Métodos de Purificação da Água e Obtenção e Propriedades do Peróxido de Hidrogênio - IFRJ (inorgânica)

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia.
Disciplina: Inorgânica I
Professor Diego Lopes
Turma: MAM 231 	
			 Relatório Avaliativo G2/2014
 Métodos de Purificação da Água e Obtenção e Propriedades do Peróxido
de Hidrogênio
ALUNAS: Letícia Silva do Nascimento
 Maria Carolina Moreira de Lima
 Ruth Osório de Lima
Rio de Janeiro, Outubro/2014
Resultados e Discussão
Métodos de Purificação da Água
1) Purificação por Coagulação e Desinfecção – Processo Químico
Após a adição de sulfato de alumínio e hidróxido de sódio, deixou-se o bécher em repouso por aproximadamente 15min. Ao decorrer do tempo, notou-se a precipitação de um sólido gelatinoso amarronzado. O produto gelatinoso é resultado da reação:
Tabela 1. Formação do produto gelatinoso
	3 NaOH(aq) + Al2(SO4)3(aq) + 3 H2O → 3 NaSO4(aq) + 2 Al(OH)3(s) + 3 H+(aq)
Os íons H+ livres no meio pela reação acima são neutralizados pela hidroxila provinda do hidróxido de sódio em grande quantidade presente, deixando a solução com caráter neutro. A base resultante é gelatinosa e insolúvel e incorpora-se ao material orgânico presente na água, formando moléculas grandes que, por serem mais densas que a agua, precipitam no fundo do recipiente, se separando do sobrenadante, sendo esse processo denominado decantação.
A partir desta separação, é feito o processo de filtragem, feito com o sobrenadante, que é a parte menos densa da solução e neste caso, possui menos impurezas, já que estas se acumulam no fundo do recipiente. 
Com a filtragem, nota-se que a água já está incolor, no entanto, esse processo não é eficiente para deixar a água potável, pois ele não elimina os microrganismos presentes no meio. Para que a água finalmente se torne própria para o consumo, adiciona-se hipoclorito de cálcio e hipoclorito de sódio, que têm a função de eliminar esses microrganismos que podem estar presentes na água prejudiciais à saúde.
2) Identificação e Remoção da Dureza – Processo para fins industriais
A dureza da água significa a presença de íons que, ao reagir com o sal orgânico, vulgo sabão, formam compostos poucos solúveis, e assim não há formação de espuma. A dureza pode ser permanente, composta pelos cátions Mg2+ ou Ca2+. A água também pode ter uma dureza temporária, composta pela presença de íons carbonato.
Adicionou-se solução alcoólica de sabão nos tubos A,B,C, e D, após agitar os tubos, notou-se que apenas no tubo A houve formação de espuma, indicando ser a água mole. 
 Para a identificação do tubo contendo agua dura, aqueceu-se os tubos B,C e D. Observou-se que os tubos B e D turvavam indicando a dureza temporária; Enquanto o tubo contendo a solução C manteve seu aspecto inicial, indicando a dureza permanente.
A dureza temporária ocorre porque o ânion carbonato, ao realizar hidrólise, se decompõe liberando gás e água.
Remoção da dureza:
Os ânions carbonato ou fosfato presentes nas soluções, reagem com os cátions magnésio e cálcio segundo as reações:
Tabela 2. Reações dos sais com o cátion Mg2+
	Mg2+(aq) + Na2CO3(aq) → 2Na+(aq) + MgCO3(s)
	3Mg2+(aq) + 2Na3PO4(aq) → 6Na+(aq) + Mg3(PO4)2(s)
 Tabela 3. Reação dos sais com o cátion Ca2+
	Ca+2(aq) + Na2CO3(aq) → 2Na+(aq) + CaCO3(s)
	3Ca2+(aq) + 2Na3PO4(aq) → 6Na +(aq) + Ca3(PO4)2(s)
Essas reações indicam o processo de amolecimento da água, esse procedimento é chamado de método da troca iônica. Nessa troca, os íons magnésio e cálcio que são mais reativos do que o sódio o deslocam, assim há a formação dos sólidos insolúveis em água. Assim, para retirar esses sólidos basta realizar uma ou mais filtragens. Substituir os íons magnésio e cálcio é necessário para a saúde das pessoas, além disso, o excesso de cálcio pode causar o entupimento em tubulações e máquinas, de uso industrial e doméstico, por isso o ideal é que se substitua esse íons por sódio ou outro cátion não prejudicial, nesse caso foi utilizado o fosfato ou carbonato de sódio, entretanto também poderia ser utilizado hidróxido de sódio (NaOH), carbonato de sódio (Na2CO3), fosfato de sódio (Na3PO4) ou sulfato de alumínio (Al2(SO4)3). (Fontes: LEE, J.D . Química Inorgânica não tão concisa. – Edgard Blucher 1999 / QUAGLIANO, J.V. – Química 3.ed. 2001)
Obtenção e Propriedades do Peróxido de Hidrogênio
1) Propriedades: 
1.1 – Ação oxidante:
a) Observou-se com após a adição de iodeto de potássio (KI) à solução de peróxido de hidrogênio, a solução mantem sua coloração amarelado próprio do KI e há uma liberação gasosa constante pela seguinte reação, 
Tabela 4. Reações de catálise do H2O2
	KI (s) → K+(aq.) + I(aq)
	H2O2 (aq) + I-(aq) → H2O+ IO-(aq)
	H2O2(aq)+ IO-(aq) → H2O(g) ↑ + O2(g) ↑ + I-(aq)
Como pode-se observar, o gás que liberado é o próprio oxigênio. O tubo de ensaio apresentou pequenas bolhas em seu corpo. O iodeto de potássio é um catalisador, acelerando a decomposição do peróxido de hidrogênio em água e gás oxigênio. Adicionar um catalisador a esta substância torna a reação tão exotérmica a ponto de condensar água, como ocorreu no experimento, havendo gotículas de água em torno do interior do tubo de ensaio. (Fonte: VOGUEL, A. Química Analítica Quantitativa  5ª ed, Gimeno, A. (tradutor), Ed. Mestre Jou, São Paulo, 1981)
b) Na reação do cloreto de cromo com 2 gotas de hidróxido de sódio (NaOH), observou-se a formação de um precipitado da mesma cor que cloreto de cromo- verde musgo. Com a adição de mais um pouco de NaOH – mais 2 gotas-, este precipitado foi dissolvido. Quando é gotejado peróxido de hidrogênio, a solução assume pouco a pouco um tom amarelado, indo de um tom 
marrom inicial (1 gota) para amarelo (12 gotas), indicando a formação de íons cromato (CrO42-).
 
Tabela 5. Reação de oxidação do cromo.
	Cr3+(aq) + 3OH-(aq) ⇌ Cr(OH)3(s) ↓
	Cr(OH)3(s) + OH-(aq) ⇌ Cr(OH)4-(aq) 
	2Cr(OH)4-(aq) + 3H2O2(aq) + 2OH-(aq) ⇌ 2CrO42-(aq) + 8H2O
Pôde-se observar a reação pela mudança da cor de laranja para verde. O cromo perde elétrons, passando da carga trivalente (3+) para hexavalente (6+), isto é, se oxida, enquanto o oxigênio, que era do peróxido se reduz ao formar a água e ao formar o óxido, comprova-se então a eficiência do peróxido de hidrogênio como agente oxidante. (Fonte: VOGUEL, A. Química Analítica Quantitativa  5ª ed, Gimeno, A. (tradutor), Ed. Mestre Jou, São Paulo, 1981)
1.2- Ação redutora:
a) Ao reagir permanganato de potássio (KMnO4) -roxo, ácido sulfúrico (H2SO4) –incolor- e peróxido de hidrogênio -incolor-, obtêm-se uma solução rosa pálido quase incolor.
 Tabela 6. Reação da redução do Mn2+
	2MnO4-(aq) + 5H2O2 + 6H+(aq) → 2Mn2+(aq) + SO2(g) ↑ + 8H2O
Pôde-se observar a reação pela mudança da cor de violeta para rosa quase incolor. O manganês ganha elétrons, passando da carga heptavalente (7+) para bivalente (2+), isto é, se reduz. Comprova-se então a eficiência do peróxido de hidrogênio também como agente redutor, além disso o manganês é um bom agente oxidante, contribuindo para o resultado da reação. (Fonte: VOGUEL, A. Química Analítica Quantitativa  5ª ed, Gimeno, A. (tradutor), Ed. Mestre Jou, São Paulo, 1981)
b) Na reação entre ferricianeto de potássio, que possui coloração amarelo escuro, cloreto férrico, de coloração amarelo claro, e peróxido de hidrogênio, observou-se que a solução formada assume coloração esverdeada. 
Nesta reação, o peróxido de hidrogênio reduz o hexacianoferrato (III) a (II) de acordo com a reação.
Tabela 7. Reação do formação do Hexacianoferrato (II) de ferro (III)
	2[Fe(CN)6]3-(aq) + H2O2 (aq) ⇌ [Fe(CN)6]4-(aq) + 2H+(aq) + O2(g) ↑
	3[Fe(CN)6]4-(aq) + 4Fe3+(aq) ⇌ Fe4[Fe(CN)6]3(s) ↓
O hexacianoferrato (II) de ferro (III) é um precipitado de cor azul marinho forte, o sal é vulgarmente conhecido como azul da Prússia, sendo extremamente insolúvel em água. (Fonte: VOGUEL, A. Química Analítica Quantitativa  5ª ed, Gimeno,A. (tradutor), Ed. Mestre Jou, São Paulo, 1981)
Bibliografia
VOGUEL, A. Química Analítica Quantitativa  5ª ed, Gimeno, A. (tradutor), Ed. Mestre Jou, São Paulo, 1981
LEE, J.D . Química Inorgânica não tão concisa. – Edgard Blucher 1999
QUAGLIANO, J.V. – Química 3.ed. 2001 
RUSSEL, J. B. Química Geral. Tradução de Márcia Guekezian. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994. Vol. 2.
Wikipédia http://en.wikipedia.org/wiki/Prussian_blue
Objetos Educacionais, MEC http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/15487/Decomposicao%20do%20peroxido%20de%20hidrogenio.pdf?sequence=1