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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA CAMPUS VITÓRIA DA CONQUISTA GRUPO C AMANDA SOUZA ALVES DANILO RAFAEL SILVA SANTOS IRANILDO ARAUJO OLIVEIRA LIDIANE DUTRA BRITO SOLUBILIDADE E REAÇÕES DOS HIDRÓXIDOS DE METAIS ALCALINOS TERROSOS VITÓRIA DA CONQUISTA JUNHO/2018 AMANDA SOUZA ALVES DANILO RAFAEL SILVA SANTOS IRANILDO ARAUJO OLIVEIRA LIDIANE DUTRA BRITO SOLUBILIDADE E REAÇÕES DOS HIDRÓXIDOS DE METAIS ALCALINOS TERROSOS Relatório apresentado ao componente curricular Química Inorgânica Experimental I, no curso de Licenciatura em Química, do Instituto Federal da Bahia – IFBA, campus de Vitória da Conquista, ministrado pela docente Bruna Figueredo Lopes, para fins avaliativos. VITÓRIA DA CONQUISTA JUNHO/2018 RESUMO O presente relatório apresenta os resultados de experimentos realizados em laboratório, onde verificou-se a solubilidade e reações de metais alcalinos terrosos, observando as reações apresentadas. Percebeu-se que alguns hidróxidos de metais alcalinos possuem baixa solubilidade, e, por meio da fenolftaleína e do papel indicador de pH, comprovou-se a basicidade das soluções. Utilizando algumas soluções de sais desses metais alcalinos terrosos, pode-se observar, em um primeiro momento com adição de ácido sulfúrico, e em um segundo momento com adição de cromato de potássio, como essas soluções se comportaram, se houve formação de precipitado e qual os produtos formados com suas respectivas características e propriedades. INTRODUÇÃO Os metais alcalinos terrosos são metais encontrados no grupo 2 da tabela periódica. São eles o berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio. As solubilidades dos metais são influenciadas pela energia reticular e a energia de hidratação, de modo que as energia reticulares decrescem ao passo que se aumenta o tamanho do metal, e a solubilidade na maioria dos sais diminuem com o aumento do peso do átomo, embora nos hidróxidos é o inverso, quando uma substância é solúvel, a energia de hidratação deve ser maior do que a energia reticular. Logo os compostos se tornam menos solúveis a medida que o metal aumenta de tamanho. O hidróxido magnésio é pouco dissociado na água, sendo uma base a qual é pouco solúvel em água, formando uma suspensão coloidal branca. De modo geral, os hidróxidos possuem caráter básico pois liberam íons OH- quando dissolvidos em água. Hidróxidos são solúveis de modo que a solubilidade aumenta ao descer pelo grupo. Os alcalinos terrosos são reativos, seus cátions monovalentes são bons condutores de eletricidade, as bases variam seu pH e perde sua capacidade de ação no meio, sendo uma reação de neutralização dos óxidos de metais alcalinos terrosos, estes que reagem com água e formam-se bases. As solubilidades desses sais inorgânicos estão relacionadas com os raios de seus íons (cátions e ânions). Quando os raios iônicos são muito próximos, a energia de rede cristalina é favorecida em relação à energia de solvatação, e a energia de hidratação, no caso da água como solvente, quando os raios dos íons são diferentes, é favorecida em relação à energia da rede cristalina. . OBJETIVOS • Identificar as propriedades dos hidróxidos de metais alcalinos terrosos; • Observar a solubilidade dos sais de metais alcalinos terrosos. PROCEDIMENTOS MATERIAIS E REAGENTES: • 12 Tubos de ensaio; • Vidros de relógio; • Pipetas de 5ml; • 2 Béquer de 50 mL; • 1 Proveta de 25 mL; • 2 funil; • Bastão de vidro; • 2 Erlenmeyer de 250 mL; • Estantes para tubos de ensaio; • Papel de filtro; • MgO e CaO PA.; • Solução de fenolfteína 1%; • Solução de MgCl2 1M; • Solução de CaCl2 1M; • Solução de BaCl2 1M; • Solução de H2SO4 1M; • Solução de K2CrO4 1M. PARTE EXPERIMENTAL: Parte I 1. Preparou-se soluções saturadas de óxido de magnésio e óxido de cálcio; 2. Adicionou-se ao béquer de 100 mL, 25 mL de água destilada e 1,0 g de óxido de magnésio e agitou-se bem; 3. Filtrou-se a mistura tantas vezes quantas foram necessárias, até obter um filtrado límpido e transparente. Repetiu-se os procedimentos 2 e 3 usando o óxido de cálcio; 4. Em 2 tubos de ensaio adicionou-se: Tubo 1: 2 mL de solução de Mg(OH)2 e 2 gotas de fenolftaleína; Tubo 2: 2 mL da solução de Ca(OH)2 e 2 gotas de fenolftaleína. 5. Observou-se e anotou-se o ocorrido; 6. Em um vidro de relógio colocou-se 2 mL de cada solução e determinou-se o pH. Parte II 1. Adicionou-se em um tubo de ensaio 3 mL de água de cal a 7 mL de água destilada (Solução saturada de hidróxido de cálcio) e 2 gotas de fenolftaleína. Em seguida adicionou-se CO2 com o auxílio de uma pipeta soprando a solução e observou-se o ocorrido; 2. Colocou-se 4 tubos de ensaio de 5 mL das soluções diluídas a 5% de MgCl2, CaCl2 e BaCl2. Adicionou-se 2 mL de H2SO4 (1M) aos tubos de ensaio. Repetiu-se o item anterior, trocando a adição de H2SO4 por adição de K2CrO4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Parte I Ao preparar as soluções dos óxidos, percebeu-se que estes não tiveram boa solubilidade. O óxido de magnésio (MgO) ou água de cal é uma base fraca que por ser formada de uma reação com um metal alcalino terroso que possui um baixo caráter iônico, tem baixa solubilidade em água. Formou-se assim o hidróxido de magnésio de acordo com a equação (1.1). O óxido de cálcio ao reagir com a água também se mostrou ser pouco solúvel, porém se mostrou mais solúvel que o MgO. Formou-se assim o hidróxido de cálcio de acordo com a equação (1.2) MgO(s) + H2O(l) → Mg(OH)2(aq) (1.1) CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq) (1.2) Após filtrar as soluções e distribuir 2 ml de cada solução a um tubo de ensaio e adicionar 2 gotas de fenolftaleína, comprovou-se o caráter básico das soluções com a coloração rosa, pois soluções com fenolftaleína ficam com essa cor em meio básico. Figura 1: basicidade comprovada pela coloração rosa Ao medir o pH Com o papel indicador, encontrou-se os resultados a seguir que também comprovaram a basicidade das soluções: Solução pH Mg(OH)2 9 Ca(OH)2 13 Parte II Ao colocar as gotas de fenolftaleína na solução saturada de Hidróxido de cálcio verificou-se que está ficou com coloração rosa, comprovando assim o caráter básico da solução, pois a fenolftaleína possui essa propriedade. Ao assoprar a solução, inserindo CO2, a mesma não mudou de coloração, prevalecendo assim a basicidade. Isso pode ser explicado pelo motivo de que o CO2 é um anidrido ácido que, reagindo com a água, forma o ácido carbônico. Este, por sua, vez, reagindo com o hidróxido (uma base), forma sal + água como estabelecido na equação 2.1. Como o CaCO3 é proveniente de base forte, prevalece o caráter básico da solução. Ca(OH)2(aq) + CO2(g) ➔ CaCO3(aq) + H2O(l) (2.1) Figura 2: Experimento após inserir gás carbônico Ao colocar ácido sulfúrico nos tubos contendo MgCl2, CaCl2 e BaCl2, obteve-se os seguintes resultados: Solução Resultado MgCl2 Continuou incolor CaCl2 Esbranquiçado com precipitadoBaCl2 Solução branca, turva com precipitado A solução de cloreto de bário, ficou turva com formação de precipitado porque com a adição do ácido sulfúrico, formou-se o sulfato de bário, que é insolúvel em água mais soluvel em meio ácido concentrado. Como a solução de ácido sulfúrico não teve concentração o suficiente para solubilizar o sulfato de bário formado, o precipitado foi formado de acordo com a equação (2.2): BaCl2(s) + H2SO4(aq) ➔ BaSO4(s) + 2HCl(aq) (2.2) A solução de cloreto de cálcio, ficou esbranquiçada com um pouco de precipitado porque com a adição de ácido sulfúrico, formou-se o sulfato de cálcio, que possui baixa solubilidade em meio ácido, comprovando com o precipitado formado no tubo de ensaio. Essa reação está apresentada na equação (2.3): CaCl2(aq) + H2SO4(aq) ➔ CaSO4(s) + 2HCl(aq) (2.3) A solução de cloreto de magnésio, continuou incolor porque o composto formado com a adição de ácido sulfúrico foi o sulfato de magnésio, este que tem boa solubilidade em meio ácido de acordo com a equação (2.4): MgCl2(aq) + H2SO4(aq) ➔ 2HCl(aq) + MgSO4(aq) (2.4) Figura 3: soluções após adicionar ácido sulfúrico Ao refazer os procedimentos anteriores, só que agora com adição de cromato de potássio no lugar do ácido sulfúrico, obteve-se os seguintes resultados: Solução Resultado MgCl2 Solução amarela transparente CaCl2 Solução amarela transparente BaCl2 Solução amarela turva com precipitado A solução de cloreto de magnésio, continuou incolor, só que agora com coloração amarela, porque através de uma reação de dupla troca com a adição do cromato de potássio, foram formados os compostos cromato de magnésio e cloreto de potássio, estes que tem boa solubilidade de acordo com a equação (2.5): MgCl2(aq) + K2CrO4(aq) ➔ MgCrO4(aq) + 2 KCl(aq) (2.5) A solução de cloreto de cálcio, ficou amarela transparente porque em uma reação de dupla troca com adição de cromato de potássio, formou-se o cloreto de potássio e o cromato de cálcio, que possuem boa solubilidade. Essa reação está apresentada na equação (2.6): K2CrO4(aq) + CaCl2(aq) ➔ 2KCl(aq) + CaCrO4(aq) (2.6) A solução de cloreto de bário, ficou turva amarelada com formação de precipitado porque em uma reação de dupla troca com a adição do cromato de potássio, formou-se o cromato de bário e o cloreto de potássio. O cloreto de potássio possui boa solubilidade, já o cromato de bário tem baixa solubilidade, o que justifica a formação do precipitado de acordo com a equação (2.7): BaCl2(aq) + K2CrO4(aq) ➔ 2KCl(aq) + BaCrO4(s) (2,7) Figura 4: Resultado do experimento após adicionar cromato de potássio Dentre as soluções estudadas, a que apresenta o maior caráter básico é o hidróxido de Cálcio com o valor 13. O óxido magnésio (MgOH2) apresentou pH igual a 9. O óxido de magnésio ,popularmente conhecido como leite de magnésio, é um medicamento amplamente empregado como antiácido, isto é, para aliviar a acidez no estômago e como laxante, principalmente antes de uma intervenção cirúrgica para um rápido esvaziamento intestinal. A solubilidade de sais inorgânicos está diretamente relacionada a relação entre os raios dos seus íons (cátions e ânions). Quando os raios iônicos são muito próximos a energia de rede cristalina, U, é favorecida em relação à energia de solvatação (energia de hidratação no caso da água como solvente). Quando os raios dos íons são diferentes, a energia de hidratação é favorecida em relação a energia de rede cristalina. Dessa forma, no caso dos metais alcalinos terrosos, quando reagidos com íon hidróxido, que é um íon pequeno, a solubilidade aumenta à medida que desce no grupo, já que as diferenças entre os raios aumentam. Tabela 1: Solubilidade dos hidróxidos de metais alcalinos terrosos na ordem crescente Reagente Solubilidade Be(OH)2 Boa solubilidade Mg(OH)2 Boa Solubilidade Ca(OH)2 Pouco solúvel Sr(OH)2 Pouco solúvel Ba(OH)2 Pouco solúvel Ra(OH)2 Pouco solúvel CONCLUSÕES A partir das constatações e das discussões propostas, podemos concluir que os metais alcalinos terrosos na forma de óxidos em ambiente aquoso são pouco solúveis em água e ainda possuem caráter básico formando hidróxidos do metal tornando o meio básico. A inserção de CO2 (dióxido de carbono) em meio à solução, reage com a água e forma o ácido carbônico que em seguida reage com o hidróxido do metal alcalino terroso, produzindo água e sal. Em correspondência também pode-se conferir que a complementação de ácido sulfúrico aos cloretos dos metais alcalinos terrosos pode modificar a solubilidade dos cloretos, e que alguns podem ser solúveis ou insolúveis, e/ou formar precipitados ao meio ácido. Os cloretos de metais alcalinos terrosos em solução de cromato de Potássio realizam reações de dupla troca, formando cromato do metal alcalino terroso e cloreto de potássio, e adquire tom amarelo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BROWN, Theodore L., H Eugene LeMay, Jr., Bruce E. Bursten. Química, a ciência central. 9ª ed. – São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. 965 p.
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