Relatório de Química Inorgânica

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Resultado de imagem para republica federativa do brasil jpgResultado de imagem para unifesp jpgUNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO
Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas
Campus Diadema
Andressa Beatriz Marinho Lúcio – 115079
Henrique de Melo Sewaybricker – 122536
Nathalia Aragão de Lima – 113387
QUÍMICA INORGÂNICA
Experimento 3
Relatório apresentado como parte dos requisitos da Unidade Curricular Química Inorgância no curso de Ciências – Licenciatura.
Orientadora: Prof. Dr. Ana Valéria Lourenço.
DIADEMA
2019
RESUMO
	Para o trabalho experimental realizado em laboratório buscou-se caracterizar alguns fenômenos químicos identificando os tipos de reações químicas de cada processo.
	A princípio, foram preparados pigmentos inorgânicos por meio de reações químicas, bem como a têmpera dos pigmentos sintetizados. Além disso, em uma tela artística, foi elaborado um desenho utilizando o material produzido. 
	Durante a prática, também foi possível observar fenômenos em que ocorrem a transferência de elétrons por meio das reações de redução e oxidação.
SUMÁRIO
1. Introdução
2. Materiais e reagentes
3. Procedimentos experimentais
4. Resultados e discussão
	4.1. Síntese de pigmentos
	4.2. Reações onde ocorrem transferência de elétrons
	4.3. Limpeza de objetos de prata enegrecidos	
5. Conclusão
6. Referências bibliográficas
INTRODUÇÃO
A importância dos pigmentos para a civilização humana é evidente e bem documentada e, embora estes materiais tenham sido descobertos há tantos anos, as pesquisas continuam até hoje, pois as indústrias exigem frequentemente novos tons e cores cada vez mais reprodutíveis e estáveis (CASQUEIRA; SANTOS, 2008)⁠.
Um pigmento é definido como sendo um material sólido, orgânico ou inorgânico, branco, preto, colorido ou fluorescente, que seja insolúvel no substrato no qual venha a ser incorporado e que não reaja quimicamente ou fisicamente com este. Podem ser de origem mineral, resultantes de processos de calcinação ou obtidos quimicamente, por via sintética. Em geral, estes materiais são óxidos, carbonatos ou sulfuretos de alguns metais de transição tais como cobre, ferro, crômio e cobalto ou de outros metais como o chumbo e cálcio.
Entre as propriedades apresentadas pelos pigmentos as mais importantes, naturalmente, são as óticas, principalmente a capacidade de fornecer cor e a opacidade. De uma forma geral, a cor pode ser definida como uma manifestação física da luz modificada, resultante da absorção/reflexão de parte da radiação visível que incide sobre um objeto e, consequentemente, resposta dos seres humanos ao estímulo provocado.
O primeiro pigmento quimicamente sintetizado foi obtido na Alemanha em 1704 por Heinrich Diesbach. Ele estava manufaturando pigmentos vermelhos usando potássio e outros álcalis, ao contaminar acidentalmente a mistura com óleo animal ele obteve uma cor púrpura ao invés do vermelho que ele estava tentando obter. O pigmento obtido ficou conhecido como azul da Prússia (CASQUEIRA; SANTOS, 2008).
As vantagens de utilizar pigmentos inorgânicos insolúveis para coloração foram logo descobertas pelos pesquisadores, o que proporcionou a produção de pigmentos em uma enorme variedade de cores e desenvolvimento de vários métodos de síntese química. 
MATERIAIS E REAGENTES
O experimento foi feito em partes:
Pigmento branco
0,30 g de Cloreto de Cálcio;
Água destilada;
0,30 g de Carbonato de Amônio;
Papel filtro;
Funil de filtração;
Vidro de relógio;
Béqueres;
Balança analitica;
Agitador magnético.
Pigmento azul
0,30 g de Cloreto de Cobalto (Cuidado Tóxico);
Água destilada;
1,0 mL de solução de silicato de silicato de sódio;
Papel filtro;
Vidro de relógio;
Béqueres;
Funil de filtração;
Balança analitica;
Agitador Magnético. 
Pigmento lavanda
0,20 g de Cloreto de Cobalto (Cuidado Tóxico);
Água destilada;
0,20 g de carbonato de sódio;
Papel filtro;
Funil de filtração;
Vidro de relógio;
Béqueres;
Balança analitica;
Agitador magnético.
Pigmento verde
0,45 g de nitrato de cobre;
Água destilada;
0,16 g de carbonato de sódio;
Papel filtro;
Funil de filtraçãol;
Vidro de relógio;
Balança analitica;
Béqueres.
Têmpera de Caseína
250 mL de leite;
10 mL de vinagre;
Béqueres;
Agitador magnético;
Balança analitica;
Almofariz e Pistilo.
Elaboração da Pintura
Cápsula de porcelana;
Espátula;
Tela artística;
Carvão ativado.
Reações onde ocorrem transferências de Elétrons
Fita de Magnésio;
Isqueiro;
Pinça;
Cápsula de Porcelana.
Limpeza de objetos de prata enegrecidos
Objetos de prata;
Béquer;
Solução de cloreto de sódio (10 g de sal em 100 mL de água destilada);
Balança analítica;
Papel alumínio.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Cada etapa do experimento foi realizada separadamente.
Pigmento branco
Com o auxílio de um vidro de relógio e espátulas foi pesado aproximadamente 0,30 g de cloreto de cálcio;
O conteúdo foi passado para um tubo de ensaio em que adicionou-se água destilada quente até a sua metade,
Agitou-se então o tubo de ensaio e foi adicionado 0,30g de carbonato de amônio;
O precipitado da reação foi filtrado por meio de papel de filtro e funil de filtração.
Pigmento azul
Pesou-se 0,20 g de cloreto de cobalto e transferiu para o tubo de ensaio, com cuidado, pois é uma substância tóxica;
No mesmo tubo, foi colocado água destilada quente até a metade para dissolver o sólido;
Em seguida, foi colocado 1,0 mL de solução de silicato de sódio e agitou-se;
O precipitado foi filtrado com papel filtro e funil de filtração.
Pigmento lavanda
Em um vidro de relógio, foi pesado 0,20 g de cloreto de cobalto e transferido para o tubo de ensaio (com cuidado, porque é tóxico);
Adicionou-se água destilada quente até a metade do tubo e agitou-se;
No sistema, foi colocado 0,20 g de carbonato de sódio;
O precipitado foi filtrado com papel de filtro e funil de filtração.
Pigmento verde
Em 22 mL de água destilada, dissolveu-se 0,45 g de nitrato de cobre, em um béquer;
Em seguida, adicionou-se 0,16 g de carbonato de potássio;
Essa reação tem liberação de Dióxido de Carbono;
Após a liberação do gás o sistema ficou em repouso por 1 h;
Depois do tempo necessário, o precipitado foi filtrado. 
Têmpera de Caseína
Essa parte do experimento foi realizada apenas por dois grupos que dividiram a têmpera de Caseína com os demais grupos restantes. 
Essa etapa consistia no aquecimento do leite até ferver, adicionou-se 10mL de vinagre e com o auxílio do bastão de vidro a mistura foi agitada;
Observou-se a formação de um precipitado e a mistura ficou em repouso por 2 minutos;
O líquido foi decantado e cuidadosamente o precipitado foi removido e seco com o auxílio de um papel absorvente;
O precipitado foi colocado no almofariz e pulverizado com o pistilo.
Elaboração da pintura
Em uma cápsula de porcelana foi colocado uma pequena quantia de caseína e um pouco de água destilada até formar uma pasta;
Em seguida foi adicionada a mesma quantidade de pigmento;
Esse processo foi realizado para cada pigmento feito;
Para a cor negra foi adicionado carvão ativado à caseína.
Reações onde ocorrem transferências de Elétrons
Segurou-se com a ajuda de uma pinça a fita de magnésio previamente lixada;
Com o isqueiro, aproximou-se a chama na fita de Mg e observou-se sem olhar diretamente o que ocorreu (pois a luz forte pode ser prejudicial);
Após a reação, o sólido que sobrou foi recolhido e adicionou-se água destilada nela e algumas gotas de fenolftaleína, indicando a coloração rosa.
Limpeza de objetos enegrecidos
No fundo de um béquer de 250 mL foi colocado um pedaço de papel alumínio dobrada;
Em seguida foi colocado aproximadamente 10 g de cloreto de sódio e 100 mL de água destilada;
Então o objeto foi colocado sobre a folha de papel alumínio e por cima foi colocado mais uma folha de papel alumínio dobrada;
A solução foi mantida em ebulição por 20
minutos e depois de fria retirou-se os objetos de prata que antes estavam sujos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Síntese de pigmentos
Pigmento branco
O pigmento branco apresenta uma cor branco puro; apesar da facilidade de sua filtração, obteve-se pouca quantidade do produto.
Utilizado desde a antiguidade, é um pigmento bastante usado na pintura. Dá-se pela reação química: 
CaCl₂(aq) + (NH4)2CO₃(aq) → CaCO₃(s) + 2NH4Cl(aq) 
				
Figura 1 – Coloração do pigmento branco.
Pigmento azul
	O pigmento azul apresenta uma coloração azul-cobalto; notou-se a formação de precipitado no tubo de ensaio durante o processo e, durante a filtração, obteve-se uma boa quantidade de produto. 
Dá-se pela reação química:
	
CoCl2(aq) + Na2SiO3(aq) → CoSiO3(s) + 2NaCl(aq)
	
Figura 2 – Coloração do pigmento azul.
Pigmento lavanda
	O pigmento lavanda apresenta uma coloração semelhante ao lilás. Notou-se a formação de precipitado no tubo de ensaio e, durante a filtração, obteve-se uma quantidade moderada de produto. 
	A técnica da precipitação permite que substâncias solúveis se incorporem aos precipitados durante a sua formação.
Figura 3 – Formação de precipitado.
Dá-se pela reação química:	
CoCl2(aq) + Na2CO3(aq) → CoCO3(s) + 2NaCl(aq)
Figura 4 – Coloração do pigmento lavanda.
Pigmento verde
	O pigmento verde foi o primeiro a ser sintetizado, uma vez que após a liberação de dióxido de carbono a mistura reacional ficou em descanso por uma hora. Estes carbonatos básicos de cobre podem ser facilmente identificados pela reação com uma solução de ácido clorídrico, ocorrendo liberação de dióxido de carbono. Apresenta uma coloração verde-tiffany. Dá-se pela reação química:
Cu(NO3)2(aq) + Na2CO3(aq) → CuCO3(s) + 2NaNO3(aq)
Figura 5 – Coloração do pigmento verde.
Pigmento preto
	O pigmento preto foi obtido a partir da maceração do carvão (carbono) até obter um pó bem fino.
Figura 6 – Pigmentos lavanda, azul-cobalto, verde-tiffany, preto e branco após o processo de síntese.
	
Uma vez preparados, os pigmentos foram utilizados a partir da têmpera de caseína. A técnica utiliza um aglutinante baseado numa emulsão natural, que é solúvel em água e, quando misturado com os pigmentos, cria um processo de secagem rápida.
Figura 7 – Arte em tela utilizando têmpera de caseína dos pigmentos sintetizados.
	
	Diante da síntese dos pigmentos e através das reações químicas determinadas anteriormente, pode-se estabelecer que os pigmentos são substâncias que quando aplicadas a um material lhe conferem cor, assim como os corantes, porém a principal diferença entre eles é que os pigmentos são insolúveis e os corantes solúveis. Os pigmentos são pequenos corpúsculos corantes insolúveis no meio em que são dispersos. No caso dos corantes solúveis, as soluções penetram no material a tingir, reagindo com o material.
Reações onde ocorrem transferências de elétrons
	Uma reação de oxirredução envolve a transferência de elétrons de uma espécie para outra, ocorrendo, respectivamente, perda e ganho de elétrons, resultando em uma mudança no estado de oxidação das espécies envolvidas. De um modo geral, cada reação de oxirredução deve ser analisada como o somatório das reações de oxidação e redução. O processo de redução ocorrerá simultaneamente ao de oxidação, pois os elétrons recebidos pela espécie que se reduz serão cedidos pela espécie que sofre oxidação (SARTORI et al., 2008). 
	Durante a reação da fita de Mg com o fogo, ocorreu um processo de combustão. Houve a produção de um brilho intenso (para o qual não se pode olhar diretamente). O processo após o aquecimento dá-se pela seguinte reação:
Mg(s) + O2(g) + ∆ → MgO2(s) 
	Após a adição de fenolftaleína, houve a mudança na coloração da fita, indicando o caráter básico da reação. Além disso, houve a formação de bolhas de gás, devido à liberação do gás hidrogênio. O processo dá-se pela seguinte reação:
Mg(s) + 2H2O(l) → MgOH2(s) + H2(g)
Figura 8 – Fita de Mg imersa em água e com a adição de algumas gotas de fenolftaleína.
Limpeza de objetos de prata enegrecidos
	Decorridos 20 minutos da inserção do objeto de prata no béquer forrado internamente com papel alumínio contendo a solução de NaCl (é fundamental garantir que tenham íons em solução), observa-se que a superfície do objeto de prata voltar a exibir o seu brilho original. 
	As equações 4 e 5 mostram respectivamente, as semi-reações de redução do sulfeto de prata, Ag2S(s), e de oxidação do alumínio metálico, Al(s), além da reação global (6) que representa o processo de limpeza do objeto de prata: 
Ag2S(s) + 2e- ⇌ 2Ag(s) + S2- (aq) 				-0,69 V (4) 
Al(s) ⇌ Al3+ (aq) + 3e- 						1,68 V (5) 
3Ag2S(s) + 2Al(s) ⇌ 6Ag(s) + 2Al3+(aq) + 3S2-(aq) 		0,99 V (6) 
	
	Haverá oxidação do Al(s) com liberação de íons Al3+ na solução e migração dos elétrons em direção à superfície do objeto de prata, onde a Ag+(aq) no sulfeto de prata, Ag2S(s), é reduzido a Ag(s), liberando S2-(aq), que se hidrolisa formando H2S(aq), que é liberado da solução na forma gasosa, H2S(g). 
	
CONCLUSÃO
	A partir dos experimentos realizados em laboratório e através do suporte teórico obtido a partir da leitura de artigos científicos e livros didáticos, conclui-se que há uma vasta diversidade em métodos de identificação e classificação das reações químicas, como as reações de precipitação e síntese de substâncias e as reações de oxirredução, por exemplo. Isso, deve-se ao fato da capacidade que as substâncias têm de se transformarem em outros compostos.
	Ainda, foi possível sintetizar e compreender o processo de obtenção de pigmentos a partir de reações químicas e notar que, a partir das reações de precipitação há a possibilidade de sintetizar pigmentos que em sua maioria são silicatos ou carbonatos de um metal.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ATKINS, P. Princípios de Química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. São Paulo: Bookman, 2001.
CASQUEIRA, R. de G.; SANTOS, S. F. Pigmentos Inorgânicos: propriedades, métodos de síntese e aplicações. Série Rochas e Minerais Ind. 2008. 
SARTORI, E. R.; BATISTA, E. F.; FILHO, O. F. Escurecimento e limpeza de objetos de prata – um experimento simples e de fácil execução envolvendo reações de oxidação-redução. Química Nova na Escola. N.30, nov. 2008.