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UNIVERSIDADE DE UBERABA IGOR GUILHERME CARVALHO – 1130983 DETERMINAÇÃO GASOMÉTRICA DE PUREZA DO CARBONATO DE SÓDIO ARAXÁ/MG SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................1 1.1. DETERMINAÇÃO GASOMÉTRICA DE PUREZA DO CARBONATO DE SÓDIO ..............................1 OBEJTIVO ..........................................................................................................................................1 MATERIAIS E MÉTODOS: ..................................................................................................................1 RESULTADOS E DISCURSÕES ............................................................................................................3 2. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................7 2.1. DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR DO MAGNÉSIO ATRAVÉS DO DESLOCAMENTO DE GÁS 7 OBEJTIVO ..........................................................................................................................................7 MATERIAIS E MÉTODOS: ..................................................................................................................7 RESULTADOS E DISCURSÕES ............................................................................................................9 3. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 13 3.1. ENTALPIA DE DECOMPOSIÇÃO DA ÁGUA OXIGENADA ......................................................... 13 OBEJTIVO ....................................................................................................................................... 13 MATERIAIS E MÉTODOS: ............................................................................................................... 14 MATERIAIS: ........................................................................................ Error! Bookmark not defined. 4. CONCLUSÃO GERAL ....................................................................................................................... 18 5. REFERÊNCIAS ................................................................................................................................. 18 1 1. INTRODUÇÃO 1.1. DETERMINAÇÃO GASOMÉTRICA DE PUREZA DO CARBONATO DE SÓDIO A gasometria é uma aplicação da teoria dos gases ideais. Algumas substâncias, quando dissolvidas em meio ácido, liberam gás. São exemplos de gasometria a troca gasosa de oxigênio e gás carbônico nos pulmões, o uso dos aerossóis e os gases anestésicos. Na ciência, a análise gasométrica pode ser utilizada para determinar a pureza de certa substância, como exemplo a pureza do Na2CO3, desprendendo como um dos produtos o gás carbônico. Na3CO3(s) + 2 HCl (aq) → 2 NaCl (aq) + CO2(g) + H2O(l) Dessa forma, sabendo a massa de uma determinada substância, pode -se determinar a quantidade de produto formando, e, assim, calcular a quantidade de substância presente na amostra. OBEJTIVO • Usar experimentalmente a equação de um gás ideal. • Determinar a pureza do (Na2CO3), a partir do volume liberado de CO2. • Praticar o uso de tabelas. MATERIAIS E MÉTODOS: MATERIAIS: • Filme plástico; • Becker de 1L; • Proveta; • Garra suporte universal; • Kitassato acoplado a uma mangueira com um cano na ponta; • Rolha; • Pissete; • Balança analítica Denver Instrument XP 1500; 2 • Papel toalha; • Vidro relógio; • Termômetro digital com sensor externo; • Ácido clorídrico (HCl) 6 Molar; • Carbonato de sódio (Na2CO3); • Água destilada. MÉTODO: • Encheu-se o Becker com água; • Com o auxilio de um pissete, encheu-se também a proveta com água até derramar; • Utilizou-se um filme plástico na boca da proveta, vedando-a; • Retirou-se o pé da proveta; • Virou-se a proveta vedada dentro do Becker com água; • Ainda com a boca da proveta submergida na água retirou-se o filme plástico; • Utilizou-se a garra suporte universal para fixar a proveta dentro do Becker com água; • Colocou-se sobre a balança o vidro relógio e um papel toalha sobre o vidro relógio, tarou-se; • Pesou-se 0,321 g de carbonato de sódio; • Colocou-se 20 ml de ácido clorídrico no Kitassato; • Embrulhou-se o carbonato de sódio no papel toalha; • Colocou-se a ponta do cano acoplado a mangueira do Kitassato dentro da proveta; • Jogou-se o embrulho contendo carbonato de sódio dentro do Kitassato com ácido clorídrico; • Tampou-se com uma rolha o Kitassato e o agitou-se levemente; • Após terminada a reação, retirou-se o cano de dentro da proveta, e posteriormente, abaixou-se a proveta ao nível da água e aguardou-se alguns minutos; • Anotou-se o volume de gás produzido para proceder-se aos cálculos. 3 RESULTADOS E DISCURSÕES • Foi tomado muito cuidado ao colocar a água na proveta e na montagem do equipamento, visando a não formação de bolhas de ar na mesma, para isso utilizou-se um filme plástico para transpor a vidraria para dentro do Becker, evitando também a perca de água durante da transição; • Embrulhou-se o carbonato de sódio em papel toalha para que desse tempo de colocá-lo dentro do Kitassato e tampar antes que começasse a reação com produção de gás; • Depois de agitar o Kitassato observou-se uma aceleração na reação dentro do mesmo, seguido de uma produção de gás carbônico dentro da proveta; • Aguardou-se alguns minutos para que entre em equilíbrio a pressão do gás CO2 dentro da proveta e a pressão da água; • Utilizando-se a graduação da proveta foi possível quantificar a quantidade de gás produzido, reação que gerou 35 ml de CO2; • Foi necessário colher certas informações, como a pressão atmosférica da cidade e temperatura do ambiente, P= 695 mmHg e T= 305 K; • Partindo do principio de que a pressão externa é igual a pressão interna em um sistema, sendo assim, a pressão externa nada mais é que a pressão atmosférica e a pressão interna é a pressão do sistema (que seria uma soma da pressão de CO2 e a pressão de vapor da água), foi possível calcular a pressão de CO2 do sistema; • Utilizando a tabela da apostila referente a pressão do vapor de água e as informações anteriormente colhidas, foi possível determinar a pressão da água, PH2O = 35,663 mmHg; • Usando a formula dos gases ideais é possível determinar o número de mols da reação; • Procederam-se os seguintes cálculos: 4 Patm = PCO2 + PH2O 695 = PCO2 + 35,663 PCO2= 659, 33 mmHg P x V= n x R xT 659,33 x 0,035 = n x 62,3637 x 305 𝑛 = 659,33 x 0,035 62,3637 𝑥 305 𝑛 = 1,21𝑥 10-3 mol de CO2 • Após efetuar os cálculos analisou-se a estequiometria da reação para efetuar o calculo de pureza do Na2CO3: Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O • Para se produzir 1 mol de CO2 é necessário 1 mol de Na2CO3, ou seja, se eu tenho 1,21 x 10 -3 mols de CO2 eu precisarei ter 1,21x 10-3 mols de Na2CO3. 1 mol de Na2CO3 ----------------- 106 g 1,21x 10-3 mols de Na2CO3 ------------- x X= 0,1283 g de Na2CO3 0,321 g de Na2CO3 --------------- 100% 0,1283g de Na2CO3 --------------- x X= 39,97 % • Aproximadamente, 40% da amostra inicial é de carbonato de sódio, ou seja, a pureza da substancia é de 40%. 5 CONCLUSÃO Com o uso da equação geral dos gases pode-se observar que reação da amostra de Na2CO3 com HCl é constituída por uma porcentagem de 63% de Na2CO3. Esse resultado foi obtido a partir da medida do volume do gás CO2 liberado durante a reação química. REFERÊNCIAS Química: A ciência central. T. L.Brown et al. - Pearson Bons estudos. Química Analítica qualitativa e quantitativa - CRUZ, S. F. et al.. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2011. HTTPS://www.revistasauda.pt>saudeAZ 6 UNIVERSIDADE DE UBERABA IGOR GUILHERME CARVALHO – 1130983 EXPERIMENTO: DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR DO MAGNÉSIO ATRAVÉS DE DESLOCAMENTO DE GÁS ARAXÁ/MG 7 2. INTRODUÇÃO • DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR DO MAGNÉSIO ATRAVÉS DO DESLOCAMENTO DE GÁS A análise gasométrica é um técnica que pode ser utilizada em qualquer reação química que se desprende gás. Dessa forma, pode –se determinar a massa molar de uma determinada substância. Os metais alcalinos e alcalinos terrosos, quando em contato com ácido forte, por exemplo HCl(aq) de concentração conhecida, libera uma certa quantidade de gás hidrogênio (H2), como um dos produtos. Para o Mg(s) segue a reação química: Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g) A partir da equação dos gases ideais : P V = n R T , n = PV / RT , é possível determinar o número de mols do gás formado no experimento, e, assim, encontrar o número de mols do metal em estudo (Mg). n= m / M OBEJTIVO • Determinar a massa molar do magnésio. • Praticar o uso de tabelas de comparação. • Usar experimentalmente a equação dos gases ideais. MATERIAIS E MÉTODOS: MATERIAIS: • Fita de magnésio; • Papel manteiga; • Tesoura; • Balança analítica Denver Instrument XP 1500; • Ácido clorídrico (HCl) 6 Molar; • Termômetro; • Proveta; • Garra suporte universal; 8 • Kitassato acoplado a uma mangueira com um cano na ponta; • Rolha; • Pissete; • Água destilada. • Filme plástico. • Fita veda rosca. MÉTODO: • Colocou-se o papel manteiga sobre uma balança analítica e tarou- se; • Com a tesoura, cortou-se alguns pedaços de fita de magnésio e as colocou uma a uma sob a balança, pesou-se 0,070 g e anotou-se; • Enrolou-se a massa de magnésio no papel manteiga como se fosse uma bala; • Preencheu-se um Becker de 1000 ml com água até a marca de 600 ml; • Encheu–se uma proveta de 100 ml com água até transbordar, tomando cuidado para não haver bolhas de ar no interior da proveta. • Vedou-se a boca da proveta com filme plástico e a introduziu invertida no Becker com água; • Ainda com a boca da proveta submergida na água retirou-se o filme plástico; • Utilizou-se a garra suporte universal para fixar a proveta dentro do Becker com água; • Retirou-se o pé da proveta; • Colocou-se a ponta do cano acoplado a mangueira do Kitassato dentro da proveta; • Abaixou-se a proveta para travar a ponta do cano dentro da mesma; • Mediu-se 40 ml de solução de HCl a 6 molar em uma proveta e, em seguida, transferiu-sea solução para o Kitassato; • Vedou-se a rolha com fita veda roscas; • Colocou-se a “balinha” de magnésio dentro do Kitassato contendo HCl, fechou-se rapidamente o Kitassato; • Agitou-se a levemente a solução do Kitassato; 9 • Observou-se a reação ocorrida e consequentemente a expulsão de água no interior da proveta pelo gás; • Igualou-se a altura da água do lado de dentro da proveta com a altura da água do lado de fora da mesma, levantando-a, fixou-se a mesma novamente com a garra suporte universal e retirou-se o cano de dentro do Becker; • Colocou-se um termômetro dentro do Becker com água, aguardou- se alguns minutos, retirou-se e observou-se a sua temperatura e anotou a mesma; • Verificou-se o volume de gás dentro da proveta, anotou-se o volume do gás produzido para proceder-se aos cálculos. RESULTADOS E DISCURSÕES • Tomou-se bastante cuidado ao colocar água na proveta, pois a geração de bolhas interferiria no resultado, por isso colocou-se água até transbordar, utilizou-se um filme plástico para transpor a vidraria dentro do Becker evitando assim a perca de água durante do procedimento; • Ao colocar a proveta dentro do Becker com água é importante verificar se ele contém bolhas de ar, caso contenha é necessário retirá-la do sistema e repetir o procedimento para encher e virar dentro do Becker novamente; • É importante também verificar se a mangueira do Kitassato não tem nenhum furo e verificar também a rolha se ela não tem nenhuma fissura ou furo que facilite o escape de gás, por isso é importante garantir o não escape de gás, vedando a rolha com fita veda rosca; • Ao agitar-se o Kitassato observou-se uma aceleração na reação dentro do mesmo, seguido de uma produção de gás hidrogênio dentro da proveta; • Após terminada a reação é de extrema importância igualar a altura da água do lado de fora da proveta com a água do lado de dentro isso é importante para que a pressão do sistema entre em equilíbrio com a pressão interna da água; • Utilizando-se a graduação da proveta foi possível quantificar a quantidade de gás produzido, a reação gerou 82ml de H2; • Foi necessário colher também certas informações para se iniciar os cálculos, como a pressão atmosférica da cidade, que é de 0,98 atm, temperatura da água utilizada, 25ºC e volume de gás produzido, 82ml; 10 • Partindo do mesmo princípio da pratica anterior, onde a pressão atmosférica é igual a pressão do H2 somado a pressão do vapor de água e utilizando a tabela abaixo, deu-se início os cálculos; Temperatura Pressão Vapor de Água (mmHg) 24 22,377 25 23,756 26 25,209 27 26,739 PH2O: 23,756 mmHg 1 atm ----------------- 760 mmHg X ------------------------ 23,756 mmHg X= 0,031 atm Patm = PH2+ PH2O 0,98 = PH2 + 0,031 PH2= 0,95atm T= 25ºC + 273 = 298K V= 82ml÷1000 = 0,082L P x V= n x R x T 0,95x0,082 = nx0,082x 298 0,0779= n x 24,436 𝑛 = 0,0779 24,436 n= 0,0032 mols de H2 Mg(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(aq)+ H2(g) • Para cada 1mol de Mg eu formo 1 mol de H2: 𝑛 = m MM 0,0032 = 0,070 MM 𝑀𝑀 = 21,875𝑔/𝑚𝑜𝑙 11 CONCLUSÃO No experimento da determinação da massa molar do metal magnésio, foi observado que mesmo diante de possíveis erros que poderiam mascarar o resultado, tais como: má vedação no kitassato, escape de gás, erros analíticos, balança com erro de calibração, fita de magnésio impura, foi possível chegar com boa precisão na massa molar do metal magnésio. REFERÊNCIAS Química: A ciência central. T. L. Brown et al. - Pearson Bons estudos. Química Analítica qualitativa e quantitativa - CRUZ, S. F. et al.. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2011. HTTPS://www.revistasauda.pt>saudeAZ 12 UNIVERSIDADE DE UBERABA IGOR GUILHERME CARVALHO – 1130983 ENTALPIA DE DECOMPOSIÇÃO DA ÁGUA OXIGENADA ARAXÁ/MG 13 3. INTRODUÇÃO 3.1. ENTALPIA DE DECOMPOSIÇÃO DA ÁGUA OXIGENADA Em uma reação química, pode haver liberação de energia (exotérmica) ou, absorção de energia (endotérmica). São exemplos de processos exotérmicos, as reações de neutralização entre um ácido e uma base e, também, reações de combustão como a queima de uma substância. As reações endotérmicas, que precisam de uma fonte para dar sequência, podem ser observadas como no exemplo, quando os sais NH4Cl e KNO3 são dissolvidos em água. Nesse caso, as soluções desses sais irão ter uma diminuição de temperatura, resfriando. NH4Cls + H2Ol <—-> NH4OH (aq) + H+(aq)+ Cl-(aq) KNO3 + H2Ol <—→ K+(aq) + NO-3 (aq) Algumas reações químicas podem ser aceleradas com a presença de um catalisador . O catalisador é uma substância que não participa da reação química, mas, apenas acelera a reação. Um exemplo de catalisador Fe(NO3)3 na decomposição do H2O2.. 2H2O2 + Fe(NO3)3 <—→2 H2Ol + O2(g) Sabendo a variação da temperatura durante esse processo, em um calorímetro, pode -se calcular o valor da variação de entalpia ΔH (decomposição) da (H2O2). OBEJTIVO • Determinar a capacidade calorífica de um calorímetro. • Determinar o ΔH da reação de decomposição do H2O2. • Praticar o uso de tabelas. 14 MATERIAIS E MÉTODOS: MATERIAIS: • Ácido clorídrico (HCl) 1mol/L; • Hidróxido de sódio (NaOH) 1mol/L; • Garrafa térmica com o centro da tampa furada; • Termômetro; • Provetas de 100ml; • 1 proveta de 250 ml; • Fita veda rosca; • Densímetro. • Água oxigenada (H2O2) 0,9mol/L; • Nitrato ferroso Fe (NO3)3 1mol/L; MÉTODO: 1a parte • Acrescentou–se 100 ml de solução aquosa de HCl de concentração conhecida em uma proveta de 100 ml, e, em seguida, essa medida introduzida em um calorímetro. Deixou- se sistema foi deixado em repouso até que a temperatura se estabilizasse, e, a temperatura foi anotada (240). • Em seguida, mediu–se 105 ml de solução aquosa de NaOH, e a mesma introduzida no calorímetro juntamente com a solução de HCl. • Agitou-se e, em seguida deixado em repouso afim de adquirir equilíbrio térmico. A temperatura foi então medida e anotada (280). • O conteúdo do interior do calorímetro foi transferido para uma proveta de 250 ml e, sua densidade medida com o auxílio de um densímetro. Anotou– se a densidade (1,01 g/ml). 15 2a parte • Lavou–se o calorímetro com água em excesso e, em seguida mediu–se 100 ml de H2O2 0,1mol/l, colocou se a solução no interior do calorímetro e deixou –se que a temperatura se estabilizasse, anotando a mesma(230). . • Mediu–se 100 ml de solução aquosa de Fe(NO3)3 0,1 mol/l com o auxílio de uma proveta de 100 ml e, em seguida introduziu o mesmo no calorímetro. Deixou–se o sistema em repouso por 4 minutos até que a temperatura se estabilizasse. Anotou–se a temperatura (240). RESULTADOS E DISCURSÕES 1ª parte: • Conhecendo-se a entalpia da reação de neutralização do hidróxido de sódio podemos determinar o calor da reação; • Ao enrolar a fita veda rosca no termômetro garantiu-se que não haja interferência entre a vizinhança e o sistema; • Para que a reação aconteça 100% colocou-se 5 ml de NaOH em excesso; • Sabendo-se as temperaturas inicial (24ºC) e final (30ºC) é possível determinar a variação de temperatura; • Para descobrir a densidade da solução, transferiu-se a solução para uma proveta de 250 ml e utilizou-se o densímetro, girando-o para que ele não agarre nas paredes da proveta, se ele agarrar nas paredes da proveta isso dificultará na leitura; • Sabendo-se a densidade (1,02 g/ml) da reação é possível determinar o calor especifico da solução, utilizando a tabela abaixo: SOLUÇÃO DE NaCl Densidade (g/ml) Calor especifico (cal/g ºC) 1,08 0,91 1,04 0,93 1,02 0,96 1,01 0,98 16 • Todas essas informações: a variação de temperatura, a densidade da solução, juntamente com o volume da solução (230ml), é que nos ajudam a determinar o calor da solução, o que nos auxiliará na determinação do calor do calorímetro; • Iniciou-se os cálculos: HCl + NaOH → NaCl + H2O ∆H= -57 KJ/mol 1mol ------------------- 1000ml X ------------------------ 100ml X= 0,1 mol Qreação= n x ∆H Qreação= 0,1 x (-57) Qreação= -5,7 KJ Qsolução= d x v x C x ∆T Qsolução= 1,02 x 230 x 0,96 x (30-24) Qsolução= 1,02 x 230x 0,96 x 6 Qsolução= 1351,3 cal 1 cal ----------------------0,004184 KJ 1351,3 cal --------------- x X= 5,65 KJ Qreação= Qsolução + Qcalorímetro -5,7 = 5,65 + Qcalorímetro Qcalorímetro= -11,35 KJ Qcalorímetro= C x ∆T -11,35 = C x -6 𝐶 = −11,35 −6 C = 1,9 KJ /ºC 17 2ª parte: • O procedimento na segunda fase da pratica é a mesma da primeira fase, a temperatura inicial da solução foi de 25 ºC e a final foi de 26ºC. • A reação de decomposição da água oxigenada é muito lenta então utiliza-se o nitrato ferroso como catalizador, acelerando a reação • Não é necessário a utilização do densímetro porque como toda a água oxigenada é decomposta em água, utiliza-se então a densidade da água, d= 1g/ml e o calor especifico da água, C= 4,184 J/g ºC; • Sabendo-se todas essas informações, iniciou-se os cálculos: 2H2O2 → 2H2O + O2∆H= ? Qcalorímetro= C x ∆T Qcalorímetro= 1,9 x (-1) Qcalorímetro= -1,9 KJ Qsolução= d x v x C x ∆T Qsolução= 1 x 202 x 4,184 x 1 Qsolução= 845,2 J Qsolução= 0,845 KJ Qreação= Qsolução + Qcalorímetro Qreação= 0,845+ (-1,9) Qreação= -1,055 KJ 0,9 mol -------------------- 1000ml X ---------------------- 100ml X= 0,09 mol de H2O2 18 ∆H = Qreação 𝑛 ∆H = −1,055 0,09 ∆H = −11,72 KJ/mol CONCLUSÃO: Foram observados que, ao introduzir o Hcl no calorímetro, a temperatura interna do sistema acusou-se 240C. Ao introduzir a solução de 105 ml de NaOH, observou -se um aumento na temperatura, passando para 280C. Na segunda parte, ao introduzir os 100 ml de H2O2 no calorímetro, a temperatura passou a ser de 230C. Colocando a solução de Fe (NO3)3, notou-se um ligeiro aumento na temperatura do sistema, sendo de 240C. REFERÊNCIAS Química: A ciência central. T. L. Brown et al. - Pearson Bons estudos. Química Analítica qualitativa e quantitativa - CRUZ, S. F. et al.. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2011. HTTPS://www.revistasauda.pt>saudeAZ
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