H2SO4 5 eq/l
- Sulfocianeto de Potássio – KSCN sólido
- Cromato de Potássio – K2CrO4 0,5 eq/l
- Ácido Nítrico – HNO3 5 mol/l
- Hidróxido de Sódio – NaOH 5 mol/l
- Água Destilada – H2O 
6. Resultados e Discussões:
6.1. Resultados:
6.1.1. Reação 1:
Reação da solução de 1ml de Pb+2 e 5 gotas de KI e 10 ml de água quente
Formou-se um precipitado amarelado e amorfo, sem alteração na temperatura.
6.1.2. Reação 2:
Reação da solução de 1ml de cátion Ni+2 e 5 gotas de dimetilglioxina 
O líquido ficou em um estado pulverulento de cor borgonha, sem alteração na temperatura.
6.1.3. Reação 3: (parte 1)
Reação da solução de 1ml de cátion Fe+3 e 5 gotas de Ferrocianeto de potássio (K4[Fe(CN)6]) e 1ml de NaOH
Formou-se uma mistura azul turquesa escuro,sem alteração na temperatura.Colocou-se 1 ml de NaOH, agitou-se e a coloração alterou para marrom, formando precipitado pulverulento. 
6.1.3. Reação 3: (parte 2) 
Reação da solução de 1ml de Fe+3 e alguns cristais de KSCN 
Formou-se um líquido de cor vermelho sangria.
	6.1.4. Reação 4:
	Reação da solução de 1ml de Ba+2 e 5 gotas de K2CrO4 
Formou-se um mistura gelatinosa amarelo claro.
Depois adicionou-se 1ml de HNO3 e formou-se um amarelo forte com ausência de precipitado.
6.1.5. Reação 5:
Reação da solução de 1ml do ânion Cl- e 5 gotas de Nitrato de Prata (AgNO3).
Formou-se um precipitado de prata escurecida em forma de sal.
6.1.6 Reação 6:
Reação da solução de 1ml de HCO3 e 2 gotas de HCl.
Não obteve-se precipitado, apenas um líquido incolor que borbulhou imediatamente.
7. Questões:
7.1. Questão 1: Apresentar a reação molecular e essencial entre o cátion e seu agente precipitante, dando nomenclatura aos produtos formados e tipo de precipitado encontrado. 
R: 
Pb(NO3)2, cujo tem como nome, nitrato plumboso, que reagiu com oiodeto de potássio (KI), formando o precipitado PBI2 (iodeto plumboso) e KNO3 (nitrato de potássio), como consta a reação molecular a seguir:
 Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2↓ + 2KNO3 
O precipitado formado PBI2, que tem coloração amarela, é do tipo cristalino graúdo e é moderadamente solúvel com água fervente de acordo com a literatura de Química Analítica Qualitativa (VOGEL) consultada.
 A reação essencial do precipitado é:
 Pb+2 + 2I- → PbI2↓
7.2. Questão 2: Apresentar a reação molecular e essencial entre o cátion e seu agente precipitante, dando nomenclatura aos produtos formados e tipo de precipitado encontrado. 
R:
O cátion Ni+2, usado no experimento,estava na forma de nitrato: Ni(NO3)2, cujo nome é nitrato niqueloso, o qual reagiu-se com dimetilglioxima (C4H8N2O2) formando-se o precipitado dimetilglioximato niqueloso [Ni(C4H7N2O2)2] e ácido nítrico (HNO3), como mostra a equação a seguir: 
Ni(NO3)2 + 2C4H8N2O2 → Ni(C4H7N2O2)2 ↓ + 2HNO3 
O precipitado formado tem coloração rosa avermelhado e tem aspecto amorfo segundo a literatura de VOGEL. 
A reação essencial do precipitado a seguinte: 
Ni+2 + 2(C4H7N2O2)- → Ni(C4H7N2O2)2 ↓
7.3. Questão 3: 
7.3.2. a) Apresentar as reações moleculares e essenciais ocorridas no teste do ferro, dando nomenclatura aos produtos formados e tipo de precipitado encontrado. 
R: Adicione ferrocianeto de potássio a uma solução de íons ferro III. Haveráa formação de um precipitado azul intenso (azul-da-prússia) de hexacianoferrato (II) de ferro (III). O precipitado é insolúvel em ácidos diluídos, mas se decompõe em HCl concentrado.
4 Fe3+(aq) + 3 [Fe(CN)6]4-(aq) Fe4[Fe(CN)6]3 ↓
          Uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) transforma a coloração do precipitado em vermelho, pela formação de hidróxido de ferro III e íons ferrocianeto:
Fe4[Fe(CN)6]3 (s) + 12 OH-(aq) 4 Fe(OH)3 ↓ + 3 [Fe(CN)6]4-(aq)
O precipitado agora formado, Fe(OH)3 tem uma coloração marrom avermelhada e é grumoso de acordo com a literatura de VOGEL. A reação essencial é: 
4Fe+3 + 12(OH)- → 4Fe(OH)3 ↓ 
No outro tubo de ensaio, ocorreu uma reação entre: nitrato férrico, e tiocianato de potássio (KSCN), formando-se tiocianato férrico Fe(SCN)3 e nitrato de potássio (KNO3), como representada na reação molecular abaixo: 
Fe(NO3)3 + 3KSCN → Fe(SCN)3 + KNO3 
Forma-se uma solução vermelha sangue devido à presença do íon complexo SCN-, cuja reação essencial é: 
Fe+3 + 3SCN- → Fe(SCN)3
 Da reação acima também formam-se uma serie de íons complexos, tais como: 
[Fe(SCN)]+2, [Fe(SCN)2]+, 
[Fe(SCN)4]-,[Fe(SCN)5]-2 e 
[Fe(SCN)6]-3. 
7.3.3. b) O que é um íon complexo? Apresente como exemplo um íon complexo que o cátion Fe+3 pode formar. 
R: 
Íons complexos:	
Nos séculos XVIII e XIX foram preparados vários com postos contendo átomos metálicos, cuja estrutura e ligação não puderam ser descritas satisfatoriamente pelas teorias então correntes.Esses compostos, embora muitas vezes iônicos, eram muitos mais complexos do que os sais inorgânicos simples e por isso eram chamados de íons complexos. Desde então, foram preparados muitos compostos deste gênero e verificou-se que apresentam carga elétrica (positiva ou negativa), ou são eletricamente neutros. Por outro lado, muitos compostos anteriormente considerados “simples” pertencem realmente à classe dos complexos (compostos). A primeira teoria sobre ligações nos complexos, de alguma utilidade foi proposta por Alfred Werner em 1898; por isso, esses compostos são eventualmente chamados de complexos de Werner. Uma das teorias desenvolvidas no estudo desses compostos utilizou a formação da ligação covalente de coordenação; daí a denominação ainda em uso, de compostos de coordenação. 
7.4. Questão 4: Apresentar a reação molecular e essencial entre o cátion e seu agente precipitante, dando nomenclatura aos produtos formados e tipo de precipitado encontrado. 
R: 
Ba(NO3)2 que reagiu-se com cromato de potássio (K2CrO4) , observou-se então, a formação do precipitado cromato de bário (BaCrO4), e nitrato de potássio (KNO3) , como consta a reação a baixo:
Ba(NO3)2 + K2CrO4 → BaCrO4 ↓ + 2KNO3 
Precipitado cristalino pulvirolento de cor amarelo claro de acordo com a literatura consultada (VOGEL).A reação iônica essencial do precipitado é :
 Ba+2 + CrO4-2 → BaCrO4 ↓ 
Adicionou-se ácido nítrico (HNO3) à mistura e formou-se uma solução totalmente diluída e alaranjada, pois o cromato de bário (BaCrO4) reage com o ácido formando nitrato de bário Ba(NO3)2e ácido crômico (H2CrO4) , conforme representa a reação molecular abaixo: 
BaCrO4↓ + 2HNO3 → Ba(NO3)2+ H2CrO4
Da reação acima temos : 	
Ba+2 + 2NO3- → Ba(NO3)2 
7.5. Questão 5: 
7.5.2. a) Apresentar a reação molecular e essencial entre o ânion e seu agente precipitante, dando nomenclatura aos produtos formados e tipo de precipitado encontrado. 
R:
Reação do Ânion Cl- Reagiu-se o ânion cloreto com nitrato de prata (AgNO3) e observou-se a formação do precipitado cloreto de prata (AgCl), segundo a reação a seguir: 
Cl- + Ag+ → AgCl ↓ 
7.5.3. b) Explique o que ocorre com produtos formados com a prata expostos a luz. 
R:
Fotólise
Ao contrário da fotossíntese, diz-se que ocorreu uma fotólise quando moléculas maiores dão origem a moléculas menores por interferência de energia luminosa. Um bom exemplo de ocorrência da fotólise são os vidros fotocromáticos, utilizados na fabricação de óculos, cujas lentes escurecem durante a exposição ao sol. O principal componente desses vidros é o nitrato de prata (AgNO3): com incidência de luz, os íons de prata reduzem-se a átomos de prata metálica (reação de oxi-redução), que tornam a lente escura. Sem a luz, no entanto, a reação volta a formar íons Ag+, que são incolores e, portanto, não alteram a cor da lente.
Outro bom exemplo de fotólise é a degradação do peróxido de hidrogênio, popularmente conhecido como água oxigenada. Essa substância ao ser exposta aos raios luminosos, se decompõe, produzindo água e oxigênio, como mostra a equação:
Luz
H2O2 (aq)     -----------------> H2O (l) + 1/2 + O2 (g)
Por ser altamente sensível à radiação, o peróxido de hidrogênio é embalado em frascos escuros (âmbar, normalmente) ou opacos, pois os mesmos impedem a penetração da luz.
7.5.4. Questão 6: Apresentar a reação molecular e essencial entre o ânion e o ácido. 
	R:
Reagiu-se com o ânion hidrogenocarbonato (bicarbonato) com ácido clorídrico (HCl) e formu-se o dióxido de carbono CO2 e água H2O conforme o livro consultado e a reação molecular abaixo: 
HCO3- + HCl → CO2 ↑ + H2O + Cl- 
Da reação acima temos a essencial: 
HCO3- + H+ → CO2 ↑ + H2O
8. Conclusão: 
Concluiu-se observando os diferentes tipos de reações químicas com os diferentes tipos de substâncias e reagentes que cada reação química, apesar de terem suas semelhanças nunca serão totalmente idênticas e que cada mistura diferente proporciona um resultado diferente variando em cor, temperatura etc.
9. Bibliografia:
Internet:
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA2mAAI/relatorio-reacoes-quimica 
Acesso: 25/08 às 20h30min
http://www.reocities.com/Vienna/choir/9201/praticas2_quimica_analitica.htm
Acesso: 25/08 às 20H37min
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAe5uoAF/sintese-caracterizacao-dos-complexos-niquel-ii
Acesso: 25/08 às 20H46min