Propriedades do Nitrogênio e Seus compostos Parte 1 e 2

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I N S T I T U T O F E D E R A L D O P A R A N Á
C Â M P U S P A R A N A V A Í
	
Celso Emilio Bortoletto Junior
Propriedades do Nitrogênio e seus compostos, partes 1 e 2
Relatório de Química Inorgânica I apresentado ao IFPR – Instituto Federal do Paraná - como requisito parcial para obtenção de conceito bimestral
Prof. Dr. Luiz Carlos Soares de Figueiredo Filho
PARANAVAÍ
2017
1. OBJETIVO
 
Realizar reações químicas para obtenção de gases da família 14.
Realizar as reações propostas para que se possa avaliar as propriedades oxidantes e redutoras do NO3- e NO2-.
2. MATERIAL E REAGENTE (POR GRUPO)
Bico de Bunsen
3 Tubos de ensaio com a rolha
Kit para produção e coleta de gás
Papel filtro
3 Pipetas de 1mL
4 Pipetas de 5mL
Pinça de madeira
Vidro relógio
6 Tubos de ensaio
8 Espátulas
2.1 MATERIAL E REAGENTE GERAL
Cloreto de amônio (NH4Cl) sólido
Nitrito de sódio (NaNO2)
Fita de magnésio 
Cobre metálico
Ácido nítrico (HNO3) concentrado
Solução de fenolftaleína
Papel de tornassol rosa
Gelo
Ácido sulfúrico (H2SO4)
Carvão em pó
Enxofre (S)
Nitrato de sódio (NaNO3)
Solução de Sulfato ferroso heptahidratado (FeSO4.7H2O)
Solução de Ácido sulfúrico (H2SO4) 2,18 M
Solução de Hidróxido de sódio (NaOH) 30%
Solução de Dicromato de potássio (K2Cr2O7) 1,0 M
Solução de Iodeto de potássio (KI) 1,0 M
Solução de Nitrito de sódio (NaNO2) 3,0 M
Zinco metálico
Solução de Nitrato de sódio (NaNO3) 1,0 M
3. PROCEDIMENTO
Propriedades do nitrogênio e seus compostos parte 1
Colocou-se em um balão de fundo redondo, 3 g de cloreto de amônio (NH4Cl), 1g de nitrito de sódio (NaNO2) e 15 mL de água destilada.
Em seguida, homogeneizou-se bem a mistura, aquecendo brandamente para iniciar a reação, pois se for aquecido rapidamente o nitrito de amônio (NH4NO2) ocasionaria uma explosão violenta. Deixou-se que o nitrogênio (N) formado comece a borbulhar. Iniciou-se a coleta do gás em 2 tubos de ensaio para a sua armazenagem.
Colocou-se um palito de fósforo aceso no frasco contendo o nitrogênio.
Acendeu-se uma fita de magnésio e abriu-se o frasco contendo nitrogênio (N). Em seguida, colocou-se um pouco de água no frasco, agitou-se e testou-se com algumas gotas de fenolftaleína. Testou-se a saída de vapores com papel de tornassol rosa umedecido em água.
Colocou-se em um tubo de ensaio, pequena quantidade de cobre. 
Acrescentou-se 2 mL de ácido nítrico concentrando, e tampou-se o tubo com uma rolha. Após 5 minutos, colocou-se em uma cuba contendo gelo.
Propriedades do nitrogênio e seus compostos parte 2
Colocou-se 1 mL de solução de sulfato ferroso heptahidratado (FeSO4.7H2O) e 3 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) em um tubo de ensaio. Misturou-se e deixou-se esfriar. Adicionou-se cuidadosamente a mistura, deixando escorrer pelas paredes do tubo de ensaio, de ácido nítrico (HNO3) 1:1
Em um segundo tubo de ensaio, adicionou-se 2mL de solução de nitrito de sódio (NaNO2) e 3mL de solução de hidróxido de sódio (NaOH) 30%. Adicionou-se à solução, pequena quantidade de zinco metálico e aqueceu-se, identificando pelo cheiro o gás formado.
Pesou-se um papel de filtro, 1,3 g de nitrito de sódio (NaNO2), 0,22 g de enxofre (S) e 0,24 g de carvão. Misturou-se cuidadosamente com o auxílio de uma espátula, os reagentes sobre o vidro de relógio. Deitou-se a mistura sobre a tela de amianto e aqueceu-se.
Em um primeiro tubo de ensaio, colocou-se 1 mL de solução de nitrato de sódio (NaNO3), 3 mol.L-1. Adicionou-se ao tubo de ensaio 0,5 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 2,18 mol.L-1. Observou-se a coloração da solução. Reservou-se o tubo de ensaio para posterior observação.
Em um segundo tubo de ensaio, juntou-se 3 mL de nitrito de sódio (NaNO2) e 3 mL de ácido sulfúrico (H2SO4). Adicionou-se à mistura 1 mL da solução de dicromato de potássio (K2Cr2O7) 1,0 mol.L-1 e aqueceu-se.
Em um terceiro tubo de ensaio, adicionou-se 2 mL de nitrato de sódio (NaNO3), 3 mol.L-1 e 2 mL de Iodeto de potássio (KI) 1,0 mol.L-1. Adicionou-se 0,5 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 2,18 mol.L-1.
4. CALCULOS
Cloreto de alumínio (NH4Cl) sólido 
53,471g 1mol 1000mL
1mol 1000mL = 53,49g de NH4 Cl
Nitrito de sódio (NaNO2)
69 g 1mol 1000mL
1mol 1000mL = 69g de NaNO2
Fita de magnésio (Mg)
24 g 1mol 1000mL
 
1mol 1000mL = 24g de Mg
Cobre metálico (Cu)
63,54 g 1mol 1000mL
1mol 1000mL = 63,54g de Cu
Ácido nítrico (HNO3) concentrado 
63,01g 1mol 1000mL
1 mol 1000ml 1,51g/cm-3 = 95,13 mL de HNO3
Ácido sulfúrico (H2SO4) (concentrado)
98 g 1mol 1000mL
1mol 1000mL 1,84g/cm-3 = 180,32 mL de H2SO4
 
Enxofre (S)
32 g 1mol 1000mL
 
1mol 1000mL = 32g de S
Nitrato de sódio (NaNO3)
85 g 1mol 1000mL
1mol 1000mL = 85g de NaNO3
Solução de sulfato ferroso heptahidratado (FeSO4.7H2O)
278,02g 1mol 1000mL
 
1 mol 1000mL 1,89 g/cm3 = 278,00 mL de FeSO4.7H2O
Solução de ácido sulfúrico (2,18 M) (H2SO4) 
 
98 g 2,18mol 1000mL 
1mol 1000mL 1,84 g/cm-3 = 393,0 mL de H2 SO4
Solução de hidróxido de sódio (NaOH) 30%
40g 1mol 1000mL
1mol 1000mL = 40g de NaOH
40 g 100%
X 30% x = 12g de NaOH 30%
Solução de dicromato de potássio (K2Cr2O7) (1M)
294,18 g 1mol 1000mL
1mol 1000mL 2,68 g/cm-3 = 788,4 mL de K2Cr2O7 
Solução de iodeto de potássio (KI) (1M)
166,00g 1mol 1000mL
 
1 mol 1000mL 3,12 g/cm-3 = 517,92 mL de KI
Solução de nitrito de sódio (NaNO2) (3M)
69 g 3mol 1000mL
 = 449,19 mL de NaNO2
1mol 1000mL 2,17 g/cm-3
Zinco metálico (Zn)
65,3 g 1mol 1000mL
 
1mol 1000mL = 65,3 g de Zn
Solução de nitrito de sódio (NaNO2) (1M)
85 g 1mol 1000mL
 
1mol 1000mL 2,26 g/cm-3 = 192,1mL de NaNO2
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
 Nitrogênio e seus compostos parte 1
Adicionou-se 3 g de cloreto de amônio (NH4Cl),1 g de nitrito de sódio (NaNO2) e 15 mL de água destilada. Homogeneizou bem a mistura, iniciando a coleta de gás em 2 tubos de ensaio. Os tubos foram tampados com a rolha de borracha, para que o gás nitrogênio (N) não vazasse. Ocorrendo a reação química dentro do balão de fundo redondo: 
NH4Cl(s) + NaNO2(s) N2(g) + 2H2O(l) + NaCl(aq)
Cloreto de amônia + Nitrito de sódio Nitrogênio + Água + Cloreto de sódio 
Essa reação é denominada de “exotérmica”, pois o calor liberado nesta reação, do cloreto de amônia (NH4Cl) + nitrito de sódio (NaNO2) é alto, se não for tomado os cuidados necessários, pode ocasionar graves queimaduras em contato com a pele. 
Reação química entre NH4Cl (Cloreto de amônia) e NaNO2 (Nitrito de sódio)
NH4Cl(s) + NaNO2(s)  NH4NO2(aq) + NaCl(aq)
Cloreto de amônia + Nitrito de sódioNitrito de amônio + Cloreto de sódio
Essa reação é denominada de “substituição dupla”, pois as substituições feitas foram: O cloro (Cl) antes ligado ao cloreto de amônia (NH4Cl), formou-se o cloreto de sódio (NaCl). O dióxido de nitrogênio (NO2) antes ligado ao nitrito de sódio (NaNO2), formou-se o Nitrito de amônio (NH4NO2).
No primeiro experimento, colocou-se um palito de fosforo acesso no tubo de ensaio contendo nitrogênio (N). Para que a reação ocorre-se, abriu-se o tubo de ensaio, retirando a rolha de borracha rapidamente, pois o gás nitrogênio (N) evapora pelo ar, impedindo de acontecer a reação química. Observou-se que apagou a chama, por conta de que o gás nitrogênio (N) não é um comburente, ou seja, não alimenta a chama.
No segundo experimento, acendeu-se uma fita de magnésio, através do bico de Bunsen, abriu-se o tubo de ensaio rapidamente, pois o gás nitrogênio (N) evapora pelo ar, não ocorrendo reação química. Em seguida, no mesmo tubo de ensaio, adicionou-se algumas gotas de fenolftaleína, por último, utilizou-se o papel tornassol azul, umedecido em água, para testar a saída de vapor do gás nitrogênio (N). 
O papel tornassol azul foi umedecido, em contato com o gás nitrogênio (N) fez com que mudasse a coloração do papel tornassol, passando de coloração azul, para coloração rosa. Ocorrendo essa reação química: 
3Zn2(s) + 2N2(g) 2Zn3N2(aq)
 
 Zinco + Nitrogênio Nitreto de Zinco
Essa reação é denominada “reação de síntese”, pois quando os 2 reagentes participam de uma reação para formar um único composto. No caso o zinco (Zn) e nitrogênio (N2), formando um único produto que se chama nitreto de zinco (Zn3 N2).
No terceiro experimento, colocou-se em um tubo de ensaio, pequena quantidade de cobre. Acrescentou-se 2 mL de ácido nítrico (HNO3) e tampou-se com a rolha. Para o manuseio do ácido nítrico (HNO3) utilizou-se a capela, pois o ácido libera gás tóxico. Formando essa reação química:
3Cu(s) + 8HNO3(aq)   3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)
 Cobre + Ácido Nítrico Nitrato de cobre + Monóxido de nitrogênio + Água 
Essa reação é denominada de “Oxirredução”. É uma reação química em que há a ocorrência de oxidação e redução de átomos de substâncias (espécie química) presentes no processo.
Oxidação: É a perda de elétrons por parte de um átomo de uma espécie química. 
Redução: É o ganho de elétrons por parte de um átomo de uma espécie química.
Durante o procedimento, o ácido nítrico (HNO3) em contato com o cobre (Cu) fez com que liberasse gás toxico de coloração castanho-avermelhado. Esse gás liberado, é devido a corrosão total do cobre (Cu) borbulhando dentro do tubo de ensaio, tornando a coloração verde escuro, com bolhas ainda visíveis. Ao esperar a solução esfriar, a coloração continua sendo verde escuro. Essa coloração é causada pela presença de nitrato de cobre (Cu(NO3)2).
Essa reação também é denominada de “exotérmica”, pois o calor liberado com cobre (Cu) e ácido nítrico (HNO3) do tubo de ensaio é muito alto, se não for tomado os cuidados necessários, pode ocasionar graves queimaduras em contato com a pele.
 
Nitrogênio e seus compostos parte 2
Colocou-se 1 mL de solução de sulfato ferroso heptahidratado (FeSO4.7H2O) e 3 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) em um tubo de ensaio. Para o manuseio do ácido sulfúrico (H2SO4) e ácido nítrico (HNO3) utilizou-se a capela, pois esses ácidos liberam gases tóxicos. Misturou-se o sulfato ferroso heptahidratado (FeSO4.7H2O) e ácido sulfúrico (H2SO4) no tubo de ensaio, deixando esfriar em um suporte para tubo de ensaio.
Adicionou-se cuidadosamente a mistura, deixando escorrer pelas paredes do tubo de ensaio, de ácido nítrico (HNO3) 1:1. Ocorrendo esta reação química.
FeSO4.7H2O(aq) + H2SO4(aq) + HNO3(aq) 3 Fe2(SO4)3 + 2 NO(g) + 46 H2O(l)
Sulfato ferroso heptahidratado + Ácido sulfúrico + Ácido nítrico Sulfato férrico + Monóxido de nitrogênio + Água 
Essa reação é denominada de “exotérmica”, pois o calor liberado nesta reação, do sulfato ferroso heptahidratado (FeSO4.7H2O) + ácido sulfúrico (H2SO4) e ácido nítrico (HNO3) é alto, se não for tomado os cuidados necessários, pode ocasionar graves queimaduras em contato com a pele.
Essa reação é denominada de “dupla-troca” pois a reação libera produto molecular como a agua. 
Em um segundo tubo de ensaio, adicionou-se 2mL de solução de nitrito de sódio (NaNO2) e 3mL de solução de hidróxido de sódio (NaOH) 30%. Adicionou-se à solução, pequena quantidade de zinco metálico e aqueceu-se utilizando o bico de bunsen, identificando pelo cheiro o gás formado. Formando essa reação química:
2NaNO3(aq) + KOH(aq) + 8Zn(s) 2NH3(g) + Na2ZnO2(aq) +7 K2ZnO2(aq) + 4H2O(l) 
Nitrato de sódio + Hidróxido de potássio + Zinco Amônia + Zincato de sódio + Zincato de potássio + Água
Essa reação e denominada de dupla-troca com decomposição espontânea, havendo há produção de água e amônia (NH3). 
Essa reação é denominada de “exotérmica” pois o calor liberado nesta reação do nitrato de sódio (NaNO3) + hidróxido de potássio (KOH) e zinco (Zn) é alto, liberando amônia (NH3), se não for tomado os cuidados necessários, pode ocasionar a inalação desse gás.
Pesou-se um papel de filtro, 1,3 g de nitrato de sódio (NaNO3), 0,22 g de enxofre (S) e 0,24 g de carvão (C). Misturou-se cuidadosamente com o auxílio de uma espátula, os reagentes sobre o vidro de relógio, com o uso de uma capela, para maior segurança, devido ao fato de que ao misturar o nitrito de sódio (NaNO2), enxofre (S) e carvão (C) libera gás tóxico. Observou-se atentamente por alguns minutos. Ocorrendo a reação química na capela:
NaNO3(s) + S(s) + C(s) 6 CO2(g) + 2 Na2S(s) + 3 N2(g)
Nitrato de sódio + Enxofre + Carbono Dióxido de carbono + Sulfeto de sódio + Dióxido de nitrogênio
Essa reação e denominada de dupla-troca, pois ocorre a formação de produto volátil como gás carbônico e gás nitrogênio que tendem a escapar do sistema em reação com o nitrato de sódio, enxofre e carbono. Ocorrendo uma decomposição expontanea.
Essa reação também é denominada de “exotérmica”, pois o calor liberado nesta reação, do nitrato de sódio (NaNO3) enxofre (S) e carbono (C) é alto, se não for tomado os cuidados necessários, pode ocasionar graves queimaduras em contato com a pele.
Em um primeiro tubo de ensaio, colocou-se 1 mL de solução de nitrato de sódio (NaNO3), 3 mol.L-1. Em seguida, adicionou-se ao tubo de ensaio 0,5 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 2,18 mol.L-1. Observou-se a coloração da solução, ocorrendo está reação química.
NaNO3(aq) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq) + HNO3(aq) 
Nitrato de sódio + Ácido sulfúrico Sulfato de sódio + Ácido nítrico
Essa reação é denominada de “dupla-troca”, pois o nitrato (NO3) ligado ao nitrato de sódio (NaNO3) trocou de lugar com o ácido nítrico (HNO3). O sulfato (SO4) ligado ao ácido sulfúrico (H2SO4) 2,18 mol.L-1 trocou de lugar com o sulfato de sódio (Na2SO4). Ocorreu a liberação de um gás ao reagir com o nitrato de sódio (NaNO3) e ácido sulfúrico (H2SO4) liberando o gás com aspecto alaranjado.
Essa reação também é denominada de “exotérmica”, pois o calor liberado nesta reação, do nitrato de sódio (NaNO3) + ácido sulfúrico (H2SO4) é alto, se não for tomado os cuidados necessários, pode ocasionar graves queimaduras em contato com a pele.
Em um segundo tubo de ensaio, juntou-se 3 mL de nitrito de sódio (NaNO2) e 3 mL de ácido sulfúrico (H2SO4). Adicionou-se a mistura 1 mL da solução de dicromato de potássio (K2Cr2O7) 1,0 mol.L-1 e aqueceu-se. Formando essa reação química:
3NaNO2(aq) + 4H2SO4(aq) + K2Cr2O7(aq) 3NaNO3(aq) + Cr2(SO4)3(aq) + K2SO4(aq) + 4H2O(l)	
Nitrito de sódio + Ácido sulfúrico + Dicromato de potássio Nitrato de sódio + Sulfato de cromo (III) + Sulfato de potássio + Água
Essa reação também é denominadade “exotérmica”, pois o calor liberado nesta reação, do nitrato de sódio (NaNO3) + ácido sulfúrico (H2SO4) + dicromato de potássio é alto, se não for tomado os cuidados necessários, pode ocasionar graves queimaduras em contato com a pele.
Em um terceiro tubo de ensaio, adicionou-se 2 mL de nitrito de sódio (NaNO2), 3 mol.L-1 e 2 mL de iodeto de potássio (KI) 1,0 mol.L-1. Adicionou-se 0,5 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 2,18 mol.L-1.Ocorrendo a reação química:
NaNO2(aq) + KI(aq) + H2SO4(aq) I2(aq) + 2 NO(g) + K2SO4(aq) + Na2SO4(aq) + 2 H2O(l)
Nitrito de sódio + Iodeto de potássio + Ácido sulfúrico Iodo + Monóxido de nitrogênio + Sulfato de potássio + Sulfato de sódio + Água 
Essa reação também é denominada de “exotérmica”, pois o calor liberado nesta reação, do nitrato de sódio (NaNO3) + ácido sulfúrico (H2SO4) + iodeto de potássio (KI) é alto, quando há liberação de vapor.
Essa reação é denominada de “Dupla-troca”, onde houve a formação de água e monóxido de nitrogênio (NO), ocorrendo uma reação de decomposição espontânea, obtendo produto molecular e gás.
Quadro 1: Fenolftaleína e seu pH
Quadro 2: Fenolftaleína em meio ácido, neutro e básico
6. CONCLUSÃO
No experimento de propriedades do nitrogênio e seus compostos parte 1:
Realizado com o cloreto de amônio (NH4Cl) e nitrito de sódio (NaNO2) ocorreu à reação de substituição dupla.
Em seguida, foi colocado um palito de fósforo acesso dentro do tubo de ensaio contendo gás nitrogênio (N). Observou-se que o palito de fósforo em contato com o gás nitrogênio (N) foi o responsável pelo o palito de fósforo ter apagado totalmente, não ocorrendo reação química alguma. 
No segundo tubo de ensaio, foi adicionado fita de magnésio (Mg), aquecida com bico de Bunsen, abriu-se o tubo de ensaio contendo gás nitrogênio (N), no mesmo tubo de ensaio, ao mesmo tempo algumas gotas de fenolftaleína e papel tornassol azul, para testar a saída de vapor do gás nitrogênio (N). O papel tornassol azul antes a coloração era azul, com o vapor do gás nitrogênio, passou a ser rosa.
No terceiro experimento realizado com cobre (Cu) e ácido nítrico (HNO3), ocorreu a liberação de gás tóxico de coloração castanho-avermelhado. Esse gás é devido a corrosão total do cobre (Cu) tornando a coloração verde escuro. Essa coloração é causada pela presença de nitrato de cobre (Cu(NO3)2).
No experimento de propriedades do nitrogênio e seus compostos parte 2: 
Ao manusear estes reagentes químicos, devemos tomar precauções e utilização de EPI (Equipamento de Proteção Individual), pois, os reagentes químicos liberam gases tóxicos, e a utilização da capela também se faz necessário para evitar a inalação desses gases.
7. REFERENCIAS
http://sulbrasilcouros.com.br/item/solu%C7%C3o-fenolftaleina.html(Acessado em 08/11/17 ás 17:16)
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/acidez-solo.htm(Acessado em 08/11/17 ás 17:25)