Relatório Química UFC Propriedades periódicas

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Universidade Federal do Ceará
Centro de Ciências
Departamento de Química Orgânica e Inorgânica
Prática Nº 4
Propriedades Periódicas
Aluna: Juverlândia Pereira Xavier
Matrícula: 367518 Curso: Farmácia
Professor: Francisco de Assis Pereira Matos
Disciplina: Química Geral e Inorgânica Turma: CE0850C
Data de realização da prática: 17/09/2014
Sumário
Introdução 3
 Objetivos 3
 Metodologia 4
 Resultados e Discussão 6 
 Conclusão 11 
Bibliografia 12 
Introdução
A tabela periódica surgiu tendo como causa a procura de padrões para organizar as observações das propriedades físicas e químicas dos elementos. Nela, os elementos são organizados em ordem de número atômico crescente em períodos (sequências horizontais). As faixas na vertical são chamadas de famílias ou grupos.
A tabela também é importante na identificação dos elementos de acordo com algumas classificações abrangentes. Isso será feito nesta prática. As propriedades periódicas dos elementos químicos são as características inerentes à esses elementos que variam de acordo com sua posição na tabela periódica. Dentre elas, destaca-se a eletronegatividade, o raio atômico, afinidade eletrônica, densidade atômica.  
Nesta prática há destaque para os metais alcalinos terrosos e os halogênios. 
Objetivos
Caracterizar alguns elementos como metal e não metal;
Verificar a sequência dos metais alcalinos terrosos no grupo, através de teste de solubilidade pela formação de precipitado;
Deduzir a sequência dos halogênios no grupo através de reações específicas;
Desenvolver procedimento para testar a presença de cátions dos elementos dos grupos IIA e haletos em solução.
Metodologia
Caráter metálico
Parte A
Foram observadas em 5 (cinco) substâncias marcadas de A à E, as seguintes propriedades: cor, brilho, maleabilidade e condutância elétrica.
Em seguida, com um imã foram identificadas quais amostras dentre as cinco que possuíam propriedades ferromagnéticas.
As propriedades foram anotadas.
 Parte B
Em tubos de ensaio, cada substância (A à E) reagiu com 2ml de ácido clorídrico, HCl 4 mol/L. Foram observadas as reações por 10 minutos e foram anotadas as observações.
 2 – Sequência dos metais alcalinos terrosos
Foi colocada 1ml de solução 0,1mol/L dos sais de nitrato de magnésio, cálcio, estrôncio e bário, separadamente em 4 (quatro) tubos de ensaio. A cada tubo, foi acrescentado 1 ml de Na2CO3 1mol/L. Os tubos foram agitados e observados.
A experiência foi repetida mais 3 (três) vezes, utilizando outros 3 reagentes: 1 ml de oxalato de amônio 0,25 mol/L [(Nh4)C2O4], 1 ml de ácido sulfúrico 1 mol/L (H2SO4) e 1 ml de cromato de potássio 0,3 mol/L (K2CrO4).
A mesma sequência de testes foi feita utilizando amostra X (desconhecida). De acordo com os resultados obtidos, foi identificado o cátion presente na amostra X. As observações foram anotadas.
3 – Sequência dos halogênios
A 3 (três) diferentes tubos de ensaio foi acrescentado 1 ml de solução 0,1M de NaCl, NaBr e NaI.
A cada um dos tubos foi adicionado 1 ml de AgNO3 0,1mol/L e com certo tempo depois foi adicionado 1 ml de NH4OH. As reações foram observadas.
Em outro tubo de ensaio, houve a reação de 1 ml da solução X com 1 ml de AgNO3 0,1mol/L. Com os resultados obtidos, foi identificado o ânio presente na amostra X.
Foi verificada a solubilidade em NH4OH dos precipitados formados nas experiências feitas adicionando em cada um tubos do ensaio 1 ml de NH4OH. As observações foram anotadas.
Parte B
Foi acrescentada 1 mL de solução 0,1 mol/L de NaCl, NaBr, NaI e uma amostra X em quatro tubos de ensaio distintos Em seguida foi colocada uma gota de ácido nítrico 3 mol.L-1 em cada um deles. Por fim, adicionou-se 1 mL de Fe(NO3)3 0,1 mol.L-1. As alterações foram anotadas.
4 - Identificação de cátions metálicos pelo teste de chama
Uma alça de metal foi esterilizada, mergulhando em HCl e logo após queimando na chama do bico de Bunsen. O procedimento foi repetido 3 vezes.
A alça foi mergulhada em cada uma das soluções aquosas presentes na bancada e foi observada a coloração da chama. Após cada mergulho a operação de limpeza foi repetida.
Os sais utilizados foram Ba, Ca, Sr e Na separadamente, sempre repetindo a limpeza entre cada teste. As cores das chamas correspondentes a cada sal foram registradas.
Resultados e Discussão
 Caráter metálico
Abaixo tabela contendo as observações feitas no experimento:
	Substâncias
	Apresenta propriedades ferromagnéticas
	Propriedades (cor, brilho, maleabilidade, condutância)
	Qual a reação com HCl 4 mol/L
	Conclusão
	A
	Não
	Prata, brilhoso, maleável e condutor
	Exotérmica com liberação de hidrogênio
	Caráter metálico
	B
	Não
	Cinza, sem brilho, maleável e condutor
	Exotérmica com liberação de hidrogênio
	Caráter metálico
	C
	Sim
	Cinza, sem brilho, não maleável em temperatura ambiente e condutor
	Exotérmica com liberação de hidrogênio
	Caráter metálico
	D
	Não
	Amarelo, sem brilho, não maleável e isolante
	Sem evidências de reação
	Caráter não-metálico
	E
	Não
	Cinza, sem brilho, não maleável e condutor
	Sem evidências de reação
	Caráter não-metálico
Tabela 1. Substâncias com suas propriedades observadas, suas reações com ácido clorídrico e ainda a conclusão sobre seu caráter metálico.
A substância A mostrava brilho fosco característico, indicando elétrons livres em sua superfície, pois estes quando há incidência luminosa se movimentam gerando esse brilho característico. Era condutor elétrico porque permitiu a circulação de elétrons num circuito tornando possível ver o LED acender. Não foi atraído pelo ímã, portanto não era ferromagnético. Concluiu-se com essas observações que a substância A era alumínio. 
A reação com HCl liberou energia na forma de calor e gás hidrogênio.
2Al(s) + 6HCl(aq) 2AlCl3(aq) + 3H2(g)↑
Pode-se classificar o Al como metal porque é maleável, conduz eletricidade e reage com ácido liberando gás hidrogênio.
	A substância B, segundo o que foi visto, se tratava do magnésio. Sua cor era cinza escuro e não apresentava brilho porque a lâmina estava coberta de óxido de magnésio (MgO), resultante da exposição ao ar. Conduz eletricidade porque permitiu a circulação de elétrons em circuito. Não foi atraído pelo ímã, não sendo, portanto ferromagnético.
Na reação com HCl houve a liberação de H2 e calor:
Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g)↑
Pode-se classificar o Mg como metal porque é maleável, conduz eletricidade e reage com um ácido liberando gás hidrogênio.
	A substância C tinha cor cinza grafite, sem brilho devido à oxidação, é maleável, mas não em temperatura ambiente e conduz eletricidade. É ferromagnético, pois foi atraído pelo ímã, o que indica que em sua composição, o ferro é o elemento predominante. A reação exotérmica com HCl presenciada foi:
Fe(s) + 2HCl(aq) FeCl2(aq) + H2(g)↑
Pode se classificar a amostra C como metal devido às propriedades apresentadas.
Devido à cor amarelada e ao cheiro característico, a amostra D era enxofre. Não conduziu eletricidade, sendo assim, um isolante elétrico, bem como se quebroufacilmente, o que o classificou como imaleável. Não apresentou propriedades ferromagnéticas porque não foi atraído pelo ímã e não reagiu com o HCl:
S(s) + HCl(aq) S(s) + HCl(aq)
Conforme foi observado, o enxofre não apresenta caráter metálico, sendo denominado de não-metal.
	A amostra E claramente era um alótropo do carbono chamado grafite, era cinza escuro, sem brilho aparente e condutor de eletricidade. Não possuía propriedades ferromagnéticas, nem era maleável. O carbono não reagiu quando lhe foi adicionado HCl:
C(s) + HCl(aq) C(s) + HCl(aq)
Deduziu-se que o carbono não é metal, pois mesmo conduzindo eletricidade, não é maleável, nem ferromagnético e não reagiu na presença de um ácido.
	Organizando as amostras que reagiram por velocidade de reação tem-se que: Mg > Al > Fe, o que indica que o elementos representativos (Mg e Al), segundo a tabela periódica, são mais reativos que os metais de transição (no experimento, o Fe)
2– Sequência dos metais alcalinos terrosos
Tabela indicando a formação ou não de precipitados nas reações: 
	
	Na2CO3 1 mol/L
	(NH4)C2O4 0,25 mol/L
	H2SO4 1 mol/L
	K2CrO4 0,3mol/L
	Mg(NO3)2
	N
	N
	N
	N
	Ca(NO3)2
	P
	P
	N
	N
	Sr(NO3)2
	P
	P
	P
	N
	Ba(NO3)2
	P
	P
	P
	P
	Amostra X
	P
	P
	N
	N
Tabela 2. N indica que não houve formação de precipitado, enquanto P indica que houve formação de precipitado.
Para o Na2CO3 1mol/L, foram observadas as seguintes reações:
Na2CO3 (aq)+ Mg(NO3)2(aq)  MgCO3(s)↓+ 2Na(NO3)(aq)
Na2CO3 (aq) + Ca(NO3)2(aq)  CaCO3 (s)↓+ 2Na(NO3)(aq)
Na2CO3 (aq) + Sr(NO3)2(aq) SrCO3 (s)↓+ 2Na(NO3)(aq)
Na2CO3 (aq) + Ba(NO3)2(aq) BaCO3 (s)↓+ 2Na(NO3)(aq)
Todas as reações geraram 2 mols de nitrato de sódio, que é solúvel em meio aquoso e por isso não foi visto na solução final. O que precipitou foi o sal formado por um íon carboneto e um metal alcalino terroso, pois estes são insolúveis em meio aquoso. Com base na quantidade visível de precipitado formado, pôde se organizar os compostos em ordem crescente de solubilidade: MgCO3>CaCO3>SrCO3>BaCO3. Foi verificado que no grupo IIA da tabela periódica, a insolubilidade em meio aquoso cresce a medida que o período aumenta.
	Para o oxalato de amônio [(NH4)2C2O4], ocorreram as seguintes reações químicas:
(NH4)2C2O4(aq) + Mg(NO3)2(aq)  MgC2O4(s)↓+ 2(NH4)(NO3)(aq)
(NH4)2C2O4(aq) + Ca(NO3)2(aq)  CaC2O4(s)↓+ 2(NH4)(NO3)(aq)
(NH4)2C2O4(aq) + Sr(NO3)2(aq)  SrC2O4(s)↓+ 2(NH4)(NO3)(aq)
(NH4)2C2O4(aq) + Ba(NO3)2(aq)  BaC2O4(s)↓+ 2(NH4)(NO3)(aq)
Os resultados apresentados foram parecidos com o anterior, quando se adicionou Na2CO3 aos tubos de ensaio: formação de precipitado e crescimento da insolubilidade conforme o aumento do período da tabela periódica.
	Foram notadas as seguintes reações com o ácido sulfúrico:
H2SO4(aq) + Mg(NO3)2(aq)  Mg(SO4)(s)↓+ 2HNO3(aq)
H2SO4(aq) + Ca(NO3)2(aq)  Ca(SO4)(s)↓+ 2HNO3(aq)
H2SO4(aq) + Sr(NO3)2(aq)  Sr(SO4)(s)↓+ 2HNO3(aq)
H2SO4(aq) + Ba(NO3)2(aq)  Ba(SO4)(s)↓+ 2HNO3(aq)
No caso do reagente analisado, são formados os seguintes compostos: Ca(SO4), Mg(SO4), Sr(SO4), Ba(SO4). Os dois primeiros são solúveis em meio aquoso e consequentemente não ocorre formação de precipitado, enquanto os outros dois precipitam no meio, indicando insolubilidade. O crescimento do período continua indicando aumento de insolubilidade.
	Para o K2CrO4, foram observadas as seguintes reações:
K2CrO4(aq) + Mg(NO3)2(aq)  MgCrO4(s)↓+ 2KNO3(aq)
K2CrO4(aq) + Ca(NO3)2(aq)  CaCrO4 (s)↓+ 2KNO3(aq)
K2CrO4(aq) + Sr(NO3)2(aq)  SrCrO4 (s)↓+ 2KNO3(aq)
K2CrO4(aq) + Ba(NO3)2(aq)  BaCrO4 (s)↓+ 2KNO3(aq)
O comportamento dos reagentes foi semelhante ao anterior: os cromatos de magnésio e cálcio se dissolveram na água enquanto os cromatos de estrôncio e bário não. O crescimento do período contina indicando aumento de insolubilidade.
	Com base nas análises realizadas do experimento, concluiu-se que o elemento desconhecido era o nitrato de cálcio, pois houve formação de precipitado quando misturado ao carbonato de sódio e oxalato de amônio e não formação de precipitado quando colocado pra reagir com ácido sulfúrico e cromato de potássio. Portanto, o cátion presente na amostra X é o Ca2+.
3 - Sequência dos halogênios
Reações obtidas com nitrato de prata:
AgNO3(aq) + NaCl(aq) AgCl(aq)↓ + NaNO3(aq)
AgNO3(aq) + NaBr(aq) AgBr(aq)↓ + NaNO3(aq)
AgNO3(aq) + NaI(aq) AgI(aq)↓ + NaNO3(aq)
	Reagente
	Cor em presença de AgNO3 0,1 mol/L
	Solubilidade em NH4OH
	NaCl
	Branco
	Pouco solúvel
	NaBr
	Cinza
	Insolúvel
	NaI
	Verde
	Insolúvel
	Amostra X
	Branco
	Pouco Solúvel
Tabela 3. Tabela registra a mudança de cor do reagente em presença do nitrato de prata e sua solubilidade quando posto em hidróxido de amônio.
Todos os nitratos são solúveis em água, assim como a maioria dos sais formados por cloretos, brometos e iodetos, exceto os que contem chumbo, mercúrio II ou prata. Com base nisso e no precipitado formado em cada tubo de ensaio, notou-se que nos halogênios a solubilidade dos precipitados decresce conforme o período da tabela periódica aumenta. Em relação à solubilidade no hidróxido de amônio (NH4OH), os precipitados apresentaram solubilidade decrescente conforme o crescimento do período. 
Na segunda parte dessa etapa, foi adicionada uma gota de HNO3 em cada tubo:
HNO3(aq) + NaCl(aq) HCl(aq)+ NaNO3(aq)
HNO3(aq) + NaBr(aq) HBr(aq) + NaNO3(aq)
HNO3(aq) + NaI(aq) HI(aq) + NaNO3(aq)
	Reagentes
	Cor em presença de Fe(NO3)3 0,1 mol/L
	NaCl
	Amarelo claro
	NaBr
	Amarelo
	NaI
	Vermelho
	Amostra X
	Amarelo claro
Tabela 4. Registro da mudança de cor dos reagentes em presença de nitrato de ferro III.
Para que então a solução resultante fosse misturada ao Fe(NO3)3:
Fe(NO3)3(aq) + HCl(aq) + NaNO3(aq) FeCl3(aq)+ HNO3 + NaNO3(aq)
Fe(NO3)3(aq) + HBr(aq) + NaNO3(aq) FeBr3(aq) + HNO3 + NaNO3(aq)
Fe(NO3)3(aq) + HI(aq) + NaNO3 FeI3(aq) + HNO3 + NaNO3(aq)
A amostra desconhecida apresentou propriedades e comportou-se semelhante ao cloreto de sódio (NaCl). Isso indica, portanto, a presença do aniôn Cl- na amostra X.
4 - Identificação de cátions metálicos pelo teste de chama
O teste da chama é usado para a observação das cores que cada material emite ao ser aquecido. Isso ocorre porque quando os átomos de um elemento são submetidos à chama, ou seja, é aplicada uma energia, há uma excitação maior de seus elétrons que tendem a sair de seu estado de energia fundamental passando para uma camada mais energética (quantum) e quando retornam a seu estado fundamental emite uma energia que se adéquam a um comprimento de onda visível ao olho humano (fóton).
Abaixo, tabela contendo as cores obtidas com os metais indicados para o teste de chama.
	Metal
	Bário
	Cálcio
	Estrôncio
	Sódio
	Cor da chama
	Verde
	Laranja
	Vermelho
	Amarelo
Tabela 5. Cor da chama obtida com diferentes metais.
Conclusão
Através dos experimentos feitos concluiu-se que as substâncias A, B e C são metais por reagirem com um ácido clorídrico, liberando H2 no processo e apresentarem condutividade elétrica. As substâncias D e E são classificadas como não-metais por não reagirem com ácido clorídrico.
Em outro experimento, descobriu-se a ordem dos metais alcalinos na tabela periódica através da solubilidade dos sais. A sequência dos metais alcalinos terrosos no grupo é: Mg – Ca – Sr – Ba. Comparando os resultados, A amostra X possui o cátion Ca2+ pois se comporta de maneira idêntica ao Ca(NO3)2 com relação à formação de precipitado, diante das mesmas substâncias. 
Na terceira experiência, foi deduzida a sequência dos halogênios no grupo através de reações específicas. Através da gradação e sequência de cores demonstrou-se o grau de solubilidade dos compostos formados pelo íon Ag+ e os íons haletos (Cl-, Br- e I-) ou pelo íon Fe3+ e os íonshaletos. A solubilidade desses compostos determina a sequência dos halogênios na tabela periódica. Essa experiência foi fundamental para identificar o ânion da amostra X, Cl- , pois tem comportamento em solução que condiz com o cloreto de sódio, NaCl.
Conclui-se que a amostra X é o cloreto de cálcio. Essa conclusão deu-se através da presença do cátion Ca2+, evidenciado na segunda parte da pratica (Sequencia dos metais alcalinos terrosos) e do ânion Cl-, evidenciado nessa parte da pratica. Segue a reação de formação do composto identificado com amostra X, o Cloreto de cálcio:
 - CaCO3(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) 
Finalmente, a cor adquirida pela chama nos testes se dá através do efeito fotoelétrico, explicado pelo modelo atômico de Bohr. Quando o elétron excitado volta ao seu estado principal, ele emitirá uma quantidade de energia, definido como quantum de energia.
Bibliografia
BROWN, T. L.; LeMAY, Jr, H. E.; BURSTEN, B. E.; BURDGE, J.R. Química a Ciência Central. 9ª Ed. São Paulo, Pearson 2005. 
CHANG, R. Química Geral: Conceitos Essenciais. 4ª Ed. São Paulo, McGrawhill, 2006.
Manual de Laboratório de Química Geral e Inorgânica 2014.2 – Prática 4 - Universidade Federal do Ceará.