Teoria Atômica (Teste de chama)

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Universidade Federal do Paraná
Curso Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia- T.PEB1
Setor Palotina
RELATÓRIO
PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL
Unidade 5: Teoria Atômica (Teste de Chama)
Prof.°: André Luis Rüdiger
Alvaro Koene Henning
Daniela Pereira dos Santos Groeller
Denise Micheli Festner
Elias Rodrigues de Almeida Junior
Palotina – PR
2018
1 Introdução:
O átomo é a menor quantidade de um elemento químico com existência
própria, considerada indivisível, formado por um núcleo com prótons e nêutrons
e por vários elétrons ao seu redor. Os prótons têm uma carga energética
positiva, ao passo que os nêutrons não apresentam qualquer carga. O átomo
também é denominado como sendo a partícula fundamental de tudo.
Mas, no século XIX, alguns cientistas passaram a realizar testes
experimentais cada vez mais precisos graças aos avanços tecnológicos. Com
isso, não só se descobriu que tudo era realmente formado por minúsculas
partículas, mas também foi possível entender cada vez mais sobre a estrutura
atômica.
Dentro do estudo do átomo alguns cientistas perceberam que alguns
elementos colocado em elevadas temperaturas emitem fótons de luz, ou seja,
cores diferentes.
Desde a invenção da pólvora negra no século IX pelos chineses, sabe-se
que determinados materiais, quando queimados, produzem chamas coloridas.
Foram porém os italianos e alemães que, na Idade Média, deram mais cores e
efeitos às chamas. Eles aprenderam a adicionar compostos metálicos na
pólvora, obtendo variada gama de cores e efeitos.
A origem das cores geradas pela presença de metais nas chamas está na
estrutura eletrônica dos átomos. Com a energia liberada na combustão, os
elétrons externos dos átomos de metais são promovidos a estados excitados e,
ao retornarem ao seu estado eletrônico inicial, liberam a energia excedente na
forma de luz. A cor (ou os comprimentos de onda) da luz emitida depende da
estrutura eletrônica do átomo. Assim comprovando o modelo atômico de Bohr.
A temperatura da chama do bico de Bunsen é suficiente para excitar uma
quantidade de elétrons de certos elementos, com considerável certeza e
sensibilidade através da observação visual da chama. O teste de chama rápido
e fácil de ser feito. Porém, a quantidade de elementos detectáveis é pequena e
existe uma dificuldade em detectar concentrações baixas de alguns elementos,
enquanto que outros elementos produzem cores muito fortes que tendem a
mascarar sinais mais fracos.
Unidade 5: Teoria Atômica (Teste de Chama)
1.2 Objetivos:
Observar as cores apresentadas ao colocar o reagente na chama do
bico de Bunsen.
1.3 Revisões Bibliográfica
Partindo da ideia central do autor Feltre, podemos concluir que ao
longo dos anos foram desenvolvidos vários modelos atômicos, e os mesmos
foram submetidos a testes e a partir desses testes foram identificados falhas e
novas possibilidades e assim surgiram novos modelos, com novas
caraterísticas e mais validados pela ciência empírica.
Já se tratando da literatura de Chang, podemos mencionar que o valor n
determina a energia de um orbital, sendo assim ele relaciona a distancia média
entre os elétrons e o núcleo em um determinado orbital, sendo assim quanto
maior n, maior será a distância do elétron (em um dado orbital) e o núcleo,
ocasionando um orbital maior, tais orbitais que são definidos por pelas letras:
s;p;d;f;g e h, sendo s a camada mais próxima do núcleo e h a ultima camada,
ou seja, a mais externa.
Seguindo as ideias centrais dos autores da apostila de aulas práticas e
Feltre, podemos concluir o que ocorre durante o teste de chama, que é a
elevação da camada de um elétron para uma camada superior isso por conta
da liberação de energia que é o calor da chama, e logo após a excitação do
elétron ele retorna a sua camada de origem e nesse momento de transição
ocorre uma liberação de luz (que percebemos como cor)
2 Desenvolvimento
2.1 Materiais/Reagentes:
- Bastão de vidro;
- Fio de platina ou níquel-cromo;
- Béquer;
- Bico de Bunsen;
- Fósforo;
- Cloreto de Bário (BaCl2) de 0,5 mol/L;
- Sulfato de Cobre (CuSO4) de 1,0 mol/L;
- Cloreto de Potássio (KCl) de 1,0 mol/L;
- Cloreto de Cálcio (CaCl2) de 1,0 mol/L;
- Cloreto de Sódio(NaCl) de 1,0 mol/L;
- Solução de HCl 6mol/L.
2.1.1 Procedimentos Experimentais:
 Separar as soluções aquosas diluídas dos sais em béqueres e
anotar para que não ocorra erro na identificação das soluções;
 Acender a chama do bico de Bunsen e calibrar a entrada de ar
para obter uma chama azulada quase transparente;
 Limpar o fio metálico preso ao bastão, primeiramente com água e
depois com a solução de HCL, e em seguida aquecer ao rubro na
chama do bico de Bunsen. Repetir o processo até que a chama
não altere sua coloração;
 Mergulhar o fio limpo na solução do sal e levar a chama do bico
de Bunsen, e observar as cores que se pode visualizar (Repetir
esse procedimento para todos os sais);
 Anotar o resultado obtido em uma tabela.
2.1.2 Metodologias/Desenvolvimento:
Iniciou-se o experimento com a separação das soluções dos sais em
béqueres e anotou de qual solução era em cada béquer. Após isso foi feita a
abertura das válvulas de gás do bico de Bunsen, e com um fósforo acendeu a
chama, e foi feita a regulagem da entrada de oxigênio, tornando o fogo mais
azulado. Em seguida foi feito a limpeza da haste para que não ocorresse
nenhum erro na hora da visualização da cor, primeiramente foi lavada com
água, depois foi colocada na solução de HCl, e colocada na chama do bico de
Bunsen, foi repetido o procedimento até não ocorrer mais variações na cor da
chama. Depois de realizado a limpeza da haste, foi colocado a haste no béquer
com a solução de um sal e em seguida foi colocada na chama do bico de
Bunsen onde se obteve uma determinada cor. O processo de lavagem e de
colocar a solução de um sal foi repetido em todos os sais (Cloreto de Bário
(BaCl2), Sulfato de Cobre (CuSO), Cloreto de Potássio (KCl), Cloreto de Cálcio
(CaCl2), Cloreto de Sódio(NaCl)).
2.2 Observações:
Características de cada solução aquosa dos sais:
1. Cloreto de Bário (BaCl2): coloração transparente, concentração de 0,1
mol/L, sua data de preparo foi no dia: 05/09/2017, e quando aquecida
emite uma cloração laranja (cor de tijolo);
2. Sulfato de Cobre (CuSO4): apresentava uma coloração azul intensa,
concentração de 1,0 mol/L, preparado no dia: 19/03/2018, e ao ser
aquecida apresenta uma coloração azul esverdeada;
3. Cloreto de Potássio (KCl): coloração transparente cristalino,
concentração de 1,0 mol/L, data de preparo: 21/03/2017, e quando
queimada apresenta uma cor violeta;
4. Cloreto de Cálcio (CaCl2): coloração transparente, concentração de 1,0
mol/L, data de preparo: 19/03/2018, e ao ser queimado apresenta uma
coloração avermelhada;
5. Cloreto de Sódio (NaCl): coloração transparente, concentração de 1,0
mol/L, data de preparo: 19/03/2018, e ao ser queimado apresenta uma
coloração amarela/alaranjada.
3 Resultados e discussões:
Durante o desenvolvimento do experimento foi anotado cada cor da
chama obtida e após o termino foi feita uma comparação entre as cores
encontradas na literatura com as cores que foram observadas:
Sal Cátion Cor na literatura Cor observada
NaCl Na Amarelo/Alaranjado Laranja
KCl K Violeta Violeta
CaCl2 Ca Laranja/Vermelho Vermelho
BaCl2 Ba Verde amarelado Verde amarelado
CuSO4 Cu Azul Azul esverdeado
Nota-se na tabela acima que cada uma das substâncias utilizadas
liberou colorações de chama diferentes durante o processo e isso se deve
devido as diferentes quantidades de energias que são liberadas pelos elétrons
presentes nas soluções. Também é possível verificar que algumas substâncias
tiveram poucas variações de cores quando comparada uma com a outra.
Foi colocado também em observação a chama do bico de Bunsen, e
depois de serem feitas algumas pesquisasconstatou-se que a chama varia em
cor (amarelo-laranja a azul) e temperatura. Quando os orifícios de ar são
totalmente fechados na base do aparelho, o gás só irá se misturar com o ar
ambiente depois que ele saiu do tubo, na parte superior. Essa mistura produz
uma chama amarelo brilhante conhecida como “Chama de Segurança”, pois é
mais fácil de ser visualizada e menos quente. A temperatura atingida é de
cerca de 300º C. E para obter uma chama azul ou “invisível”, que é a mais
utilizada para aquecimento, deve-se regular a abertura dos os orifícios de ar na
base do bico de Bunsen, para que o oxigênio misture-se com o gás, tornando a
queima deste mais eficiente.
O bico de Bunsen apresenta chama que tem diferentes zonas, com
diferentes temperaturas:
-Zona Externa – Violeta pálida, quase invisível, onde os gases francamente
expostos ao ar sofrem combustão completa, resultando CO2 e H2O. Essa zona
é chamada de zona oxidante.
-Zona Intermediaria – Luminosa, caracterizada por combustão incompleta,
por deficiência de suprimento de O2.
-O carbono forma CO o qual decompõem-se pelo calor, resultando
diminutas partículas de C que, incandescentes dão luminosidade à a chama.
Essa zona é chamada de zona redutora.
-Zona Interna – Limitada por uma casca azulada, contendo gases que
ainda não sofreram combustão.
4 Conclusão:
Realizado o experimento, pode-se concluir que cada sal possui uma cor
diferente. As substâncias que foram utilizadas no experimento receberam uma
carga de energia, Através da temperatura da chama do Bico de Bunsen,
fazendo com que uma certa quantidade de elétrons excitados saltassem para
uma camada diferente, mais externa, e quando os mesmo perdem energia,
voltam para a sua respectiva camada original, emitindo uma luz característica
de cátion, liberando uma onda eletromagnética que, quando vista a olho nu, se
identifica a uma cor, um bom exemplo, são os fogos de artifícios.
5 Bibliografia:
FELTRE, Ricardo, Química Orgânica, Ed. Moderna, 6ª Edição. Editora
COC, Química geral I pré-vestibular
Chang, Raymond; Goldsby, Kenneth: Química, Porto Alegre, Bookman,
11ª Edição, 2013; Teoria quântica e estrutura eletrônica dos átomos, p. 276
Isac G. Rosset, Letícia C. Da Silva, Mabel K. Arantes, Rodrigo Sequinel,
Apostila de Práticas de química Geral – UFPR Setor Palotina 2º edição,
Unidade 5: Teoria atômica (teste de chama).
Silva, André. Explicação em Bohr para o teste da chama. InfoEscola.
Disponivel em: <https://www.infoescola.com/quimica/explicacao-em-bohr-
para-o-teste-da-chama/>. Acesso em: 08 abr. 2018