Relatório 10 Halogênios

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
HALOGÊNIOS
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
PONTA GROSSA
2015
HALOGÊNIOS
Trabalho apresentado à Disciplina de Química Inorgânica no Campus de Ponta Grossa da Universidade Tecnológica Federal do Paraná como requisito parcial da avaliação do 2º período letivo do Curso de Engenharia Química.
Professor Ayala.
PONTA GROSSA
2015
INTRODUÇÃO
Os halogênios (Grupo 17 ou família VII) são formados pelos elementos flúor, cloro, bromo e iodo. Eles são encontrados na natureza na forma combinada por sua alta reatividade. Apesar das semelhanças químicas, suas semelhanças variam de forma gradual ao longo da família. O flúor possui apenas o número de oxidação -1 e é o mais eletronegativo. O cloro, o bromo e o iodo também são eletronegativos, porém podem formar compostos com outros elementos com número de oxidação negativa ou positiva. Todos os halogênios são agentes oxidantes, porém esta propriedade decresce com o aumento do número atômico.
O flúor e o cloro são os mais abundantes entre os halogênios. Por ser um oxidante muito forte o flúor é obtido através de método eletrolítico, onde o F2 é liberado no ânodo e o H2 no cátodo. O cloro também é formado a partir da eletrólise a partir do NaCl. O cloro por ser um bom oxidante e por ter um baixo custo é muito utilizado na indústria.
Enquanto o flúor, o cloro e o bromo são encontrados na natureza com NOX de “-1”, por isso que são oxidados para obter a sua forma elementar, o iodo é obtido a partir da redução de iodatos. O quinto elemento dos halogênios, o ástato não é encontrado na natureza, seus isótopos são radioativos, possui um tempo de meia-vida de 8,3h, por esses motivos o ástato é estudado apenas qualitativamente, possuindo poucos dados quantitativos existentes.
De acordo com Atkins:
Os halogênios formam variações lentas das propriedades químicas de cima para baixo no grupo. O flúor tem algumas propriedades anômalas, como sua força como agente oxidante e as baixas solubilidades da maior parte dos fluoretos.
A maioria dos elementos metálicos reage muito bem com os halogênios, formando compostos muito estáveis, se o átomo metálico for relativamente grande e tiver NOX +1 ou +2, a ligação do haleto será iônica e se o átomo metálico ou semi-metálico possuir NOX mais alto formará uma ligação com caráter mais covalente.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais:
-tubos de ensaio
-estante de tubos
-bico de Bunsen
-suporte universal
-bequer de 100ml
-espátula
-vareta de vidro
-mangueira de látex
-pinça
-tela de amianto
-balão de fundo redondo
-papel de tornassol azul
-Iodeto de potássio (KI)
-Iodo sólido (I2)
-Clorofórmio (CHCl3)
-Solução de hidróxido de potássio
-Solução de água oxigenada à 3%
-Solução de hipoclorito de sódio à 5%
-Solução de hidróxido de sódio 0,5M
-Solução de iodeto de potássio 0,1M
-Solução de brometo de potássio 0,1M
-Solução de nitrato de prata à 5%
-Solução de amido à 5%
Métodos:
Preparação da água de cloro
A partir da aparelhagem montada (figura 13a do guia), foi adicionada uma ponta de espátula de MnO2 em um tubo de ensaio grande. Em seguida, colocados 2 ml de HCl concentrado, tampado o tubo e foi aquecido.
O gás cloro foi recolhido (através do borbulhamento aproximadamente durante 1 minuto) no Bequer contendo 100ml de água destilada. 
Retirou-se o tubo de vidro do Becker, antes de retirar o bico de Bunsen. E foi reservada a água de cloro para posteriores experiências.
O Béquer contendo água de cloro foi substituído por outro Béquer contendo 100ml da solução 0,5M de NaOH.
Foi mergulhada uma tira de papel tornassol azul na solução aquosa de cloro, observado e anotado o resultado.
Reação de água de cloro com iodeto de potássio
Foram colocados 1,5ml de água de cloro em um tubo de ensaio. Em seguida, adicionado 1,5ml de solução de KI, agitou-se a solução e, observado e anotado o resultado.
Foi adicionado 1 ml de clorofórmio, CHCl3, agitou-se a solução e, observado e anotado o resultado.
Reação de água de cloro com brometo de potássio
Foram adicionados 1,5 ml de água de cloro em um tubo de ensaio juntamente com 1,5 ml de solução de KBr, agitou-se a solução e, observado e anotado o resultado. Logo após, adicionou-se 1 ml de clorofórmio, agitado e observado.
Reação de íon iodeto
Foi adicionado 1 ml de solução de KI em um tubo de ensaio juntamente com 1 ml de solução de AgNO3, agitado e observado.
Em seguida, em outro tubo de ensaio, foi adicionado 1 ml de solução de KI e 2,5 ml de solução de amido. Agitou-se a solução e observado o resultado. Foi adicionada uma solução de NaClO gota a gota até variação de cor.
Logo após, em um terceiro tubo de ensaio, foi adicionado 1 ml de solução de KI e 2,5 ml de solução de amido. Em seguida, adicionou-se algumas gotas de H2O2 e, foi observado e anotado o resultado.
Reação do iodo com solução básica
Em um tubo de ensaio foram adicionados alguns cristais de iodo sólido juntamente com 10 gotas de solução de KOH, o tubo foi agitado e aquecido.
Logo após, foi adicionado 1ml de solução de AgNO3, e o fenômeno foi observado.
Solubilidade do iodo
Em um tubo de ensaio um pequeno cristal de iodo foi adicionado juntamente com 3ml de água destilada e observado. Foi adicionado ao mesmo tubo um pequeno cristal de KI. Agitou-se durante 30-60 segundos e o fenômeno foi observado.
Em seguida foi adicionado a esta solução, 2 ml de clorofórmio. Agitou-se e o fenômeno foi observado.
Sublimação do iodo
Fora colocado em um balão de fundo redondo 3/4 de água e em um Bequer 10 cristais de iodo. Montou-se a aparelhagem (figura 13b do guia), aquecera o Becker sobre a tela de amianto e, então observado e anotados os resultados.
RESULTADOS
Preparação da água de cloro
Observou- se que ao colocar o papel de tornassol azul na solução aquosa de cloro de azul foi para a rosa a sua cor. Sendo uma solução ácida pela presença de HCl. Obtém-se a água de cloro quando o cloro reage com a água formando Cl e HClO, a solução resultante recebe o nome de água de cloro: Cl2 + H2O HCl + HClO
Reação de água de cloro com iodeto de potássio
Na primeira parte, com a adição de KI a solução ficara amarelo meio escuro, apresentada pela reação: HClO + 2 KI + 2 HCl 2 KCl + I2 + H2OHCl.
Após, adicionado clorofórmio a solução apresentou duas fases, uma amarelo (fase superior) e outra rosa pink (fase inferior), pois o iodo é solúvel em clorofórmio e insolúvel (0,3 g/L) em água. 
Reação de água de cloro com brometo de potássio
Na primeira parte, com a adição de KBr a solução ficara amarelo claro, apresentada pela reação: HClO + 2 KBr + 2 HCl → 2 KCl + Br2 + H2OHCl.
Após, adicionado clorofórmio a solução apresentou duas fases, uma amarelo bem claro (fase superior) e outra amarelo forte (fase inferior), pois o bromo é solúvel em clorofórmio e pouco solúvel (3,5%) em água.
Reação de íon iodeto
Na reação do KI com o AgNO3, formou-se um precipitado amarelo claro, apresentado pela reação: KI + AgNO3 KNO3 + AgI.
Após, em outro tubo de ensaio, fora colocado KI, amido e NaClO, que formou uma solução azul carbono opaca com precipitado. Ainda com a adição de NaClO, a solução voltou para o quase transparente do início, pois através da reação: 2KI + NaClO +H2O NaCl + I2 +2KOH, ao adicionar mais NaClO aumenta um dos reagentes, logo a reação ocorrerá no seu sentido inverso.
Após, em outro tubo de ensaio, fora colocado KI, amido e H2O2, que formou uma solução azul marinho transparente, apresentada através da reação: H2O2 + 2 I- + 2 H+ 2 H2O + I2
Reação do iodo com solução básica
Ao adicionar cristais de iodo juntamente com solução de KOH fora agitado até o iodo desaparecer, precisando aquecer para que todo o iodo dissolvesse e a solução ficasse incolor. Apresentado pela reação: I2 + 2 KOH 2 KI + H2O2.
Após, fora adicionado AgNO3, assim formando uma solução com precipitado inicialmente amarelo acinzentado, apresentado pela reação:AgNO3 + KI AgI + KNO3.
Solubilidade do iodo
Ao adicionar o iodo a água este não dissolveu. Após, ao mesmo tubo, fora adicionado um pequeno cristal de KI, agitado e observado que o iodo é solúvel em solução de iodeto de potássio, pois o KI em presença de I2 forma KI3, o ânion I3- possui alto poder de solubilização, assim solubilizando o iodo.
Na segunda parte, ao adicionar clorofórmio à solução, esta ficara igual a reação de água de cloro com iodeto de potássio e clorofórmio (número 2). A solução apresentou duas fases, uma amarelo (fase superior) e outra rosa pink (fase inferior), pois o iodo é solúvel em clorofórmio e insolúvel (0,3 g/L) em água.
Sublimação do iodo
Após o aquecimento dos cristais de iodo, este se sublimou (vapor cor violeta) e houve formação de cristais na parede fria do balão.
CONCLUSÃO
Foram feitas experiências com os halogênios, com ênfase nas propriedades do cloro, iodo e bromo. Identificou-se a água de cloro que é uma solução de cloro em água, onde o cloro reage lentamente com a água, formando HClO e HCl. A partir das experiências fora possível comprovar, também, que o iodo é insolúvel em água, por ele ser apolar e a água polar, e só semelhante dissolver semelhante, apenas 0,3 g de iodo é solúvel em 1 L de água. Em solução de iodeto de potássio ele possui uma solubilidade maior devido a formação de um complexo KI3 resultante da reação do íon iodeto com a molécula de I2. As soluções de iodo geralmente apresentam uma coloração amarela/marrom, em solventes apolares mantém sua coloração violeta (assim como sua sublimação de cor violeta) e, em presença de amido, o iodo dá uma coloração azul à solução. Já o bromo forma soluções de coloração amarela. E é pouco solúvel em água, com solubilidade de 3,5%.
QUESTIONÁRIO
Por que na obtenção da água de cloro, devemos retirar o tubo de descarga de gás cloro do Becker, antes de retirar o aquecimento?
O gás cloro no estado puro, na sua forma biatômica (Cl2) e em condições normais de temperatura e pressão, é um gás extremamente tóxico, de odor irritante e coloração amarelo esverdeada, sendo duas vezes e meia mais pesado que o ar. Devido a essas propriedades do gás cloro deve-se retirar o tubo de descarga de gás cloro do Becker, antes de retirar o aquecimento.
Porque quando se recolhe cloro em água, devemos ao final, substituir o Becker contendo água de cloro por outro contendo hidróxido de sódio?
Ao final da obtenção de água de cloro deve-se substituir o Becker contendo água de cloro por outro contendo hidróxido de sódio devido a toxidez do gás cloro, que não deve ser dispersado no ar para não prejudicar a saúde dos laboratoristas. Assim, quando o cloro entra em contato com NaOH reage formando compostos não tóxicos, conforme a reação:
3Cl2 + 6NaOH NaClO3 + 5NaCl + 3H2O
Por que o iodo apresenta boa solubilidade em KI?
O iodo puro (I2), é muito pouco solúvel em água (sendo mais solúvel em álcool, éter etc.); mas quando fazemos uma solução aquosa de iodeto de potássio (KI), que é bastante solúvel em água, o iodo passa a ser mais facilmente solúvel (atribui-se a isso a formação do complexo tri-iodeto de potássio – KI3). Outro exemplo é o enxofre, que é insolúvel em água, mas totalmente solúvel em dissulfeto de carbono (CS2).
Pesquisar e explicar através de reações como é feita a gravação do vidro com ácido fluorídrico.
Ácido fluorídrico é um ácido altamente corrosivo, capaz de dissolver muitos materiais, especialmente óxidos. Sua capacidade de dissolver o vidro tem sido conhecida desde o século 17. No processo de gravação do vidro envolve a reação corrosiva do ácido fluorídrico. O ácido fluorídrico reage com o dióxido de silício da superfície do vidro, originando tetrafluoreto de silício gasoso e água conforme a reação:
4 HF(g) + SiO2(aq) SiF4(g) + 2 H2O(l)
O que é tintura de iodo?
A tintura de iodo é uma solução de iodo e KI em álcool, em água ou numa mistura de ambos (por exemplo, 2 gramas de iodo e 2,4 gramas de KI em 100 mL de etanol), que tem propriedades anti-sépticas. É empregada como desinfetante da pele ou para a limpeza de ferimentos. Também pode ser usada para a desinfectar a água.
REFERÊNCIAS
1. Atkins, P.W. e Beran, J. A.- “General chemistry”, second, USA:Scientific American Books, 1992, pag. 697-703.
2. Lee J. D. - “Química Inorgânica não tão concisa”,5th, São Paulo: Edgard Blucher Ltda., 1999,pág.122-137.
3. Russell, J. B. Química Geral. 2. ed. São Paulo: Makron, 1994. 2 v.