Relatório 5ª prática laboratório de inorgânica

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Carbonos e seus compostos
Lucas Rogério Fizio de Oliveira, Natália Regina Palazzi
Laboratório de Química Inorgânica I, Licenciatura em Química 2017
Experimento realizado em 26/03/2018
Introdução
	Os elementos do grupo 14 possuem propriedades diversas: podem ter estados de oxidação II ou IV (apenas o IV para o C e, geralmente, o II para o Pb), apresentam quatro elétrons na camada de valência e geralmente são obtidos via minérios¹. C e Si são não metais, o Ge é um metaloide e Sn e Pb são metais². Essa diferença se deve ao aumento do raio iônico, sendo referente à diminuição da energia de ionização². Conforme o raio atômico aumenta, o ponto de fusão diminui².
	No que se refere ao carbono, em específico, sabe-se que ele é o principal constituinte de toda a matéria viva e também que participa de vários processos orgânicos, como a fotossíntese. Ele apresenta inúmeros alótropos (diamante, carvão, grafite, etc...) além de estar presente no petróleo, gás natural, coque e também no produto da combustão ou respiração. Sua vastidão de compostos é possibilitada por sua capacidade de catenação e de formar ligações múltiplas pπ- pπ¹. 
 Índigo Blue é um corante, provavelmente uma das mais antigas substâncias conhecidas, que tem sido usado para tingimento de tecidos de celulose, como o algodão. Ele é insolúvel em água, precisando ser reduzido na forma de leucoindigo, sendo o ditionito de sódio (Na2S2O4) o seu principal agente redutor4.
Objetivos
	Verificar as propriedades do carbono no que se refere à adsorção, reatividade do íon carbonato e preparação de dióxido de carbono.
Parte experimental
Materiais utilizados:
Carvão em pó;
Solução de “índigo blue”;
Solução de HCl 0,3 mol/L;
Solução de CaCl2 0,1 mol/L;
Solução de AgNO3 0,1 mol/L;
Solução de Na2CO3 0,2 mol/L;
Solução de HCl 6 mol/L;
Solução de HNO3 0,1 mol/L;
CaCO3 sólido;
Solução de NH4OH 0,1 mol/L;
Solução de NaOH 0,1 mol/L;
Solução de Ca(OH)2 0,1 mol/L;
Fenolftaleína 0,1%;
Água destilada;
7 tubos de ensaio;
Suporte para tubos de ensaio;
Rolha e mangueira;
Canudo;
Pipetas graduadas de 10 mL;
Pera;
2 béqueres de 10 mL.
A prática: 
	Os testes foram efetuados em três etapas, cada uma delas referentes a um dos objetivos. Na primeira, colocou-se em um tubo de ensaio cerca de 1 cm de carvão e, em seguida, adicionou-se 20 gotas de “índigo blue”.
	Na segunda etapa, adicionou-se 10 mL de Na2CO3 a três tubos de ensaio. No primeiro, acrescentou-se 5 gotas de HCl 0,3 mol/L. No segundo, adicionou-se 3 gotas de Ca(OH)2 e verificou-se a solubilidade com a adição de 3 gotas de HCl 0,3 mol/L. No último, acrescentou-se 3 gotas de AgNO3 e verificou-se a solubilidade adicionando 3 gotas de HNO3 ao meio.
	Na terceira etapa, colocou-se em tubo 5 mL de água destilada, 1 gota de NaOH e 2 gotas de fenolftaleína, em outro tubo, 2 mL de Ca(OH)2 e, em um último tubo, 1 mL de Na2CO3, 1 mL de água destilada e 1 gota de fenolftaleína. Agitou-se o primeiro e terceiro tubos. Em um tubo distinto, adicionou-se CaCO3 até a altura aproximada de 3 cm, e 8 mL de HCl 6 mol/L. Fechou-se o tubo rapidamente com o auxílio de uma rolha que possuía uma mangueira acoplada e borbulhou-se o gás produzido dentro das soluções previamente preparadas.
	Em um último tubo, acrescentou-se 1 mL de Ca(OH)2 e 2 gotas de fenolftaleína. Com o auxílio de um canudo, assoprou-se a solução até que a cor fosse alterada de rosa para branco.
Resultados e discussão
 Primeira etapa:
 O carvão ativado filtrou o índigo blue, resultando em uma solução incolor. Isso se deve à porosidade da superfície do carvão, que retém as impurezas orgânicas do líquido e até de gases, via adsorção (reação onde elementos se ligam a uma superfície)4-5.
Segunda etapa:	
No primeiro teste, houve a formação de CO2, NaCl e H2O¹, conforme a reação 1, embora não se tenha observado alteração visual. Provavelmente a baixa concentração do ácido fez com que a reação ocorresse lentamente, e, portanto, não foi possível notar a liberação do gás. 
Equação 1. Reação do íon carbonato com HCl diluído
2Na2CO3(aq)+4HCl(aq) → 4NaCl(aq)+2CO2(g)+2H2O(l)
No segundo teste, a solução apresentou tom esbranquiçado, indicando que houve a formação de CaCO3, conforme a equação 2. Com a adição do ácido, a solução se tornou levemente bifásica, pois sua superfície adquiriu tom incolor. Isso ocorre devido ao fato do produto da primeira reação ser solúvel em ácido¹. 
Equação 2. Reação do íon carbonato com Ca(OH)2
Na2CO3(aq)+ Ca(OH)2(aq) → CaCO3(aq)+2NaOH(aq)
	No terceiro teste, notou-se que a adição de AgNO3 provocou a formação imediata de Ag2CO3 (equação 3), visualmente identificado como um precipitado cinza. O acréscimo do ácido fez com que o sólido de solubilizasse, liberando gás carbônico¹ (equação 4).
Equação 3. Reação do íon carbonato com AgNO3
Na2CO3(aq)+ 2AgNO3(aq) → Ag2CO3(aq)+2NaNO3(aq)
Equação 4. Reação do Ag2CO3 com HNO3
Ag2CO3(aq)+ 2HNO3(aq) → 2Ag2NO3(aq)+CO2(g)+ H2O(l)
Terceira etapa:
	No tubo que continha o ácido e o carbonato de cálcio, houve a reação indicada pela equação 5, cujo produto gasoso foi o CO2. Após o gás produzido ser borbulhado nos tubos, houve, no primeiro tubo, a formação de Na2CO3 (equação 6), um sal normal¹ que não provocou a alteração do tom rosa. No segundo, houve a alteração do tom incolor para um tom branco, devido à formação do CaCO3 (equação 7). No terceiro houve a formação de NaHCO3, um sal ácido¹, que fez com que a solução passasse do tom rosa para um tom incolor (equação 8).
Equação 5. Reação entre o HCl e o CaCO3
CaCO3(aq)+HCl(aq) →CaCl(aq)+CO2(g)+H2O(l)
Equação 6. Reação entre o NaOH e o CO2
2NaOH(aq)+CO2(g) →Na2CO3(aq)+H2O(l)
Equação 7: reação entre Ca(OH)2 e CO2
Ca(OH)2(aq)+CO2(g) →CaCO3(aq)+H2O(aq)
Equação 8: reação entre Na2CO3 e CO2
Na2CO3 (aq)+CO2(g)+H2O(l) →2NaHCO3(aq)
Na segunda parte, notou-se que a solução passou de rosa para branco, conforme foi assoprada. Conclui-se, portanto, que o CO2 adicionado reagiu, conforme indica a equação 7. A cor branca adquirida pela solução indica a formação do CaCO3, enquanto a ausência do tom rosa indica que houve alteração no pH.
Conclusão
	Referente ao carvão ativado, comprovou-se a sua capacidade de retenção de impurezas via adsorção. Observou-se que o íon carbonato reage com ácido formando dióxido de carbono, e que a adição de cloreto de cálcio ou de nitrato de prata leva à formação de precipitado³. Concluiu-se também que reações com o CO2 levam à formação de dois tipos de saís: hidrogenocarbonatos (bicarbonatos) e carbonatos¹.
Referências
1- Lee, J. D.; Química Inorgânica não tão concisa, 5ª ed., Edgard Blucher, 1999, p. 202 - 214.
2- Shriver, D. F.; Atkins, P. W.; Química Inorgânica, 4ª ed., Porto Alegre, Bookman, 2008, p. 339 – 346.
3- Vogel, A.; Química Analítica Qualitativa, 5ª ed., São Paulo, Editora Mestre Jou, 1981, p. 320 – 330.
4- Vaz, L. T. E; Freitas, P. A. M.; Estudo qualitativo da adsorção do índigo blue (2,2-Bis (2,3-diidro-3-oxoindolilideno)) em resinas poliméricas. Disponível em: <https://maua.br/files/032015/202840383-ESTUDO-QUALITATIVO-DA-ADSORCAO-DO-INDIGO-BLUE-2-2-BIS-2-3-DIIDRO-3-OXOINDOLILIDENO-EM-RESINAS-POLIMERICAS.pdf>. Acessado em 07 de abril de 2018.
5- UNICAMP. Adsorção em carvão ativo. Disponível em: <http://www.feq.unicamp.br/~mak/Roteiros/carvao.htm>. Acessado em 07 de abril de 2018.