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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas Ana Luiza Nascimento Silva Letícia Santos Batista de Melo Nathan Peroni Alves Thaysa Cristina Melo Silva Experimento nº: 02 Uso do bico de Bunsen e teste de chama Prof. Edu Barbosa Arruda Disciplina: Laboratório de Química Uberaba - MG 12/09/2016 Ana Luiza Nascimento Silva Letícia Santos Batista de Melo Nathan Peroni Alves Thaysa Cristina Melo Silva Experimento nº: 02 Uso do bico de Bunsen e teste de chama Relatório Científico apresentado com fins avaliativos à disciplina de Laboratório de Química, da Universidade Federal do Triângulo Mineiro. Professor: Edu Barbosa Arruda Uberaba - MG 12/09/2016 1. INTRODUÇÃO Entende-se por calor como a energia em trânsito que é transferida de um corpo mais quente para um corpo frio. Essa forma de energia permite o aumento da energia cinética das moléculas ou átomos componentes de determinada substância. A temperatura é a unidade que mede o aumento — ou redução— da energia cinética. Ela permite que a velocidade das reações químicas sejam aceleradas, pois seu aumento propicia maior agitação das partículas fazendo com que a probabilidade de as mesmas sofrerem colisões favoráveis à reação cresça. As principais unidades de medida da temperatura são a escala Celsius (°C) e a escala Fahrenheit (°F). O uso da chama é um dos métodos de se transferir calor à uma substância. Quando esta recebe uma quantidade de energia os elétrons da camada de valência dos átomos absorvem-na e passam para um nível mais excitado de energia. O retorno dos elétrons ao estado fundamental causa uma liberação de energia na forma de fóton de luz, cujo comprimento de onda é característico de cada elemento, e a cor resultante é utilizada para identificá-lo. É neste fato que o teste de chama se baseia. 2. OBJETIVOS Manusear corretamente o Bico de Bunsen, estudar o comportamento da água quando submetida a aquecimento e identificar alguns metais alcalinos e alcalinos terrosos pela cor emitida na chama de um bico de gás. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1 MATERIAIS Para o seguinte experimento foram utilizados os seguintes materiais: Bico de Bunsen Béquer de 250 mL Água destilada Termômetro (-10°C a 110°C) Tripé Tela de amianto Suporte universal Cronômetro Frasco borrifador Soluções aquosas de LiCl, NaCl, KCl, CaCl2, SrCl2. 3.2 MÉTODOS 3.2.1 Uso do bico de Bunsen Na primeira fase do experimento, o objetivo principal era manusear corretamente o bico de Bunsen. Para isso, a válvula do distribuidor foi aberta cuidadosamente, e próximo ao distribuidor colocou-se um palito de fósforo, para que o bico fosse aceso. A altura da chama foi ajustada ao abrir e fechar a válvula de controle de gás. Já válvula de controle da entrada de oxigênio foi utilizada para alterar a combustão da chama, que passou de incompleta (chama laranja com menor teor de oxigênio), para completa (chama azul com maior teor de oxigênio). 3.2.1.1 Aquecimento da água Nessa etapa, o objetivo era avaliar como a temperatura da água varia com o tempo durante seu aquecimento. Para isso, adicionou-se 150 mL de água destilada ao béquer, que foi colocado sobre a tela de amianto. Adaptou-se uma garra para que fosse possível posicionar o termômetro dentro do béquer de forma correta, evitando que ele tocasse as bordas e o fundo do objeto. Houve uma abertura da válvula de oxigênio, de modo a obter a chama azul. A partir de então, foi utilizado um cronômetro, que serviu de base para que a cada intervalo de 2 minutos a temperatura fosse medida, até que ela ficasse constante. Os resultados obtidos foram os seguintes: Tabela 1 - Temperatura da água em função do tempo Tempo/min Temperatura/°C 0 30 2 33 4 48 6 60 8 70 10 80 12 88 14 92 16 94 18 95 20 95 Esses resultados podem ser expressos na forma gráfica, como o que se segue: Gráfico 1: Variação da temperatura em função do tempo 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Te m p er at u ra /° C Tempo/min Temperatura x Tempo Caso houvesse aumento na quantidade de água, a curva obtida sofreria alteração no eixo x, pois mais tempo seria necessário para se atingir o grau energético para que a água entre em ebulição. Isso pode ser visualizado nas fórmulas a seguir, nas quais o aumento do número de mols/aumento da massa da substância é diretamente proporcional ao aumento da temperatura. 𝑃. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑇 𝑄 = 𝑚𝑐∆𝑇 3.2.2 Teste de chama Na segunda etapa do experimento 02, foram borrifadas na zona oxidante da chama do bico de Bunsen cada uma das soluções citadas anteriormente, na parte de materiais utilizados. Para efetuar os cálculos pedidos, foi necessário observar a cor da chama logo após a aplicação da solução, pois, dessa forma, era possível estimar o comprimento de onda do fóton e o ∆E estimado da transição. Solução Átomo que se excita Cor observada na chama 𝝀 estimado do fóton (nm) ∆E aproximado da transição LiCl Li+ Vermelho 617-780 0,03 × 10−17 NaCl Na+ Laranja amarelado 580-587 0,03 × 10−17 KCl K+ Violeta 400-465 0,05 × 10−17 CaCl2 Ca 2+ Laranja avermelhado 597-617 0,03 × 10−17 SrCl2 Sr 2+ Laranja fluorescente 587-597 0,03 × 10−17 4. CONCLUSÕES Os resultados obtidos através do experimento foram aceitáveis. Nas duas fases foi possível observar a influência da temperatura nas substâncias químicas: na água destilada ela propiciou a mudança de estado físico, no caso do líquido para o gasoso (ebulição); nas soluções o fornecimento de calor através da chama, e consequente aumento da temperatura, fez com que os elétrons das substâncias liberassem energia em forma de fótons de luz com comprimentos de onda diferentes. Através das diferentes cores emitidas foi possível também identificar cada substância utilizada na experiência. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 - http://super.abril.com.br/. Acesso em: 17 set. 2016. 2 - http://manualdaquimica.uol.com.br/. Acesso em: 17 set. 2016. ALVES DE SOUZA, Líria. Calor e Temperatura. Disponível em < http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/>. Acesso em 17 set 2016. ROCHA VARGAS FOGAÇA, Jennifer. Temperatura e velocidade das reações. Disponível em < http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/>. Acesso em 17 set 2016 http://super.abril.com.br/ http://manualdaquimica.uol.com.br/ http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/ http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/ ANEXO – Questionário 1) Qual a função do anel no bico de Bunsen? A função do anel no bico de Bunsen é regular a entrada de oxigênio, de modo a alterar a combustão. 2) Em que situação o combustível é queimado totalmente? O combustível é queimado totalmente quando o anel do bico de Bunsen está aberto, permitindo a entrada de oxigênio, dando início à combustão completa. 3) Descreva os fenômenos responsáveis pelo aparecimento de cor característica quando os sais estudados são levados à chama. Alguns materiais podem emitir luz quando excitados. Isso ocorre quando os elétrons dos átomos absorvem energia e passam para níveis externos (maior energia), e ao retornar para os níveis de origem (menor energia), liberam a energia absorvida na forma de um fóton de luz. Temos então a luminescência, como o fenômeno é chamado. 4) Qual a explicação que se dá para as diferenças de cores características dos vários sais estudados? A explicação para diferentes cores é a presença de diferentes sais, que possuem cátions distintos. 5) O teste de chama pode ser usado para a identificação dequalquer cátion? Por quê? Não. Alguns metais podem difundir a mesma cor entre si, ou a cor da chama, não sendo possível identificá-los através deste teste. Além disso, só é possível observar, através desse teste, colorações dentro do espectro de luz visível. 6) Como o modelo atômico de Bohr pode ser usado para explicar esses resultados? De acordo com o modelo de Bohr, os elétrons adquirem energia ao se movimentarem para níveis mais externos da eletrosfera (ficam excitados), e, ao retornarem aos níveis mais internos, liberam essa energia em forma de fóton de luz, produzindo o efeito de luminescência.
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