Aquecimento e Ensaio de Chama Completo

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Disciplina: Química Geral I
Professor: Guilherme Vergnano
Aquecimento e Ensaio de Chama
Alunas: Larissa Amorim
Mariana Ferreira
Ana Carolina Donato
Data da Prática: 26/09/2017
Data de Entrega do Relatório: 03/10/2017
Procedimento
Técnicas de Aquecimento
Uso do bico de Bunsen
 Abriu-se a torneira de gás e o bico de Bunsen foi aceso. Observando a combustão incompleta do gás. As janelas do bico foram vagarosamente abertas, e as transformações da chama foram observadas.
 Posteriormente, colocou-se a ponta do palito de fósforo na zona oxidante (zona de exposição dos gases ao oxigênio do ar, levando a combustão completa). O palito de fósforo foi colocado e retirado com velocidade atravessando a zona oxidante e a zona redutora.
 A entrada de ar primário e a torneira de gás foram fechadas, respectivamente.
Aquecimento de líquidos em copo de Becker
 Em um Becker de 50 mL, foram adicionados em torno de 30 mL de água destilada. Colocou-se o béquer na tela de amianto, sustentada por um tripé de ferro, conectando um termômetro conectado acima e mergulhado no líquido.
 Após a ebulição da água, através do aquecimento do Becker com a chama forte do bico de Bunsen, os valores de ponto de ebulição e duração para o alcance do ponto de ebulição foram registrados. O bico de Bulsen foi apagado para que a temperatura no termômetro caísse 20º C. Uma ponta de espátula de sal foi colocada na água do béquer e aquecido novamente até o alcance da ebulição do líquido.
 Posteriormente à medição do ponto de ebulição, o termômetro foi colocado em um Becker de plástico com gelo e este foi deixado em torno de 2 a 3 minutos, e sua temperatura foi anotada. Em seguida o termômetro foi colocado em um balde com gelo e sal, durante 2 a 3 minutos, e a temperatura foi anotada.
Esquema de aquecimento do líquido
Aquecimento de sólidos (Demonstrativa)
 Uma pequena quantidade de sulfato cúprico penta hidratado macerado foi colocado em um cadinho de porcelana, sendo adaptado em um triângulo de porcelana e foi aquecido em chama forte.
 Após a mudança de coloração do sólido, o aquecimento foi cessado, deixando o cadinho sendo resfriado até ponto de temperatura ambiente.
Quando o sulfato chegou a temperatura ambiente, um pouco de água foi adicionado dentro do cadinho.
Esquema demonstrativo de aquecimento de sólidos
Ensaio de Chama
 Colocou-se uma ponta de espátula de cada sal em cada concavidade da placa de toque, identificando-os. Seguidamente, foi colocado algodão na ponta de um palito de dente e este foi umedecido com metanol. O palito foi introduzido na região oxidante da chama do bico de Bunsen, e as mudanças de coloração foram anotadas.
 Os seguintes sais foram utilizados: 
	Reagentes
	Cloreto de sódio (s)
	Cloreto de estrôncio (s)
	Cloreto de bário (s)
	Cloreto de lítio (s)
	Cloreto de cálcio (s)
	Cloreto de potássio (s)
	Cloreto de cobre II (s)
	Cloreto de cobalto (s)
	Nitrato de potássio (s)
	Nitrato de sódio (s)
Placa de toque com os sais
Resultados
Técnicas de Aquecimento
Aquecimento de líquidos em copo de Becker:
 A ebulição da água acontece quando a mesma aquecida chega à temperatura de 100º C. Na prática, o tempo de duração para que tal mudança acontecesse foi de 6 minutos e 50 segundos.
 Com a adição do sal e pela sua influência, o tempo de duração foi aumentado para 10 minutos. Contudo, a temperatura continuou a mesma apesar das propriedades coligativas existentes.
 Feito o processo em que termômetro foi colocado em um Becker de plástico com gelo pelo tempo de 2 a 3 minutos, confirmou-se a temperatura de 0º C proveniente do ponto de fusão da água.
 Ao se colocar sal no mesmo béquer e na presença do termômetro, a temperatura obteve níveis abaixo de zero graus.
Tarefas e perguntas de verificação:
Por que a janela do bico de Bunsen deve ficar aberta para que se tenha uma combustão completa?
 Com a janela aberta, a combustão é completa, pois entra uma maior quantidade de ar para reagir com o combustível, promovendo assim uma maior disponibilidade de O2. 
 Para conseguir uma chama mais "quente", a entrada de ar deve ser aberta até que se consiga uma chama azul, também referida como chama invisível, dificilmente vista em um quarto bem iluminado, por exemplo. Esta chama atinge uma temperatura boa para aquecimento. Para produzir esta chama azulada, deve-se regular a abertura dos os orifícios de ar na base do bico de Bunsen, para que o oxigênio se misture com o gás, tornando a queima deste mais eficiente.
 
 Portanto, conclui-se que a janela do bico de Bunsen deve ficar sempre aberta enquanto se trabalha, porque: 
- Fornece mais energia (combustão completa);
- Não forma fuligem, e com isso não suja a vidraria e nem polui o ambiente 
- Não forma Monóxido de carbono (CO), que é tóxico se inalado.
Pesquisar a respeito do gás de rua e do GLP.
 O gás liquefeito de petróleo (GLP) conhecido como gás de cozinha.
É formado por dois gases extraídos do petróleo, o butanoe o propano, podendo também conter, em menor quantidade, o etano. 
H3C ─ CH2 ─ CH3 H3C ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3
 Propano Butano
 O GLP é incolor e para oferecer maios segurança tornar mais seguro o uso do produto, coloca-se um composto à base de enxofre, mais especificadamente do grupo dos tióis, também chamados de mercaptanas, para que fique com um odor mais forte e para tonar perceptível caso ocorra algum vazamento.Normalmente, entre os tióis que podem vir a ser utilizados, há o etanotiol, o butan-1-tiol e o 1,1-dimetiletanotiol.
 O gás natural (gás de rua) é um combustível fóssil encontrado na natureza, geralmente em reservatórios profundos do subsolo, relacionado ou não ao petróleo. O gás natural é formado por hidrocarbonetos de 1 a 2 átomos de carbono, principalmente o metano (CH4), que pode apresentar-se em uma quantidade de 70% a 99%. Outros componentes são: etano (C2H6), além de substâncias inorgânicas como o H2S, CO2, N2, He etc.
 É Inodoro e incolor e de queima mais limpa que outros combustíveis.
Quais são as reações básicas de combustão ocorrida no bico de Bulsen?
 Uma reação de combustão é gerada quando um combustível é consumido por um comburente gerando calor.
 
 As reações químicas básicas da combustão são:
a) Na Zona Neutra (Interna): contém os gases que ainda não sofreram combustão.
2 H2 + O2 → 2 H2O
b) Na Zona Redutora (intermediária): caracterizada por combustão incompleta, por deficiência do suprimento de O2, o carbono forma CO.
2 C + O2 → 2 CO
c) Na Zona Oxidante (externa): onde os gases expostos ao ar sofrem combustão completa, resultando CO2 e H2O.
2 CO + O2 → 2 CO2
O que acontece com o palito ao atravessar rapidamente a zona oxidante e redutora da chama?
 Ao colocar e retirar rapidamente na chama do bico, um palito de fósforo atravessando a zona oxidante e a zona redutora, somente é queimada a parte do palito que esteve na zona oxidante. Como já demonstrado anteriormente, existem tipos de zonas em uma chama:
Zona Redutora: está localizada no interior da chama, onde os níveis de combustão são pequenos, pois os gases estão misturados e não há oxigênio disponível para a combustão completa.
Zona Oxidante: esta, se encontra no exterior da chama, é nessa zona que ocorre a combustão completa, pois o contato com o oxigênio é muito mais potente tornando-a mais “quente”.
Portanto o palito queima somente nas extremidades, onde se encontra a parte mais quente (zona oxidante), e não no centro, onde está localizada a parte fria, onde não ocorre a combustão (Zona Redutora).
5) Qual é a função da tela de amianto?
 Ela possui a função de fornecero apoio necessário a vidrarias aquecidas e materiais de laboratório sobre tripés. Assim como distribui uniformemente o calor derivado do aquecimento por bico de Bunsen, evitando que a vidraria se quebre.
 Nos dias atuais, está sendo proibida sua comercialização com o disco central em amianto por ser considerado cancerígeno. Foi substituído por cerâmica ou lã de rocha, mas a nomenclatura continua a mesma.
6) No aquecimento e no resfriamento da água no béquer com o sal ocorreu alteração na temperatura? Justifique 
 De acordo com as propriedades coligativas, ao se adicionar um soluto não volátil (que não evapora com facilidade) as propriedades do solvente sofrem mudanças.
 A água pura à pressão de 1 atm possui ponto de fusão 0 ºC e ponto de ebulição 100 ºC. Devido ao efeito ebulioscópico, ao se acrescentar a água um soluto não volátil, como o sal, os pontos de fusão e ebulição da água tornam-se diferentes. 
 Na água sem sal, conforme o aumento da temperatura, as moléculas se movimentam mais rápido, se colidem com mais freqüência e liberam mais moléculas de gás de vapor de água. Quando a temperatura chega a 100 º C, a pressão da liberação a pressão do vapor se torna maior do que a pressão atmosférica, escapando assim, na forma de bolhas.  Já na água salgada, os íons Na+ e Cl- ocupam parte do espaço entre as moléculas de água. Com isso, à medida que a temperatura é aumentada, há menos colisões entre as moléculas e a pressão do vapor é mais baixa do que a água pura na mesma temperatura. Isso acontece, pois as moléculas de água estão em menor número, apesar das mesmas se agitarem mais rapidamente.
 É preciso mais energia (temperatura) para a pressão do vapor de água salgada chegar até a pressão atmosférica e ultrapassá-la e começar a ferver. 
 Dessa forma, após a adição do sal, o ponto de ebulição observado anteriormente a 100 º C aumentou.
7) Explique a mudança de coloração no aquecimento do CuSO4. 5 H2O.
 No sulfato de cobre penta hidratado há a presença de água de cristalização, ou seja, entre os íons cobre e de sulfato, está presente moléculas de água ocupando posições no retículo cristalino. 
 Quando o sulfato de cobre é exposto a uma fonte de aquecimento, ele se desidrata. Ao perder a presença de tal água, torna-se tri-hidratado e de cor levemente esverdeada. 
CuSO4.5H2O(s) + calor -->  CuSO4.3H2O(s) + 2 H2O(g)
 Após, mais duas moléculas de água são perdidas, deixando-o mono hidratado.
CuSO4.3H2O(s) + calor -->  CuSO4.H2O(s) + 2 H2O(g)
 Em seguida, a última molécula se vai, deixando a forma anidra CuSO4, cuja coloração é branca.
	Cor do CuSO4. 5 H2O antes do aquecimento
	Cor do CuSO4. 5 H2O após o aquecimento
	Cor do CuSO4. 5 H2O após a adição de água
	Azul
	Branco
	Azul
Questões
1) Identifique as substâncias contidas nos cadinhos de 1 a 4.
Cadinhos:
1 – NaCl
2 – BaCl2
3 – CaCl2
4 – CuCl2
2) Quais foram as cores observadas no teste de chamas para cada substância?
	Cátion
	Cor emitida pelo teste
	Cor emitida na literatura
	Na+
	Laranja
	Amarela
	Ba2+
	Laranja
	Verde - amarelada
	Ca2+
	Vermelho alaranjado
	Alaranjada
	Cu2+
	Verde
	Verde
	K+
	Laranja
	Violeta
	Sr2+
	Vermelho
	Vermelho-tijolo
	Li+
	Vermelho rosado
	Carmim
	Co2+
	Amarelo alaranjado
	Marrom
3) Como podemos explicar as diferentes cores observadas?
 As diferentes cores emitidas por cada elemento em contato com a chama dependem da característica do elemento presente na substância aquecida.
Isso acontece, pois, cada elemento é composto por um átomo diferente devido à energia de suas camadas eletrônicas possuírem valores definidos. 
 Dessa forma, de acordo com o modelo atômico de Bohr, os elétrons em estado de excitação, por razão da energia, se deslocam da camada menos energética para ocupar uma com maior energia (salto quântico). Porém, ao deixar a sua camada de origem, o nível energético conseqüentemente torna-se desocupado, tendenciando o elétron a retornar ao seu estado fundamental. Por essa razão, a energia contida no elétron se libera emitindo a mesma em forma de luz.
 As cores são ondas eletromagnéticas, cada uma com um comprimento de onda diferente e que ficam na região do visível. Por essa razão, cada elemento apresenta um espectro diferente e constante.
Conclusão
 Pela prática e pesquisas, conclui-se que a água, sem nenhum soluto, adquire um ponto de ebulição em um tempo inferior ao com a adição de um soluto, a exemplo do sal feito na prática.
 Dessa forma, foi possível observar que as propriedades da água foram afetadas, mostrando o efeito ebulioscópico (aumento do ponto de ebulição do solvente). Por outro lado, esse mesmo solvente que aumentou a ebulição, quando unido ao gelo abaixou a temperatura de fusão do solvente, neste caso a água, o qual é o processo denominado crioscopia.
 Assim, percebe-se que as propriedades coligativas modificam tanto o ponto de ebulição como o de fusão.
 Na observação do sulfato de cobre penta hidratado, observa que este é um sal higroscópico, pois absorve a água do meio. Desse modo, quando aquecido, ele perde suas moléculas de água ficando com a aparência esbranquiçada. Contudo, essa reação é reversível, em que o cobre anidro se transforma no sulfato de cobre penta hidratado, voltando assim ao azul intenso.
 Já na ultima análise, ou seja, o teste de chamas foi notado que os postulados de Bohr correspondem com a prática. Visto que quando excitados os elétrons eles emitem uma luz visível. 
 Percebeu-se com os resultados presentes na literatura que a coloração que se é observada na chama pode variar dependendo do indivíduo. Porém, geralmente é mantido um padrão e coerência das cores, pois cada átomo é responsável por emitir um espectro e comprimento de onda de sua própria característica ao fazer a transição eletrônica.
 Por fim, verificou-se que todos os objetivos propostos foram alcançados.