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SENAI-BA Curso de Engenharia de Produção Química Prática Prática 2: Elementos Químicos e Reatividade Antonio Pedreira, Bernardo Santos, Caio Barros, Paulo Martins, Pedro Navarro 1 - Introdução A reatividade química de um elemento está relacionada com a perda ou ganha de elétrons. No caso dos metais, quanto maior a eletropositividade, maior a reatividade. Já nos ametais, quanto maior a eletronegatividade, maior a reatividade. Além disso é necessário saber que quando um elétron é excitado por uma fonte de energia adequada (calor, luz, etc.), o mesmo pode sofrer mudança de um nível mais baixo para outro mais alto. Desta forma, como o estado excitado é metaestável (de curta duração), o elétron tende a retornar imediatamente ao seu estado fundamental. Portanto, a energia absorvida na excitação, será emitida na forma de radiação visível do espectro eletromagnético capaz de ser detectado pelo olho humano. À vista disso, a aula prática teve como objetivo: identificar os metais através de sua radiação visível, identificar a reação dos metais com Água e com Ácidos e identificar a reatividade dos ametais. 2 – Material e Métodos A seguir serão apresentados os materiais e os métodos usados nesta prática. 2.1 Materiais: Fósforo Grade para Tubos de Ensaio Espátula Tubos de Ensaio Conta-gotas Placa de Petri Béquer de 50 mL Bastão de Vidro 2.2 Produtos Químicos/Reagentes/Solventes/Solutos: Água destilada (H2O) Cloreto de Cálcio Cloreto de Cobre II Cloreto de Sódio Cloreto de Potássio Cloreto de Estrôncio Ácido Clorídrico 20% Fenolftaleína Magnésio Metálico Ferro Zinco Cobre Sódio metálico Ácido Nítrico Hipoclorito de Sódio Iodeto de Potássio Ácido Ascórbico Metanol 2.3 Métodos: Procedimento 1: Teste de Chama Inicialmente, adicionou-se à uma Placa de Petri uma pequena quantidade do sal a ser analisado. Em seguida, foi adicionado 2mL de metanol à esta placa. Desta forma, aproximou-se um fósforo aceso à mistura na placa. Este procedimento se repetiu com todos os sais presentes na prática (Cloreto de Cálcio, Cloreto de Sódio, Cloreto de Potássio, Cloreto de Cobre II, Cloreto de Estrôncio). E no fim de cada procedimento foi verificado e anotado a cor que a chama de cada mistura com os diversos sais, adquirem. Procedimento 2: Reatividade dos Metais com Água Em uma Placa de Petri foi colocada água destilada até a metade e adicionada a ela 5 gotas de fenolftaleína (indicador ácido- base). Em seguida, foi coletado o Magnésio com uma pinça e este foi colocado na mesma placa. O mesmo procedimento envolvendo o Sódio Metálico foi realizado pela professora. No fim de cada procedimento foi verificado o que aconteceu com cada metal. Procedimento 3: Reatividade dos Metais com Ácidos Na grade para Tubos de Ensaio com 3 desses tubos, foi adicionado HCl 20% até 1/3 do volume de cada tubo. Em cada tubo adicionou-se um dos metais presente na prática (Magnésio, Zinco e Cobre). Alguns minutos depois de cada experimento foi observado se ocorreram reações ou não. Após estes experimentos, foi adicionado uma pequena quantidade de cobre metálico em outro Tubo de Ensaio que foi posto na capela. Já na capela (experimento feito pela professora) foi adicionado HNO3 (ácido nítrico) e também foi observado se ocorreu reação ou não. Procedimento 4: Reatividade dos Ametais Em um tubo de ensaio colocou-se 1/3 de cloro ativo (água sanitária). Em seguida, com uma espátula, foi adicionado iodeto de potássio e agitou-se a mistura. As observações foram anotadas. Depois, no mesmo tubo de ensaio adicionou-se alguns cristais de ácido ascórbico (vitamina C). E no fim, foi verificado o que ocorreu. 3 - Resultados e Discussão A partir dos procedimentos realizados no Laboratório de Química Prática tais resultados foram analisados: Procedimento 1: Teste de Chama Sal Analisado Metal Presente Cor da Chama Cloreto de Sódio (NaCl) Sódio Alaranjado Cloreto de Potássio (KCl) Potássio Alaranjado Cloreto de Cálcio (CaCl2) Cálcio Alaranjado Cloreto de Cobre II (CuCl2) Cobre Verde Cloreto de Estrôncio (SrCl2) Estrôncio Vermelho Tabela 1: Determinação das cores a partir dos sais. O teste de chama é baseado no fato de que quando uma certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico (no caso da chama, energia em forma de calor), 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. Quando um desses elétrons excitados retorna ao estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiação. Cada elemento libera a radiação num comprimento de onda característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um elétron é única para cada elemento. Desta forma, a cor observada em cada chama é característica do elemento presente na substância aquecida. Por exemplo, ao se colocar o cloreto de sódio, sal de cozinha, na chama, a luz emitida é de um amarelo-alaranjado bem intenso, quando colocamos o sulfato de cobre, a luz emitida é de cor verde e o cloreto de cálcio emite uma luz vermelho-alaranjado. E todos os metais, terão as suas luzes emitidas a partir deste teste. Portanto, o princípio do Teste da Chama é verificar a reação dos íons metálicos no fogo. O uso do metanol é indicado porque esse produz uma chama quase invisível aos nossos olhos, o que minimiza a interferência com a cor da luz emitida pelo metal, diferente do etanol, que produz uma chama extremamente visível. As emissões de cada metal, são próprias dele, o que caracteriza o seu espectro atômico. Este, é diferente do espectro eletromagnético, uma vez que este é o intervalo completo da radiação eletromagnética, que contém desde ondas de rádio, infravermelho, luz visível, os raios UVs até radiação gama. Procedimento 2 e 3: Reatividade dos Metais. Reagente Metal Observações Reação Água Magnésio Formou uma coloração roxa. Mg(s) + 2 H2O(l)→Mg(OH)2 (aq) + H2(g) Água Sódio Metálico Formou uma coloração rósea. 2 Na(s) + 2 H2O(l)→2 NaOH(aq) + H2(g) HCl 20% Magnésio Borbulhou a parte de cima do tubo, próximo a “boca”. A reação é instantânea e de Simples Troca. HCl 20% Zinco Borbulhou toda as partes do tubo. Reação de Simples Troca HCl 20% Cobre Não ocorreu reação, houve formação de corpo de fundo. Não ocorreu reação. HNO3 Cobre Primeiramente saiu uma fumaça castanha (monóxido de hidrogênio), em seguida foi formando-se uma coloração azulada que depois passou a esverdear e por fim, o sólido voltou a ser Reação de Simples Troca. azulado. Além disso a reação liberou calor. Tabela 2: Reatividade de metais Os metais que reagem com água são os metais alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs e Fr) e alguns metais alcalino terrosos (Ca, Sr, Ba e Ra) e outros metais, como o magnésio (Mg), o ferro (Fe) e o zinco (Zn). Esses metais deslocam o hidrogênio da água e, além de produzirem gás hidrogênio, produzem também o hidróxido (base) correspondente. Os metais menos nobres, isto é, os metais mais reativos que o hidrogênio, reagem com substâncias de caráter ácido. Isso ocorre porque sãomais reativos que o hidrogênio e, assim, deslocam o hidrogênio dos ácidos, formando o cátion H+ ou H3O+. Já o mais nobres, não reagem de maneira espontânea com substâncias de caráter ácido. O cobre (Cu), por exemplo, é um metal nobre, que não reage ao ser colocado em contato com o ácido clorídrico. Após a junção de ácido nítrico ao cobre que se encontrava no fundo do Becker verifica-se imediatamente a libertação de gases de cor castanha amarelada que borbulham numa solução de cor verde lima intensa. Estes fatos, vistos a olho nu constituem evidências de que ocorreu uma reação química. Efetivamente, o ácido nítrico reage com cobre, originando novas substâncias com propriedades diferentes das primeiras, em que uma delas é um gás (óxidos de azoto – extremamente nocivos), e a outra constitui um sal de cobre (Nitrato de cobre (II)) que fica em solução, sendo a mistura destas substâncias novas formadas responsável pela cor verde lima da solução. 4HNO3 (aq) + Cu (s)→ Cu2+ (aq) + 2NO3- (aq) + 2NO2 (g)+ 2H2O (l). Procedimento 4: Reatividade dos Ametais Ao adicionar iodeto de potássio em um tubo de ensaio com 1/3 de cloro ativo (água sanitária), a coloração da mistura ficou amarelada. Quando adicionado, no mesmo tubo de ensaio, cristais de ácido ascórbico (Vitamina C) que tem a função de agente redutor ou antioxidante na reação , a solução voltou a ser incolor. 4 – Bibliografia http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=epc&cod=_testedachama https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/reatividade-metais-com-acidos.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reatividade-dos-metais-com-agua-bases.htm http://www.pontociencia.org.br/experimentos/visualizar/reacao-do-cobre-com-o- acidonitrico/535 https://www.trabalhosgratuitos.com/Outras/Diversos/Teste-Da-Chama-312434.html
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