REAÇÃO DE DESLOCAMENTO DE SÓDIO METÁLICO COM ÁGUA E A SÍNTESE DA ÁGUA

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
LABORATÓRIO DE QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA
REAÇÃO DE DESLOCAMENTO DE SÓDIO METÁLICO COM ÁGUA E A SÍNTESE DA ÁGUA
ACADÊMICOS: 
 
TURMA: ENGENHARIA QUÍMICA-005 
MARINGÁ - PARANÁ
10/04/2013
1. INTRODUÇÃO
	Reações de deslocamento ocorrem da seguinte forma:
B + AY ⇄ BY + A
	Onde o reagente B é em geral um metal, que ao reagir desloca A, que pode ser outro metal, ou um não metal, produzindo então um metal e um gás. Metais mais reativos como os alcalinos, deslocam o hidrogênio da água, produzindo uma base e gás hidrogênio.
	O sódio é um elemento do primeiro período da tabela periódica, é altamente reativo, pois como seu raio atômico é um dos maiores entre os elementos, sua primeira energia de ionização é relativamente baixa, aproximadamente 5,14 eV, pode-se perceber isto comparando-o com o neônio que tem a primeira energia de ionização de cerca de 21,56 eV e um dos menores raios atômicos, ou seja, requere-se muito menos energia para retirar um elétron do sódio do que do neônio por exemplo. Esta é a razão da alta reatividade do sódio, que deve ser armazenado em um solvente orgânico para não reagir com o ar atmosférico.
	Para realizar a síntese da água utilizou-se hidrogênio e oxigênio gasosos, para isto misturam-se os dois gases e fornece-se energia para iniciar a combustão, que produz água, luz, calor e ondas sonoras. 
	Para se obter o oxigênio utiliza-se peróxido de hidrogênio, com o catalisador óxido de manganês (MnO2), o peróxido de hidrogênio então decompõe-se espontaneamente em água e oxigênio:
MnO2(s)
 H2O2(liq) → ½ O2(g) + H2O(liq)
	Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação química, mas não é consumido, isto acontece pois estas substâncias fazem com que o sistema tenha uma energia de ativação menor.
	O hidrogênio é obtido a partir da reação de uma solução de ácido clorídrico com o magnésio metálico:
Mg(m) + 2HCl → Mg+(aq) + 2Cl-(aq) + H2(g)
	Agora com os dois reagentes fornece-se energia à mistura de gases com fogo, e ocorre a combustão:
H2(g) + ½ O2(g) → H2O(liq, g)
	E produz-se então água líquida e vapor.
2. PROCEDIMENTOS
2.1 MATERIAIS
Ácido clorídrico
Água
Bacia
Béquer
Erlenmeyer de 250 mL
Fita de magnésio metálico
Óxido de manganês
Peróxido de hidrogênio
Rolha
Rolha para transferência de gases
Sódio metálico
Toalha de algodão
2.2 MÉTODOS
	Primeiramente pegou-se o recipiente que armazena o sódio, que fica sob uma solução orgânica, pois esta não interage com o sódio e evita seu contato com o oxigênio e sua consequente oxidação. 
	Em um béquer, colocou-se aproximadamente 500 mL de água, e quatro gotas de indicador ácido base, a fenolftaleína. O sódio metálico foi retirado da solução orgânica e cortado em pedaços menores, para evitar acidentes, foi então lançado ao béquer um pedaço de Na(s) e anotaram-se os resultados visuais da reação.
	Para o processo de síntese da água seguiram-se as seguintes etapas: reagiu-se uma solução de HCl(aq) com Mg(s) em um tubo de ensaio tampado com um coletor de gases (uma rolha conectada a um pequeno cano de plástico), que levou o gás hidrogênio até um Erlenmeyer totalmente preenchido e imerso em água, para que o gás fosse capturado no Erlenmeyer até atingir o volume de 200 mL. Após, fez-se a decomposição do peróxido de hidrogênio em um tubo de ensaio, para isto adicionou-se o catalisador óxido de manganês, tampou-se o tubo de ensaio com o mesmo coletor de gases, assim preencheu-se o restante do Erlenmeyer com aproximadamente mais 100 mL de gás oxigênio.
	O Erlenmeyer ainda submerso foi tampado com uma rolha, enrolado em uma toalha de algodão, acendeu-se um fósforo, tirou-se a rolha e aproximou-se a chama da boca do Erlenmeyer para fornecer a energia de ativação da reação. 
3. RESULTADOS
	Foi formado pelo primeiro experimento uma pequena quantia de H2(g), a partir da reação da água com uma pequena amostra de sódio metálico. Notou-se que a reação é exotérmica, pois a energia liberada provocou a combustão do hidrogênio produzido. A fenolftaleína adquiriu a coloração rosada, o que indica que o produto da reação que permanece na solução tem caráter básico. Pode-se ver abaixo que este é o hidróxido de sódio (NaOH):
Na(m) + H2O(liq)→ NaOH(aq) + ½ H2(g)
	Pelo outro experimento foi obtido e coletado aproximadamente 200 mL de gás hidrogênio pela reação do ácido clorídrico com o magnésio metálico, e 100 mL de oxigênio gasoso pela reação de decomposição do peróxido de hidrogênio, e com a mistura de H2(g) e O2(g), e fornecendo-se energia para a mistura com fogo, formou-se uma pequena gota de água no estado líquido, e foi liberado calor, luz e ondas sonoras. 
4. DISCUSSÃO
	O sódio metálico entra em combustão na presença de água, porque metais de elevada eletropositividade (metais alcalinos) em contato com a água levam à produção de hidrogênio, a reação de um metal com água ou uma solução aquosa é de fato a oxidação do metal pela água ou pelos íons hidrogênio. Como a seguir:
2Na(m) + 2H2O(l) ⇄ 2Na+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g)
	Reações deste tipo são termodinamicamente favoráveis, como se trata de um metal do grupo dos metais alcalinos, ocorre uma reação exotérmica que libera uma grande quantidade de calor, o que faz com que o hidrogênio liberado entre em combustão na presença do oxigênio do ar atmosférico.
	A água pode ser sintetizada a partir de vários métodos, como também os reagentes utilizados nestas reações. Este processo de obtenção de água é economicamente inviável e muito trabalhoso para a formação de uma quantidade muito pequena de produto, sendo útil apenas em demonstrações laboratoriais, pois a quantidade de água necessária para a montagem do experimento é imensamente superior à produzida. 
Da maneira que foi obtida a água, após a reação do magnésio com o ácido clorídrico e da decomposição do peróxido de hidrogênio na presença do catalisador óxido de manganês, se usou muito reagente para a formação de muito pouco produto reafirmando sua inviabilidade.
5. CONCLUSÃO
	O sódio metálico reage com a água formando hidróxido de sódio, gás hidrogênio e liberando energia na forma de calor, o que pode incendiar o hidrogênio.
	A água pode ser sintetizada a partir das reações anteriormente descritas, e a reação final é exotérmica, libera uma grande quantidade de calor, além de gerar uma quantia muito pequena de água, caracterizando-se um processo de síntese ineficiente.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BROWN, T. H.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B.E. Química: a ciência central. 7ª edição. Rio de Janeiro: Editora LTC, 1999.
LENZI, E.; et al. Química Geral Experimental. 1ª edição. Rio de Janeiro: Editora Freitas Bastos, 2004.
SHRIVER, D; ATKINS, P. Química Inorgânica. 4ª edição. Porto Alegre: Editora Bookman, 2008.