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Aula Prática de Química REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO 1- Objetivos Aplicar os conhecimentos adquiridos ao longo do conteúdo teórico para representar equações de oxi-redução, identificando seus agentes através da observação prática. Identificar reações químicas por transferência de elétrons em diferentes processos químicos, com ou sem geração de energia. 2- Introdução Os processos de oxirredução representam uma classe muito importante de reações químicas. A obtenção de metais através de processos metalúrgicos, assim como a sua corrosão quando expostos ao ambiente; a decomposição aeróbica da matéria orgânica contida nos esgotos por microorganismos; a queima de combustíveis para a geração de energia; e o carregamento e descarregamento de baterias de notebooks e celulares, equipamentos amplamente usados pela sociedade moderna, são exemplos de processos que envolvem reações de oxirredução. Nesse tipo de reação ocorre transferência de elétrons entre os reagentes. Observe a equação química a seguir: Ca + F2 → CaF2 (1) A Equação (1) representa o fenômeno químico onde átomos do cálcio metálico transferem elétrons para os átomos de flúor. Ao transferir elétrons para os átomos de flúor, os átomos de cálcio sofrem oxidação (perdem elétrons), enquanto a molécula de flúor sofre redução (ganham elétrons). Para uma melhor compreensão deste fenômeno, pode-se analisá-lo utilizando as semi- reações de oxidação e de redução. Ca → Ca2+ + 2e (2) F2 + 2e → 2F - (3) Avaliando as Equações (2) e (3) – oxidação e redução, respectivamente – fica claro a maneira como ocorre o fluxo de elétrons entre os reagentes, gerando cátions Ca2+ e ânions F- que ao se combinar, formam o composto CaF2. É importante ressaltar que o reagente que doa elétrons é chamado agente redutor (aquele que causa a redução - Ca), enquanto o reagente que recebe elétrons é chamado de agente oxidante (aquele que causa a oxidação – F2). Nos experimentos a seguir, reações de oxirredução serão realizadas e caberá a você observar e descrever o fenômeno, ressaltando os agentes oxidantes e redutores; a espécie que sofre oxidação e a que sofre redução; além de equacionar cada reação. É também importante que cada equação seja balanceada e para isso, você precisará recorrer aos conhecimentos abordados na Aula 12 do Módulo 2. PARTE I 3. Limpeza de objeto de cobre 3.1 Material e Reagentes ➢ Reagentes ● ácido acético diluido a 4% (vinagre) ● Cloreto de sódio - cerca de 2 g (sal de cozinha) ● ketchup ● Álcool ● 4 Moedas de cobre (1 ou 5 centavos – Preferência para as mais escuras e tonalidades parecidas) ➢ Materiais ● 1 Placa de aquecimento ● 4 Becheres pequenos (50ml) ● 1 pinça ● Papel toalha 3.2 Procedimento 3.2.1 Em um bécher pequeno contendo álcool imergir as moedas de cobre e deixar em repouso por alguns minutos (para remover gorduras e sujeiras em geral). 3.2.2 Secar as moedas com papel toalha 3.2.3 Separar 3 delas e colocar cada uma em um bécher contendo 10 ml de ácido acético. Seguir as orientações abaixo: Becher 1: acrescentar uma pitada de cloreto de sódio, homogeneizar e deixar em repouso por 2 min Becher 2: Aquecer por 2 min Becher 3: Deixar em repouso por 2 min 3.2.4 Na quarta moeda colocar ketchup na metade dela e aguardar 2 min. 3.2.5 Após os dois minutos lavar as moedas em água corrente e observar o aspecto de cada uma delas, anotando suas observações. (compare a coloração de cada uma delas) PARTE 2 4. Limpeza de objeto de prata 4.1 Material e Reagentes ➢ Reagentes ● pedaço de papel de alumínio ● objeto pequeno de prata já oxidado (escurecido) ● pedacinho de sabão de côco ➢ Materiais ● 1 Placa de aquecimento ● 1 Becher de 50 mL ● 1 pinça ● Papel toalha 4.2 Procedimento 4.2.1 Coloque num becher lavado e limpo (use um dos becher já utilizados acima) um pouco de água (cerca de 30 mL), o pedaço de sabão, o papel alumínio e o objeto de prata. 4.2.2 Aqueça até a fervura durante alguns minutos e observe o que acontece com o objeto de prata. PARTE 3 5. Construindo uma pilha Objetivo: observar a transferência de elétrons entre o cobre e o zinco através da montagem de uma pilha . 5.1 Material e Reagentes ➢ Reagentes ● ácido acético a 4% ● sal de cozinha ➢ Materiais ● 1 Becher de 100 mL ● Um eletrodo de cobre, pode ser uma haste ou uma moeda de cobre (da experiência do procedimento 1). ● Um eletrodo de zinco (clips novo). ● Dois pedaços de fio de cobre (cerca de 15 a 20 cm cada). ● um medidor de corrente (voltímetro) ou um led – (opcional). 5.2 Procedimento 5.2.1 Pegue os fios de cobre com as extremidades descascadas. 5.2.2 Num dos fios prenda o eletrodo de Zn e no outro o eletrodo de cobre. 5.2.3 Coloque no becher 30 mL de ácido acético e uma ponta de espátula de sal. 5.2.4 Insira os fios com os eletrodos na solução do becher, afastados um do outro e observe os aspectos dos eletrodos. 5.2.5 Se houver um medidor de voltagem ligue as outras duas pontas dos fios ao medidor e observe a voltagem registrada, pode-se também usar um led em substituição ao medidor de voltagem, observe a luz acender. Observação: Esse último item (5.2.5 ) apresenta a montagem de uma pilha galvânica. É um exemplo de aplicação de reações de oxi-redução produzindo trabalho útil – a força eletromotriz (fem) ou diferença de potencial (ddp) de uma pilha. 6 Questões do Relatório OBS: Responda as questões usando suas observações e pesquisa na literatura: a) As moedas de cobre, com o tempo e manuseio, formam uma camada escura sobre a sua superfície, responda qual o nome do produto formado e sua fórmula química. b) Qual o objetivo da adição de sal ao ácido acético para a limpeza da moeda? c) Pesquise de que forma o ketchup age sobre a superfície da moeda deixando-a limpa. d) Compare o aspecto das moedas em cada experimento e o tempo para a remoção da camada escura. Expresse aqui os seus resultados. e) O que você observou sobre o objeto de prata? f) Qual a função do papel alumínio na limpeza do objeto de prata? g) Para cada experimento que você realizou, escreva as reações químicas que ocorreram, identificando quais elementos estão oxidando e quais estão reduzindo . h) Quais as reações que ocorrem ao colocarem os eletrodos de Zn e Cu dentro da solução de ácido acético e NaCl? i) Como é produzida a força eletromotriz de uma pilha?