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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM Instituto de Ciências Exatas - ICE Departamento de Química - DQ 8º RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL MANAUS - AM 25 DE JANEIRO DE 2015 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM Instituto de Ciências Exatas - ICE Departamento de Química - DQ ENXOFRE E OS ELEMENTOS DO GRUPO VI A MANAUS - AM 25 DE JANEIRO DE 2015 1. INTRODUÇÃO Os elementos que compõem o grupo VIA (16) são o oxigênio (O), o en- xofre (S), o selênio (Se), telúrio (Te) e o polônio (Po) que é um elemento radia- tivo. Todos os elementos deste grupo têm 6 elétrons de valência e possuem tendência de receber elétrons. O oxigênio, o enxofre e o selênio possuem ca- racterísticas não metálicas, apesar de o selênio apresentar um brilho metálico. O telúrio e o polônio apresentam algumas propriedades metálicas, ou seja são semi metais. O Enxofre é conhecido pelos seus ácidos Sulfúrico e Sulfídrico. O pri- meiro é um ácido altamente corrosivo, usado em baterias de automóveis, usa- do na indústria e muitas vezes é o ácido escolhido quando uma reação orgânica precisa de catalisadores ácidos. O ácido sulfídrico é co- nhecido por ser uma substância volátil e extremamente tóxica quando inalada. A princípio possui um odor de ovos podres, mas a medida a quantidade inalada aumenta, ele afeta o olfato e a pessoa não pode sentir cheiros. Com uma ex- posição prolongada ele pode até matar. Selênio pode ser encontrados em diversas formas de arranjo do sólido, assim como o enxofre, algumas dessas formas são amorfos, monoclínico ver- melho e hexagonal cinza. Na forma cristalina ele possui propriedades fotocon- dutoras e pode ser usado em fotocélulas. Selênio as vezes é acrescentado ao vidro para retirar a coloração verde dada por algumas impurezas de ferro. O Telúrio pode ser encontrado na sua forma pura em regiões muito es- pecíficas dos Estados Unidos e Bolívia. É mais encontrado na forma de mine- rais, em ligações com outros elementos. Os vapores de Telúrio aquecidos po- dem ser bastante tóxicos. Polônio é um elemento muito comentado na história da química por ter sido descoberto pelo famoso casal de químicos Marie e Pierre Curie. Suas pro- priedades radioativas foram um dos principais motivos que levaram à morte de Marie. Tem sua comercialização controlada e é vendido para laboratórios em quantidades muito pequenas para evitar acidentes de grandes proporções e prevenir a construção de armamentos. 2. OBJETIVOS 2.1. Objetivo Geral Estudar as propriedades e características dos elementos do grupo dos calcogênios e, por meio das propriedades do enxofre, caráter oxidante e redutor bem como a formação do enxofre e dióxido de enxofre, demons- trando as propriedades do elemento S desse grupo pelas reações e equações químicas. 2.2. Objetivos Específicos Analisar a formação de enxofre e dióxido de enxofre; Preparar e identificar sulfeto de hidrogênio; Analisar o poder oxidante e o poder redutor; Preparar polissulfeto de sódio. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiais - Bécher; - Pinça metálica; - Espátula; - Rolha; - Papel tornassol; - Tubos de ensaio; - Papel filtro; - Vidro de relógio. - Pipetas; 3.2 Reagentes - HNO3 (concentrado) - Enxofre - H2SO4 6N - Zinco - BaCl2 1N - Magnésio - KMnO4 - Pb(CH3COO)2 1N; - Na2S - Na2S2O3. 3.3 Procedimentos 3.3.1. Propriedades redutoras do enxofre Foi colocado em um tubo de ensaio 0,5g de enxofre e 2mL de HNO3, que foi aquecido e observou-se a evolução do gás. Posteriormente foi adicio- nado 5 gotas da solução para um tubo de ensaio com 2 mL de BaCl2 1N. 3.3.2. Propriedade oxidante do enxofre Colocou-se em uma placa de amianto 0,5g da mistura de 1g de enxofre e 2g de zinco. Onde adicionou-se fita de magnésio para provocar a ignição da mistura. 3.3.3. Preparação e identificação de sulfeto de hidrogênio Colocou-se em um tubo de ensaio um pedaço de sulfeto ferroso (FeS). Adicionou-se 2 mL de solução 6N de H2SO4 no tubo que em seguida foi aque- cido. a) Um papel tornassol foi umedecido e colocado sobre a boca do tudo de ensaio onde foi produzido o gás H2S; b) Foi aproximado o papel filtro, umedecido com solução 1N de acetato de chumbo, da boca do tubo de ensaio. 3.3.4. Propriedade redutora do sulfeto Foi colocado em um tubo de ensaio 1 mL de solução 1N de KMnO4, 2 mL de água e 1 mL de solução 6N de H2SO4. Onde em seguida, foi gotejado solução 1N de Na2S, até que a solução mudasse de cor. 3.3.5. Preparação do polissulfeto de sódio Em um tubo de ensaio foi colocado 3 mL de solução 1N de Na2S. Co- locou-se no tubo enxofre umedecido em álcool e, em seguida, foi fervido por 4 minutos. A solução foi filtrada a quente e adicionada a solução 6N de H2SO4 até o meio tornar-se ácido. 3.3.5 Formação de enxofre e dióxido de enxofre a partir de tiossulfato Colocou-se em um tubo de ensaio 1 mL de solução 1N de tiossulfato de sódio, 2 mL de água e 1 mL de solução 6N de H2SO4. A solução foi agitada e aquecida posteriormente. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Propriedade redutora do enxofre Ao aquecer a mistura de HNO3 com o enxofre em pó, observou-se a liberação de um gás. Isso porque, ao aquecer esta mistura, induziu-se uma reação de oxirredu- ção, onde o ácido nítrico foi reduzido pelo enxofre, que por sua vez foi oxidado, onde seu nox passou de 0 para +4, como mostra a seguinte equação: 3S(s) + 4HNO3(aq) + ∆ → 3SO2(g) + 4NO(aq) + 2H2O(l) Ao adicionar o cloreto de bário à solução, observou-se precipitar um sólido branco. Como mostra a equação abaixo, dióxido de enxofre que estava solubilizado em água formou o ácido sulforoso (H2SO3). SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq) Este ácido sulforoso, permanecendo sobre aquecimento, na presença de água foi oxidado, dando origem ao ácido sulfúrico, que por sua vez reagiu com o cloreto de bário adicionado, dando origem ao sulfato de bário que, por ser pouco solúvel, se pre- cipitou, sendo verificado no experimento. As seguintes equações descrevem o proces- so ocorrido: Formação do ácido sulfúrico H2SO3(aq) + H2O(aq) + ∆ → H2SO4(aq) + H2(g) Formação do sulfato de bário: H2SO4(aq) + BaCl2(aq) → 2HCl(aq) + BaSO4(s) Propriedade oxidante do enxofre Ao aquecer a mistura sólida de enxofre com zinco e, em seguida, inflamá-la com o auxílio da fita de magnésio, observou-se a liberação de uma chama verde, e a formação de um pó esbranquiçado na parede do béquer. O que aconteceu foi que, a reação do zinco com o enxofre gera como produto o sulfeto de zinco (ZnS), que é um sólido branco que foi observado na parede do béquer. Porém para que essa reação ocorra, é necessário a utilização de um ativador, que no caso foi a chama do magné- sio. Este magnésio, quando aquecido emite radiação na faixa de luz ultravioleta, e como o ZnS exibe fosforescência na iluminação com luz ultravioleta pode-se compre- ender a emissão de luz observada no experimento. S(s) + Zn(s) ATIVADOR ZnS(s) Na equação descrita acima, pode-se constatar que o enxofre agiu como um agente oxidante, oxidando o zinco, e por consequência foi reduzido, e seu nox passou de 0 para -2. Preparação e identificação do sulfeto de hidrogênioQuando a combinação de íons em solução aquosa dá origem a compos- tos solúveis com baixo grau de dissociação (eletrólitos fracos), a ocorrência da reação pode ser indicada por alguma propriedade organoléptica, isto é, uma propriedade que impressiona os sentidos e o organismo, da substância produ- zida, como no caso da formação de sulfeto de hidrogênio na reação abaixo: S2-(aq) + 2H3O+(aq) → H2S(aq) + H2O(l) O sulfeto de hidrogênio é um gás incolor, solúvel em água, que possui odor bastante desagradável. É este cheiro que impressiona o olfato e que evi- dencia imediatamente a formação do eletrólito fraco na mistura da reação. Sem esta propriedade a ocorrência da reação poderia passar despercebida ao ob- servador, uma vez que não há outra indicação macroscópica da transformação. Na identificação a coloração do papel tornassol foi alterada da cor azul para laranja, isso ocorreu devido ao gás formado ser o ácido sulfídrico (H2S), um gás ácido que em contato com o papel alterou sua cor. O papel com solução de acetato de chumbo Pb(CH3COO)2, também foi exposto ao ácido sulfídrico (H2S), onde ocorreu uma reação formando o sulfeto de chumbo (PbS), alterando levemente a cor do papel de branco para um tom cinza. Abaixo se encontra a reação que ocorreu no papel umedecido com ace- tato de chumbo. H2S + Pb(CH3COO)2 → PbS + 2 CH3COOH Propriedade redutora do sulfeto Antes de argumentar sobre os resultados obtidos neste experimento, Preparação do polissulfeto de sódio Após realizar os procedimentos experimentais, obteve-se os seguintes Formação de enxofre e dióxido de enxofre a partir do tiossulfato Com este ensaio conseguiu-se os a obtenção do enxofre, que se formou no fundo do tubo e apresentando uma coloração amarela turva, e também obtivemos o gás Dióxido de Enxofre (SO2) que conseguimos distinguí-lo pelo seu odor característi- co. H2SO4 + Na2S2O3 → Na2SO4 + H2O + SO2↑ + S↓ O enxofre formado, sendo insolúvel em água, provoca uma turvação que per- mite ver quando a reação ocorre. Assim podemos medir o tempo de duração da rea- ção. Mantendo fixa a concentração de ácido e adicionado água à solução de tiossulfa- to de sódio, verificaremos como a diminuição da concentração de um dos reagentes influi no tempo da reação, isto é, na velocidade da reação. CONCLUSÃO Ao término deste relatório conclui-se que uma das maneiras de se obter enxofre é realizando uma reação de ácido sulfúrico diluído com tiossulfato de sódio. O enxofre sólido quando aquecido apresenta várias formas, chegando a variar da forma sólida para a líquida e depois viscosa, e no processo de fusão ele adquire diferentes colorações. Conclui-se também que este enxofre tem a propriedade de ser um agente oxidante, e um agente redutor, e essas proprie- dades foram verificadas quando se reagiu o enxofre sólido com o ácido nítrico, gerando SO2 e variando o nox do enxofre de 0 para +4, e quando reagiu o en- xofre com o zinco, gerando o ZnS, e variando o nox do enxofre de 0 para -2. Neste relatório também foram analisadas as propriedades do ácido sulforoso, que pode ser obtido a partir da dissolução do SO¬2 em água, e tem proprieda- des comuns de um ácido, como um pH abaixo de 7,0, poder de oxidar alguns metais, como o magnésio, e reagir com uma base gerando um sal, como foi o caso da reação com o hidróxido de sódio gerando sulfito de sódio. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Química, a ciência central/ Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Jr., Bruce E. Bursten; tradutor Robson Matos. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente/ Peter Atkins, Loretta Jones; tradução Ricardo Bicca de Alencastro. – 3. ed. – Porto Alegre: Bookman, 2006. Química Geral/ John B. Russell; tradução e revisão técnica Márcia Gueke- zian...| et. al. | - 2. ed. – São Paulo: Pearson Makron Books, 1994. Volume I. LEE. J. D. Química inorgânica não tão concisa. Trad. Henrique E. Toma, Koiti Araki e Reginaldo C. Rocha. 5ª ed. São Paulo: Blucher, 1999. PERUZZO, Francisco Miragaia; CANTO, Eduardo Leite do. Química na abor- dagem do cotidiano. 4ª edição. Volume 1 Química Geral e Inorgânica. São Paulo: Moderna, 2006.
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