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QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL II SINTESE DO CLORETO DE SÓDIO TASSYA REGINA DORIA FONTES DOS REIS 07 DE SETEMBRO DE 2018 ARACAJU-SERGIPE 2018-1 1 INTRODUÇÃO Os sais está presente nas funções inorgânicas, e encontrado facilmente em nosso cotidiano, sua coloração pode variar, por exemplo na cor branca temos o conhecido como sal de cozinha (NaCl); vermelho - dicromato de potássio (K2Cr2O7) um dos reagentes utilizados na identificação do teor alcoólico, nos testes de bafômetro; azul – Sulfato de cofre (CuSO4) utilizado no tratamento de agua. Conforme Reis (2013, pg 294) Sais são compostos capazes de se dissociar na água liberando íons, mesmo que em pequena porcentagem, dos quais pelo menos um cátion é diferente de H3O1+ e pelo menos um ânion é diferente de OH1–. De acordo com Souza e Santos (2013), a teoria da dissociação eletrolítica de Arrhenius, quando uma substância se dissolve em água, se dividindo em partículas cada vez menores. Em alguns casos, essa divisão interrompe nas moléculas e a solução não conduz a corrente elétrica. Em outros casos como NaCl+H2O a divisão vai além das moléculas estas se dividem em partículas ainda menores, com carga elétrica denominada íons, neste caso a solução conduz a corrente elétrica. De acordo Brown as soluções de ácidos e bases são muitos diferentes em suas propriedades. Os ácidos podem mudar a cor de certos corantes de maneira peculiar, diferentemente do efeito de uma base. Além disso, soluções ácidas e básicas diferem nas propriedades químicas em vários aspectos, quando uma solução de um ácido e a de uma base são misturadas, ocorre uma reação de neutralização. Os produtos da reação não têm características de soluções ácidas nem de soluções básicas. Em geral uma reação de neutralização entre um ácido e hidróxido metálico produz agua e sal. Assim o experimento realizado em sala foi de síntese, a qual pode ser classificada como aquela em que duas substâncias se combinam, dando a novas substancias, ou seja, ocorreu quebra de ligações químicas nos reagentes e formação de outras ligações. Veja a reação química para obtenção de cloreto de sódio (NaCl) a partir do ácido clorídrico (HCl) e bicarbonato de sódio (NaHCO3). HCl + NaHCO3 → NaCl + H2O + CO2 Os sais são formados a partir da reação de um ácido com uma base, que é a reação de neutralização, formando também água. Visto que quando posto uma determinada quantidade de NaHCO3 bicarbonato de sódio junto HCl ácido clorídrico concentrado ocorre uma reação química produzindo o CO2 em forma de gás e produz a solução do NaCl (sal) em água, que por meio do aquecimento em 300ºC obteve o NaCl. Para Sardella (1977), Bohr aprimorou em 1913, o modelo atômico de Rutherford, em base na teoria de que o núcleo do átomo é formado por prótons e ao redor do núcleo estão os elétrons utilizando a teoria de Max Planck. Surgindo assim os postulados de Bohr. Entre eles sobre o movimento dos elétrons que se movem ao redor do núcleo em número limitado de órbitas bem definidas e se movessem em uma órbita estacionária, o elétron não emite nem absorve energia, mas se saltar de saltar de uma orbita para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade definida de energia, chamada quantum. Assim com o Teste de Chama visualiza superficialmente este procedimento onde pode detectar a presença de alguns íons metálicos, baseado no espectro de emissão característico de cada elemento. 2. OBJETIVO Obter por meio de cálculos o rendimento de uma reação; Reconhecer os íons que configuram um sal através do teste da chama e Precipitação com um íon pouco solúvel. 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Um grande recurso que facilita a construção dos conceitos de quaisquer ciências, além da compreensão e correlação entre o diverso conteúdo, é a experimentação, em que é possível vivenciar e observar na prática esses conhecimentos. Assim para síntese de cloreto de sódio foi feito um procedimento experimental com a utilização de reagentes e materiais de vidraria, além da participação do aluno com a orientação do professor e um supervisor. 3.1 Reagentes e Materiais O reagente tem por finalidade em provocar um fenômeno químico, onde as substancias iniciais do experimento se transformam em outras devido a ocorrência de uma reação. Os regentes utilizados na síntese do cloreto de sódio foram: Bicarbonato de Sódio (NaHCO3); Água destilada (H2O); Solução de Ácido Clorídrico, seis molar (HCl 6 molL-1); Álcool 70%. Balança semianalítica Cápsula de porcelana média; Vidro de relógio grande; Proveta; Conta-gotas; Pisseta 50ml; Chapa de aquecimento; Tubo de ensaio; Cadinho; Bastão de vidro; Béquer 50ml; Pinça de ferro; Espátula; Algodão; Fósforo 3.2 Procedimento Primeiro passo foi a organização de todo material na bancada, tanto dos reagentes como os de vidraria para facilitar a prática. Dando continuidade com as atividades foi pesado em uma balança semianalítica, uma cápsula de porcelana em seguida pesou-se o bicarbonato de sódio, como mostra a figura 01. Figura 01 - Balança Semianalítica, Capsula de Porcelana Fonte: Próprio autor Após o bicarbonato de sódio ter sido pesado foi adicionado 10 ml de água destilada para misturar até ter sido totalmente dissolvido com o auxílio do bastão de vidro. Na capsula já com a substancia foi colocado o vidro relógio para proteger quem estava manuseando, pois foi adicionado o Solução de Ácido Clorídrico de seis mol, que continha no béquer, com o auxílio do conta-gotas, sendo observado uma efervescência. Figura 02 – Material Utilizado no Procedimento Fonte: Próprio autor Ao para com a efervescência foi retirado o vidro de relógio e a capsula de porcelana com a solução foi colocada em uma chapa de aquecimento com a temperatura de 300 °C, até que a agua fosse totalmente eliminada, ou seja evaporada. Figura 03 – Chapa de Aquecimento Fonte: Próprio autor Observou-se que se iniciou um processo de cristalização, e o vidro de relógio foi recolocado sobre a capsula, pois notou-se que a partir daquele momento havia uma tendência de gotas da solução saltarem para fora. Procedeu-se o aquecimento até não haver mais água na cápsula. Figura 04 – Substancia após o aquecimento Fonte: Próprio autor Logo após ter obtido a substância NaCl, foi colocada na bancada de experimentos, para dar continuidade na aula seguinte. Uma semana depois, foi pesado a substância formada mais a cápsula. Figura 05 –Massa Fonte: Próprio autor Em seguida foram realizados dois testes o da chama e o do cloreto com o propósito de determinar os íons Na+ e CL-, onde o da chama aplicou-se para Na+ e a reação com nitrato de prata para o CL- No teste da chama foi utilizado um espátula para retira o solido formado na capsula e colocar no algodão dentro do Candinho onde foi acrescentado álcool 70%, espátula, após está em chama o algodão com o sal foi pegado com pinça de ferro. Figura 06 – Materiais utilizados para o teste da chama Fonte: Próprio autor Observou-se que com o teste da chama ocorre uma interação atômica através dos níveis de energia e subníveis de energia quantizada. A cor observada é característica do elemento presente na substancia aquecida, como o caso do sal, onde a luz emitida é de amarelo bem intenso. Isso acontece porque o elétron absorve energia e salta para um nível mais externo, de maior energia, onde o eletro realizou um salto quântico e que está em um estado excitado. Figura 07 –Chama Amarela Fonte: Próprio autor Logo após o teste da chama, foi feito o teste do cloreto com o nitrato de prata, onde pegou, mas um pouco da amostra do NaCl obtido no experimento e foi colocado em um tubo de ensaio com um pouco de água destilada, até dissolver, e com o conta gotas foi adicionando algumas gotas da solução de nitrato de prata formando uma coloração esbranquiçada e com resíduos sólidos no fundo (AgCl). Figura 08 - AgCl Fonte: Próprio autor 4 RESULTADO E DISCUSSÃO Dados Obtidos: Medida da cápsula = 220,61g Madida do NaHCO3 = 2.00g H2O destilado = 10ml Hcl (6mol-1) = 5 gotas O cloreto de sódio foi produzido a partir da seguinte Equação: NaHCO3(aq) + HCl(aq) → NaCl(s) + CO2(aq) Conforme à equação, para cada molécula de NaHCO3(aq) onde reage com o ácido clorídrico, existe uma formação de uma molécula de NaCl. Assim quando 1 mol de NaHCO3(aq) reage com o bicarbonato de sódio, 1 mol de NaCl é formado. Entretanto partindo da massa de NaHCO3(aq) que reagiu, é possível obter os cálculos da quantidade de matéria. Primeiro converter a massa de NaHCO3 em quantidade de matéria a partir da massa molar do mesmo: 84 nn MM n g Quantidade de NaCl ao qual foi produzido a partir da quantidade de bicarbonato que reagiu. Conversão do valor da massa através da massa molar do NaCl: m NaHCO3= m NaCl m NaHCO3/M NaHCO3= m NaCl /M NaCl 1mol NaHCO3.................................. mol NaCl 84g..................................58,5g 2,0g .................................. mt 20 58,5 84 1,39 mt mt g Em boa parte das reações dos produtos formados, os resultados são menores que aqueles que podem ser prevista pela estequiometria, pois são vários fatores que contribuem para isso, tais como a não-ocorrência da reação ou a ocorrência simultânea de outras reações, assim formando produtos diferentes contribuindo para que ocorra na realização do experimento. Por tanto é de suma importância o cálculo do rendimento para poder ser decidido a viabilidade de uma reação. Observações: peso da Cápsula 220,61 g sem o bicarbonato, com o bicarbonato 222,61 g, após o aquecimento pesou 222,02. Então temos: 222,02 - 220,61 = 1,41 1, 41 100 1,39 101,44% n n Visto que o rendimento da reação foi 101,44%, o que demonstra que o procedimento laboratorial foi realizado de maneira insatisfatória, o que demonstra erros operacionais durante o procedimento laboratorial de síntese, podendo ter sido a qualidade dos reagentes utilizados, os quais não permitiram que se obtive a massa esperada, ou alguns sedimentos não detectado, resultado secundariamente de outra coisa. 4.1 Teste da Chama – Identificação do NaCl Quando uma certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico, alguns elétrons da última camada de valência absorvem esta energia passando para um nível de energia mais elevado, produzindo o que chamamos de estado excitado, está sendo a característica do teste da chama. Pois alguns elétrons excitados retorna ao estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiação (Luz). Cada elemento libera a radiação em um comprimento de onda característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um elétron é única para cada elemento. A radiação liberada por alguns elementos possui comprimento de onda na faixa do espectro visível, ou seja, o olho humano é capaz de enxergá-las através de cores. Assim, é possível identificar a presença de certos elementos devido à cor característica que eles emitem quando aquecidos numa chama. Conclui-se que o teste da chama ocorre uma interação atômica através dos níveis de energia e subníveis de energia quantizada. A cor observada é característica do elemento presente na substancia aquecida, onde a luz emitida é de amarelo bem intenso, mostrando a evidência da presença do Na+ no sal obtido. Isso acontece porque o elétron absorve energia e salta para um nível mais externo, de maior energia, onde o eletro realizou um salto quântico e que está em um estado excitado. 4.2 Teste do Cloreto Cloreto de prata é a substância química cuja fórmula é AgCl. Esse sólido cristalino branco, é também conhecido por sua baixa solubilidade em água. Esta substância é um importante sal na química inorgânica, tem por estrutura um cátion (perde elétrons e adquire carga positiva), formado a partir da prata, e um ânion (recebe elétrons e fica carregado negativamente) formado a partir do cloro. Com teste do cloreto com o nitrato de prata, observou-se na sua formação uma coloração esbranquiçada e com resíduos sólidos no fundo (AgCl), isso devido a uma forte ligação de natureza iônica, o que faz com que o sal seja conhecido no laboratório por sua insolubilidade em água e fotossensibilidade quando sólido. Ainda com base em seu comportamento físico, produz prata metálica (Ag) e libera gás cloro (Cl2). REFERÊNCIAS Fonseca, Martha Reis Marques. Química (Ensino médio) I. 1. ed. – São Paulo: Ática, 2013. Brown , Theodore L. Química , a ciência central. 9.ed - São Paulo: Pearson Prentice Hall , 2005. CARLOS, C.; SARDELLA, A. J. Química Geral: Estrutura atômica.2. ed. São Paulo: Ed. Ática, 1977. Reações Químicas. Disponível em<https://www.sobiologia.com.br/conteudos/oitava3 _quimica/reacoesquimicas7.php> Acesso em 06/09/18 as 9:54. Ensaio pela coloração da chama. Disponível em < http:// www.ebah.com.br /content / ABAAAA0wsAB / ensaio-coloracao-chama-estrutura-atomica > Acesso em: 07/09/2018 as 7:00 hrs.