Relatório de Química Experimental - Síntese de compostos (Experimento 9) - (UFF-VR)

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SÍNTESE DE COMPOSTOS
INTRODUÇÃO
 Uma reação química, ou transformação química destaca-se por ter as características naturais do material alteradas, suas moléculas iniciais são quebradas e seus átomos reajustados de forma que se transforme em outra substância. Essas reações podem ser classificadas, dentre outras formas, por: Reações de síntese, reações de análise, reações de deslocamento ou reações de dupla troca. (FELTRE, 2004, v1)
As reações de síntese ou adição ocorrem quando duas ou mais substâncias reagem de forma que se transformará em uma única substância, como, por exemplo, na reação entre ferro e enxofre, formando sulfeto de ferro II (1). Já as reações de análise ou decomposição são o oposto de uma reação de síntese, pois uma substância se decompõe, formando substâncias mais simples que ela, como ocorre na análise de Óxido de mercúrio II, formando mercúrio e gás oxigênio (2). Em alguns casos, as reações podem ser reversíveis, nestes, a reação reversa da síntese é a análise e vice-versa. (Educação UOL,2014)
As reações de deslocamento, ou de simples troca, ocorrem quando uma substância simples reage com uma substância composta e desloca essa última formando uma nova substância simples, como na reação de cobre com nitrato de prata, formando prata e nitrato de cobre (3). A reação de dupla troca e dupla substituição ocorre quando suas substâncias compotas reagem, formando, trocando a ordem dos componentes, formando novas substâncias compostas, como, por exemplo, na reação entre cloreto de sódio e nitrato de prata, formando cloreto de prata e nitrato de sódio (4). (FELTRE,2004,v1)
Tendo essas definições é possível obter diversos compostos através de reações, assim como substâncias simples como o gás hidrogênio e o gás oxigênio. O gás oxigênio compõe cerca de vinte e um por cento da atmosfera terrestre, logo é bem abundante em nosso meio, sendo a forma diatômica do elemento Oxigênio. Para obter o gás, industrias e hospitais resfriam e comprimem o ar, até aproximadamente -200ºC, mas em laboratório é possível obtê-lo em reações de analise ou simples troca, quando ocorrem liberação o gás. (Educação UOL, 2014) No entanto, o gás hidrogênio, embora o hidrogênio seja o elemento mais abundante no universo, é relativamente difícil encontrar na crosta terrestre, podendo ser obtido através de eletrólise, reações de metais com ácido e reações de carvão ou hidrocarbonetos com vapor de água a alta temperatura.
O oxigênio é conhecido por ser um elemento comburente, ou seja, é necessário para ocorrer a reação de combustão, ao reagir com um combustível. A presença do comburente é tão necessária quanto a presença do combustível, dessa forma, em sua ausência, não é possível ocorrer a combustão. (InfoEscola, 2014) Já o gás hidrogênio é um poderoso combustível, podendo ter seus aproveitamento de energia 50% maior que um motor a gasolina, usado em foguetes, tendo seu poder calorifico aproximado a 142.000 kJ/kg. É um combustível não-poluente, diferentemente dos utilizados hoje em dia, geralmente fósseis, uma vez que o produto formado na combustão é e energia, como pode se ver na reação: (FELTRE, 2004,v2)
OBJETIVO
Os experimentos têm como finalidade observar as reações que resultam a liberação de gases hidrogênio e oxigênio, analisando a função de cada um deles em uma combustão.
MATERIAIS E METODOS
Materiais Utilizados
Materiais utilizados na obtenção de hidrogênio:
- Dois tubos de ensaios de diâmetros diferentes
- Ácido sulfúrico à 1M
- Sulfato de cobre à 0,1M
- Grânulos de Zn
- Palito de fósfuro
Materiais utilizados na obtenção de oxigênio:
- Um tubo de ensaio
- Suporte para o tubo
- Bico de Bunsen
- Permanganato de potássio 
- Vareta de madeira. 
Metodologia
 Metodologia da obtenção de hidrogênio:
No tudo de ensaio de menor diâmetro, deve-se adicionar três grânulos de zinco e em seguida adiciona-se 2 ml de ácido sulfúrico (H2SO4) e 1 ml de sulfato de cobre (CuSO4) na concentração de 1M e 0,1M, respectivamente. Para impedir que o gás liberado pela reação fosse liberado na atmosfera, um tubo de maior diâmetro foi encaixado na saída do menor, de forma que o gás desprendido pudesse ficar armazenado e aguardou-se a reação ocorresse.
Após se observar a reação ocorrida nos grânulos de zinco, o tubo inferior deve ser retirado e com o auxilio de um palito de fósforo se se inflama o gás contido no superior a fim de comprovar a presença do conteúdo.
 Metodologia da obtenção de oxigênio:
Acrescenta-se no tubo de ensaio, que deve estar devidamente limpo e seco 1 g de permanganato de potássio (KMnO4) e com o auxilio de um suporte, esse tubo deve ser posicionado sobre a chama do bico de Bunsen. Após aproximadamente um minuto, deve-se colocar a ponta de uma vareta na chama, de forme que fique em brasas, inserindo-a em seguida dentro do tubo de ensaio, observando assim a reação da brasa com o gás liberado pela reação ocorrida no permanganato de potássio.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
 Obtenção do Hidrogênio
O gás hidrogênio é altamente inflamável. Essa afirmação foi confirmada durante o experimento quando, depois de um tempo considerável coletando esse gás, entrou em contato com uma chama e houve a explosão. Por ser inodoro e incolor, o único meio de perceber a explosão é pelo seu estrondo.
Sua obtenção foi realizada a partir da reação entre um sólido de zinco (Zn) e ácido sulfúrico (H2SO4), que foi acelerada com o acréscimo de sulfato de cobre (CuSO4) pois altera a concentração dos íons SO42-, deslocando a reação no sentido que favorece a obtenção do hidrogênio. A reação de deslocamento ocorrida pode ser observada na equação química abaixo:
 Obtenção do Oxigênio
Para a realização desse experimento, recomenda-se que o tubo utilizado esteja bem seco, de outra forma, o permanganato reage com a água, o que impossibilita a realização do procedimento experimental. 
Quando aquecido, o permanganato se decompõe. Um dos resultados dessa decomposição é o gás oxigênio, que é um gás comburente. Quando introduz-se um palito em brasa no tubo onde está sendo coletado esse gás, é possível observar sua queima. Essa reação de decomposição do permanganato de potássio pode ser descrita na seguinte equação química:
CONCLUSÃO
A partir dos experimentos realizados, pode-se comprovar a característica comburente do gás oxigênio, indispensável para ocorrer combustão, comprovando o resultado esperado pela teoria.
Observou-se também a rápida combustão do hidrogênio, obtido por meio da reação de um ácido, H2SO4, com um metal, Zn, onde foi observado aumento da temperatura no tudo de ensaio durante a reação, característica de uma reação exotérmica. Percebeu-se também o aumento da velocidade de reação com CuSO4, funcionando como catalisador na reação determinada.
Os experimentos realizados possibilitaram a observação da obtenção dos gases hidrogênio e oxigênio e de sua combustão, analisando a característica específica de cada gás.
REFERÊNCIAS
FELTRE, Ricardo. Química Geral 6ª ed. V. 1. São Paulo. Moderna, 2004.
FELTRE, Ricardo. Química Geral 6ª ed. V. 2. São Paulo. Moderna, 2004.
InfoEscola. Composição atmosférica do ar. Disponível em: <http://www.infoescola.com/quimica/composicao-do-ar-atmosferico>. Acesso em: 03 nov 2014.
InfoEscola. Oxigênio. Disponível em: <http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/oxigenio>. Acesso em: 03 nov 2014.
InfoEscola. Hidrogênio. Disponível em: <http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/hidrogenio>. Acesso em: 03 nov 2014.
InfoEscola. Dependência de oxigênio para uma combustão. Disponível em: <http://www.infoescola.com/quimica/dependencia-de-oxigenio-para-uma-combustao>. Acesso em: 03 nov 2014.
Educação UOL. Oxigênio: Propriedades e Usos. Disponível em: <http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/oxigenio-propriedades-e-usos.htm>. Acesso em: 03 nov 2014.