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PRÁTICA 2: MANUSEIO DO BICO DE BUNSEN - TESTE DA CHAMA 1. INTRODUÇÃO Parte A: Manuseio do Bico de Bunsen Uma grande parte dos aquecimentos feitos no laboratório é efetuada utilizando queimadores de gases combustíveis, sendo mais comumente utilizado o bico de Bunsen. O gás combustível geralmente utilizado é o GLP (gás liquefeito de petróleo) e o comburente é o ar atmosférico. Uma grande parte dos aquecimentos feitos em laboratório são efetuados utilizando-se queimadores de gases combustíveis, sendo mais comumente usado o bico de Bunsen, esquematizado na (Figura 1a). O gás combustível é geralmente, o gás de rua ou o G.L.P. (gás liquefeito de petróleo). O comburente, via de regra, é o ar atmosférico. Como se vê na Figura 1a, com o anel de ar primário parcialmente fechado, distinguimos três zonas de chama: a) Zona Externa: Violeta pálida, quase invisível, onde os gases francamente expostos ao ar sofrem combustão completa, resultando CO2 e H2O. Esta zona é chamada de zona oxidante. b) Zona intermediária: Luminosa, caracterizada por combustão incompleta, por deficiência do suprimento de O2. O carbono forma CO (monóxido de carbono) o qual decompõe-se pelo calor, resultando diminutas partículas de C (carbono) que, incandescentes dão luminosidade à chama. Esta zona é chamada zona redutora. c) Zona interna: Limitada por uma “casca” azulada, contendo os gases que ainda não sofreram combustão mistura carburante. Dependendo do ponto da chama, a temperatura varia, podendo atingir 1560 °C. Abrindo-se o registro de ar, dá-se entrada de suficiente quantidade de O2 (do ar), dando-se na região intermediária combustão mais acentuada dos gases, formando, além do CO, uma quantidade de CO2 e H2O, tornando assim a chama quase invisível. As reações químicas básicas da combustão, uma vez que as substâncias são compostas de C e H, são: 2 H2 + O2 (ar) 2 H2O 2 C + O2 (ar) 2 CO 2 CO + O2 (ar) 2 CO2 O bico de Bunsen é usado para a quase totalidade de aquecimentos efetuados em laboratório, desde os de misturas ou soluções de alguns graus acima da temperatura ambiente, até as calcinações que exigem temperaturas de 600 °C dentro de cadinhos. Há um tipo de aperfeiçoamento (na regulagem do ar), denominado bico TIRRIL, que produz temperaturas dentro de cadinhos de porcelana com tampa, na ordem de 700 °C (Figura 1b + 1c). Procedimentos mais avançados de laboratório podem requerer mantas com aquecimento elétrico, chapas elétricas, banhos aquecidos eletricamente, maçaricos oxiacetilênicos, fornos elétricos e outros. Calcinações com MECKER atingem 750 a 850 °C dentro de cadinhos de porcelana (Figura 1d). Para aquecerem-se copos de Becker, Erlenmeyer, balões etc., não devemos usar diretamente o bico de Bunsen. Estes aquecimentos são feitos através da tela de amianto, cuja função é deixar passar o calor uniformemente e não permitir que passe a chama. Os tubos de ensaio com líquidos podem ser aquecidos diretamente na chama do bico de Bunsen. A chama deve ser média e o tubo deve estar seco por fora, para evitar que se quebre ao aquecer-se. O tubo deve ficar virado para a parede ou numa direção em que não se encontre ninguém, pois é comum, aos operadores sem prática, deixar que repentinamente o líquido quente salte fora do tubo, o que pode ocasionar queimaduras. O tubo é seguro próximo da boca do tubo, pela pinça de madeira, com inclinação de cerca de 45° e com pequena agitação, para evitar superaquecimento do líquido. Parte B: Teste de chama Uma das mais importantes propriedades dos elétrons é que suas energias são “quantizadas”, isto é, um elétron ocupa sempre um nível energético bem definido e não um valor qualquer de energia. Se, no entanto um elétron for submetido a uma fonte de energia adequada (calor, luz, etc.), pode sofrer uma mudança de um nível mais baixo para outro de energia mais alto (excitação). O estado excitado é um estado meta-estável (de curtíssima duração) e, portanto, o elétron retorna imediatamente ao seu estado fundamental. A energia ganha durante a excitação é então emitida na forma de radiação visível do espectro eletromagnético que o olho humano é capaz de detectar. Como o elemento emite uma radiação característica, ela pode ser usada como método analítico. Em geral, os metais, sobretudo os alcalinos e alcalinos terrosos, são os elementos cujos elétrons exigem menor energia para serem excitados. Por isso, foram escolhidos sais de vários destes elementos para a realização deste experimento. 2. OBJETIVO Manusear corretamente o bico de Bunsen. Identificar alguns metais através de sua radiação visível. 3. MATERIAIS E REAGENTES bico de Bunsen; Solução de cloreto de lítio (LiCl); estante para tubos de ensaio; Solução de cloreto de potássio (KCl); 6 tubos de ensaio; Solução de cloreto de cálcio (CaCl); 1 vareta de vidro com ponta em forma de rosca; Solução de cloreto de bário (BaCl); fósforo; Solução de cloreto de sódio (NaCl); Solução de sulfato de cobre pentahidratado; Solução problema; 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Verifique as diversas partes de um bico de Bunsen. Abra totalmente a torneira de gás e acenda o bico de Bunsen. Gire o anel inferior de um lado para outro e observe as modificações ocorridas na chama Gire o anel até obter uma chama azul. Coloque a cabeça de um palito de fósforo já usado nas diferentes regiões da chama. Faça o mesmo com um palito de fósforo aceso. Descreva o que observou. Umedeça a ponta de um “clips” na solução do metal a analisar e toque-o na lateral da chama azul do bico de Bunsen. Verifique a cor que a chama adquire e anote. Se houver dúvida quanto à cor, repita o teste quantas vezes for necessário. Lembrando sempre que, a cada teste, o “clips” deve ser limpo em uma solução diluída de HCl. Ao final, reúna os resultados de seus testes em uma tabela como a que segue: Sal Analisado Metal Presente Cor da Chama Ao concluir a tabela com todos os sais, faça o teste com a “solução problema” a fim de identificar o metal presente. 5. QUESTIONÁRIO i. O que é bico de Bunsen? ii. Qual a função do anel inferior do bico de Bunsen? iii. Faça um comentário sobre as 3 zonas da chama de um bico de Bunsen. iv. Qual a composição do gás de cozinha? E do GLP? v. Em que se fundamenta o teste da chama? vi. O teste da chama pode ser aplicado a todos os metais? vii. Parte da iluminação de Manaus é feita com lâmpadas de vapor de sódio. Por que elas apresentam coloração amarela? viii. Qual a diferença entre “espectro eletromagnético” e “espectro atômico”?