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1. Introdução O termo estequiometria (do grego: na Química em 1732, por Jeremias Richter, como um nome para a ciência das medidas das proporções dos elementos químicos nas substâncias. Atualmente, o termo estequiometria é usado para se referir às informações quantitativas (e cálculos relacionados) que podem ser obtidas a partir de fórmulas e equações químicas. equação química balanceada de uma reação, é possível conhecer a relação entre reagentes e produtos, e assim, prever a quantidade máxima de produto obtido ou calcular o rendimento de uma reação química. Ou seja, as relações estequiométricas permitem a conversão da quantidade de matéria (número de mols) de uma substância envolvida numa reação química para a quantidade de matéria de qualquer outra substância envolvida na mesma reação. 2. Objetivos Obter cloreto de sódio (NaCl) através da reação com ácido clorídrico (HCl) e de sódio (NaHCO3). Utilizar uma equação química para calcular a quantidade de matéria e massa de produto esperado numa reação química. Calcular o rendimento de uma reação. Identificar os íons que formam um sal através de testes qualitativos como o teste da e precipitação com um íon pouco solúvel. 3. Metodologia A reação química para obtenção de cloreto de sódio (HCl) e bicarbonato de sódio (NaHCO3) é a seguinte: HCl + NaHCO3 Assim, quando uma quantidade conhecida de NaHCO3 é colocada em contato com clorídrico concentrado, a reação química des liberado na forma de gás, e uma solução do sal que queremos produzir (NaCl) em água. Através de aquecimento, a água evapora e obtemos o NaCl na forma cristalizada. Para AULA N° 07: OBTENÇÃO DO NaCl estequiometria (do grego: stoicheion, elemento; e metron, medida) foi na Química em 1732, por Jeremias Richter, como um nome para a ciência das medidas das proporções dos elementos químicos nas substâncias. Atualmente, o termo estequiometria é usado para se referir às informações quantitativas (e cálculos que podem ser obtidas a partir de fórmulas e equações químicas. equação química balanceada de uma reação, é possível conhecer a relação entre reagentes e produtos, e assim, prever a quantidade máxima de produto obtido ou calcular o rendimento de uma reação química. Ou seja, as relações estequiométricas permitem a conversão da quantidade de matéria (número de mols) de uma substância envolvida numa reação química para a quantidade de matéria de qualquer outra substância envolvida na mesma reação. Obter cloreto de sódio (NaCl) através da reação com ácido clorídrico (HCl) e Utilizar uma equação química para calcular a quantidade de matéria e numa reação química. Calcular o rendimento de uma reação. Identificar os íons que formam um sal através de testes qualitativos como o teste da e precipitação com um íon pouco solúvel. A reação química para obtenção de cloreto de sódio (NaCl) a partir do ácido clorídrico (HCl) e bicarbonato de sódio (NaHCO3) é a seguinte: 3 --> NaCl + H2O + CO2 (1) Assim, quando uma quantidade conhecida de NaHCO3 é colocada em contato com clorídrico concentrado, a reação química descrita acima ocorre, produzindo CO liberado na forma de gás, e uma solução do sal que queremos produzir (NaCl) em água. Através de aquecimento, a água evapora e obtemos o NaCl na forma cristalizada. Para , medida) foi introduzida na Química em 1732, por Jeremias Richter, como um nome para a ciência das medidas das proporções dos elementos químicos nas substâncias. Atualmente, o termo estequiometria é usado para se referir às informações quantitativas (e cálculos que podem ser obtidas a partir de fórmulas e equações químicas. Através da equação química balanceada de uma reação, é possível conhecer a relação estequiométrica entre reagentes e produtos, e assim, prever a quantidade máxima de produto que pode ser obtido ou calcular o rendimento de uma reação química. Ou seja, as relações estequiométricas permitem a conversão da quantidade de matéria (número de mols) de uma substância envolvida numa reação química para a quantidade de matéria de qualquer outra Obter cloreto de sódio (NaCl) através da reação com ácido clorídrico (HCl) e bicarbonato Utilizar uma equação química para calcular a quantidade de matéria e numa reação química. Calcular o rendimento de uma reação. Identificar os íons que formam um sal através de testes qualitativos como o teste da chama (NaCl) a partir do ácido clorídrico Assim, quando uma quantidade conhecida de NaHCO3 é colocada em contato com ácido crita acima ocorre, produzindo CO2 que é liberado na forma de gás, e uma solução do sal que queremos produzir (NaCl) em água. Através de aquecimento, a água evapora e obtemos o NaCl na forma cristalizada. Para comprovar a formação do NaCl, utilizam dos íons Na+ e Cl- em solução. precipitação. Sabendo-se que o cloreto de prata é um sal insolúvel em água, basta dissolver uma pequena amostra do produto obti prata (AgNO3). A combinação logo se precipita. A presença de Na+ é comprovada através do teste de chama. 4. Procedimento Experimental • Pese, em balança semi (juntos). • Na cápsula, pese aproximadamente 1,00 g de bicarbonato de sódio (NaHCO3); anote a massa obtida. • Adicione ao NaHCO3 10 mL de água destilada, medida com uma proveta, e cubra a cápsula com o vidro de relógio. • Levantando ligeiramente o vidro de relógio, adicione ácido clorídrico concentrado (HCl), por meio de um conta adição não mais provoque efervescência. • Lave cuidadosamente a face infer usando para tal uma pisseta. A água de lavagem deve ser recolhida na cápsula. • Monte um sistema de aquecimento, chapa de aquecimento ou bico de bunsem semelhante ao apresentado na Retire o vidro de relógio e aqueça a cápsula suavemente, amianto, a fim de evaporar a água. Quando o sal estiver começando a cristalizar, o vidro de relógio sobre a cápsula, pois a partir deste momento há uma da solução saltarem (fenômeno da crepitação) p comprovar a formação do NaCl, utilizam-se testes analíticos que comprovem a presença em solução. A presença de Cl- é comprovada por um teste simples de o cloreto de prata é um sal insolúvel em água, basta dissolver produto obtido em água e adicionar uma solução de nitrato de prata (AgNO3). A combinação dos íons Ag+ e Cl- irá produzir o sal insolúvel AgCl, que A presença de Na+ é comprovada através do teste de chama. 4. Procedimento Experimental semi-analítica, uma cápsula de porcelana e um vidro de relógio Na cápsula, pese aproximadamente 1,00 g de bicarbonato de sódio (NaHCO3); Adicione ao NaHCO3 10 mL de água destilada, medida com uma proveta, e cubra com o vidro de relógio. Levantando ligeiramente o vidro de relógio, adicione ácido clorídrico concentrado (HCl), por meio de um conta-gotas, cerca de 3 gotas por vez, até que uma nova não mais provoque efervescência. Lave cuidadosamente a face inferior do vidro de relógio, com água destilada, para tal uma pisseta. A água de lavagem deve ser recolhida na cápsula. Monte um sistema de aquecimento, chapa de aquecimento ou bico de bunsem semelhante ao apresentado na figura a seguir. Retire o vidro de relógio e aqueça a cápsula suavemente, com bico de Bunsen e tela de amianto, a fim de evaporar a água. Quando o sal estiver começando a cristalizar, o vidro de relógio sobre a cápsula, pois a partir deste momento há uma tendência de gotas da solução saltarem (fenômeno da crepitação) para fora da cápsula. testes analíticos que comprovem a presença é comprovada por um teste simples de o cloreto de prata é um sal insolúvel em água, basta dissolver do em água e adicionar uma solução de nitrato de irá produzir o sal insolúvel AgCl, que A presença de Na+ é comprovada através do teste de chama. analítica, uma cápsula de porcelana e um vidro de relógio Na cápsula, pese aproximadamente1,00 g de bicarbonato de sódio (NaHCO3); Adicione ao NaHCO3 10 mL de água destilada, medida com uma proveta, e cubra Levantando ligeiramente o vidro de relógio, adicione ácido clorídrico concentrado gotas, cerca de 3 gotas por vez, até que uma nova ior do vidro de relógio, com água destilada, para tal uma pisseta. A água de lavagem deve ser recolhida na cápsula. Monte um sistema de aquecimento, chapa de aquecimento ou bico de bunsem com bico de Bunsen e tela de amianto, a fim de evaporar a água. Quando o sal estiver começando a cristalizar, recoloque tendência de gotas • Continue o aquecimento até não haver mais água na cápsula e no vidro de relógio. • Deixe esfriar e pese o conjunto cápsula + vidro de relógio + sal. • Calcule o rendimento da reação. • Realize testes analíticos com o produto obtido: teste de com nitrato de prata (para Cl-). Para ambas as experiências dissolva uma ponta de do cloreto de sódio em cerca de 2 mL de água destilada. Leve uma gota desta chama azul do bico de Bunsen por meio de um fio de que a chama assume. Em seguida adicione à solução algumas nitrato de prata. Observe o precipitado. Depois, exponha o novamente. Interprete os resultados. 5. Discussão dos Resultados 5.1 – Rendimento da Reação O cloreto de sódio foi produzido a partir da Equação (1) para cada molécula de NaHCO3 que reage com o ácido clorídrico, há a molécula de NaCl. Da mesma man com bicarbonato de sódio, 1 mol de NaCl é formado. Assim, conhecendo NaHCO3 que reagiu, é possível calcular a quantidade de matéria (número de mols) esperada de NaCl obtido. Este cálculo é feito em duas etap Entretanto, as quantidades de produtos formadas, na maioria das reações, são menores aquelas que podem ser previstas pela estequiometria. Isso pode ser atribuído a diversas razões, tais como a não-ocorrência total da reação (os reagentes não alguns casos uma fração dos produtos reage no sentido inverso da equação, reconstituindo os reagentes) ou a ocorrência simultânea de outras reações, formando produtos diferentes. Continue o aquecimento até não haver mais água na cápsula e no vidro de relógio. Deixe esfriar e pese o conjunto cápsula + vidro de relógio + sal. Calcule o rendimento da reação. Realize testes analíticos com o produto obtido: teste de chama (para Na+) e reação ). Para ambas as experiências dissolva uma ponta de do cloreto de sódio em cerca de 2 mL de água destilada. Leve uma gota desta chama azul do bico de Bunsen por meio de um fio de níquel-cromo e observe a coloração que a chama assume. Em seguida adicione à solução algumas gotas de uma solução de nitrato de prata. Observe o precipitado. Depois, exponha o tubo à luz e o observe novamente. Interprete os resultados. Rendimento da Reação oduzido a partir da Equação (1). De acordo com a Equação (1), para cada molécula de NaHCO3 que reage com o ácido clorídrico, há a formação de uma molécula de NaCl. Da mesma maneira, quando 1 mol de NaHCO3 reage com bicarbonato de sódio, 1 mol de NaCl é formado. Assim, conhecendo NaHCO3 que reagiu, é possível calcular a quantidade de matéria (número de mols) esperada de NaCl obtido. Este cálculo é feito em duas etapas: Entretanto, as quantidades de produtos formadas, na maioria das reações, são menores aquelas que podem ser previstas pela estequiometria. Isso pode ser atribuído a diversas ocorrência total da reação (os reagentes não reagem totalmente, em alguns casos uma fração dos produtos reage no sentido inverso da equação, reconstituindo reagentes) ou a ocorrência simultânea de outras reações, formando produtos diferentes. Continue o aquecimento até não haver mais água na cápsula e no vidro de relógio. chama (para Na+) e reação ). Para ambas as experiências dissolva uma ponta de espátula do cloreto de sódio em cerca de 2 mL de água destilada. Leve uma gota desta solução à observe a coloração gotas de uma solução de tubo à luz e o observe com a Equação (1), formação de uma com bicarbonato de sódio, 1 mol de NaCl é formado. Assim, conhecendo-se a massa de NaHCO3 que reagiu, é possível calcular a quantidade de matéria (número de mols) Entretanto, as quantidades de produtos formadas, na maioria das reações, são menores que aquelas que podem ser previstas pela estequiometria. Isso pode ser atribuído a diversas reagem totalmente, em alguns casos uma fração dos produtos reage no sentido inverso da equação, reconstituindo reagentes) ou a ocorrência simultânea de outras reações, formando produtos diferentes. Assim, o cálculo do rendimento da reação é um fator imp exemplo, a viabilidade de uma reação. Assim, o rendimento da reação de obtenção de NaCl pode ser calculado a partir da de NaCl obtida experimentalmente e da massa estequiométricos para a quantidade de bicarbonato utilizada como material de partida. Identificação do NaCl O teste da chama baseia-se nas transições eletrônicas previstas pelo modelo atômico Bohr. Seguindo este modelo, t os elétrons ocupam os níveis mais baixos de energia possíveis. Quando um átomo absorve energia de uma fonte externa, como o calor fornecido pela chama do bico de bunsen, um ou mais elétrons absorvem esta energia e saltam para níveis mais energéticos. O elétron absorve uma quantidade de energia E = E2 externo de energia E2. O átomo no estado excitado encontra existe espaço livre em níveis de energia mais baixos. Desse modo, o elétron excitado pode cair deste nível mais externo para ocupar o espaço livre. O átomo, então, volta ao normal de energia ocorrendo emissão da energia excedente na forma de radiação eletromagnética (luz), cujo comprimento de onda é característico do elemento e da mudança do nível eletrônico de particular ou cor, é utilizada para cores apresentadas por alguns elementos Assim, o cálculo do rendimento da reação é um fator importante para decidirmos, por exemplo, a viabilidade de uma reação. O rendimento de uma reação química é dado por: Assim, o rendimento da reação de obtenção de NaCl pode ser calculado a partir da de NaCl obtida experimentalmente e da massa esperada a partir dos cálculos estequiométricos para a quantidade de bicarbonato utilizada como material de partida. se nas transições eletrônicas previstas pelo modelo atômico Bohr. Seguindo este modelo, tem-se que no estado fundamental (estado de menor energia) os elétrons ocupam os níveis mais baixos de energia possíveis. Quando um átomo absorve energia de uma fonte externa, como o calor fornecido pela chama do bico de bunsen, um esta energia e saltam para níveis mais energéticos. O elétron absorve uma quantidade de energia E = E2 – E1 e salta para um nível mais externo de energia E2. O átomo no estado excitado encontra-se numa situação em que espaço livre em níveis de energia mais baixos. Desse modo, o elétron excitado pode nível mais externo para ocupar o espaço livre. O átomo, então, volta ao energia ocorrendo emissão da energia excedente na forma de radiação cujo comprimento de onda é característico do elemento e da mudança do nível eletrônico de energia. Assim, a luz de um comprimento de onda ou cor, é utilizada para identificar o referido elemento. A Tabela 1 mostra as cores apresentadas por alguns elementos quando submetidos ao teste de chama. ortante para decidirmos, por O rendimento de uma reação química é dado por: Assim, o rendimento da reação de obtenção de NaCl pode ser calculado a partir da massa esperada a partir dos cálculos estequiométricos para a quantidade de bicarbonato utilizada como material de partida. se nas transições eletrônicas previstas pelo modelo atômico de se que no estado fundamental (estado de menor energia) os elétrons ocupam os níveis mais baixos de energia possíveis. Quando um átomo absorve energiade uma fonte externa, como o calor fornecido pela chama do bico de bunsen, um esta energia e saltam para níveis mais energéticos. E1 e salta para um nível mais se numa situação em que espaço livre em níveis de energia mais baixos. Desse modo, o elétron excitado pode nível mais externo para ocupar o espaço livre. O átomo, então, volta ao estado energia ocorrendo emissão da energia excedente na forma de radiação cujo comprimento de onda é característico do elemento e da energia. Assim, a luz de um comprimento de onda identificar o referido elemento. A Tabela 1 mostra as quando submetidos ao teste de chama. Tabela 1: Comprimento de onda e suas respectivas cores para as transições eletrônicas de alguns elementos. 6. Bibliografia 1. D.Maia; Práticas de Química para Engenharias 2. R.C.Rocha-Filho, R.R.daSilva; 2006. 3. P.Atkins, L.Jones; Princípios de Química, Ambiente. 3ª. Ed. Porto Alegre : Bookman. 2006. Comprimento de onda e suas respectivas cores para as transições eletrônicas de Práticas de Química para Engenharias. Campinas : Editora Átomo. 2008. Filho, R.R.daSilva; Cálculos Básicos da Química. São Carlos : Princípios de Química, Questionando a Vida Moderna e o Meio . 3ª. Ed. Porto Alegre : Bookman. 2006. Comprimento de onda e suas respectivas cores para as transições eletrônicas de . Campinas : Editora Átomo. 2008. . São Carlos : EDUFSCar. Questionando a Vida Moderna e o Meio