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UNIVERSIDADE PARANAENSE - UNIPAR RECONHECIDA PELA PORTARIA - MEC Nº 1580, DE 09/11/93 - D.O.U. 10/11/93 MANTENEDORA ASSOCIAÇÃO PARANAENSE DE ENSINO E CULTURA - APEC UMUARAMA – TOLEDO – GUAÍRA – PARANAVAÍ – CIANORTE – CASCAVEL – FRANCISCO BELTRÃO “MANUAL DE PRÁTICAS LABORATORIAIS DA DISCIPLINA DE QUÍMICA GERAL” CURSOS DE QUÍMICA E QUÍMICA.INDUSTRIAL 1ª SÉRIE Prof. Augusto Carlos Castro dos Santos Profa. Adriana Dias Martins Ferrarezi ÍNDICE ANALÍTICO ESTRUTURA DO CURSO ..............................................................................................3 NORMAS DE SEGURANÇA EM LABORATÓRIO.........................................................4 ACIDENTES MAIS COMUNS EM LABORATÓRIO E PRIMEIROS SOCORROS.........5 NORMAS PARA APRESENTAÇÃO DE RELATÓRIO ..................................................7 AULA 1 – INSTRUÇÕES GERAIS E MATERIAL BÁSICO DE LABORATÓRIO ..........8 AULA 2 – ESTUDO DO BICO DO BUNSEN E O TESTE DA CHAMA........................14 AULA 3 – PROPRIEDADES FÍSICAS DAS ESPÉCIES QUÍMICAS............................17 AULA 4 - SUBSTÂNCIAS.............................................................................................19 AULA 5 - DIFERENCIAÇÃO ENTRE FENÔMENO QUÍMICO E FENÔMENO FÍSICO23 AULA 6 - DESDOBRAMENTO DE MISTURAS ...........................................................25 AULA 7- DESDOBRAMENTO DE MISTURAS II .........................................................27 AULA 8 - PROPRIEDADES FUNCIONAIS DOS ÁCIDOS...........................................29 AULA 9 - MÉTODOS GERAIS DA PREPARAÇÃO DE BASES..................................32 AULA 10 - SOLUÇÕES ................................................................................................34 AULA 11 - ESTEQUIOMETRIA DE UMA REAÇÃO.....................................................37 AULA 12 - TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS ..............................................................39 AULA 13 - TITULAÇÃO ÁCIDO-BASE ........................................................................41 AULA 14 - REAÇÃO DE SÍNTESE...............................................................................44 AULA 15 - SOLVENTES POLARES E APOLARES ....................................................47 AULA 16 - REAÇÕES DE DUPLA-TROCA..................................................................49 AULA 17 - PREPARAÇÃO DE UM ESPELHO DE PRATA .........................................50 AULA 18 - CONCENTRAÇÃO HIDROGENIÔNICA.....................................................52 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA...................................................................................57 2 I – Introdução: A formação de profissionais que sejam realmente criativos, ao invés de repetitivos, só se pode lograr sobre uma base sólida nas ciências relacionadas com a especialidade. Esta base permite compreender, ao invés de memorizar, raciocinar ao invés de aplicar receitas, continuar aprendendo e progredindo durante toda a sua vida profissional em lugar de estagnar e vegetar. Os químicos, farmacêuticos, bioquímicos, médicos, enfermeiros etc., formados onde se realiza investigação fundamental em alto nível em ciências são os verdadeiros profissionais criativos. Entre as vantagens num curso com laboratório destacamos a visualização de conceitos ou fenômenos que são demasiadamente abstratos: o desenvolvimento de habilidade e técnicas experimentais: a utilização correta de instrumentos; etc. O trabalho experimental é um dos alicerces para o ensino e para a compreensão físico-química dos fenômenos. As experiências descritas nesta apostila procuram dar ao aluno uma visão dos principais fenômenos relacionados com o aprendizado da química, incluindo as técnicas básicas e noções gerais sobre segurança no laboratório. II – Objetivos: a) Fornecer aos alunos, atividades, de forma que venha a completar a parte teórica, necessária à perfeita compreensão de sua aplicação no curso de Química. b) Desenvolver a capacidade de manuseio e observação laboratorial, sob condições experimentais controladas. III – Esquema: As aulas práticas serão desenvolvidas através de atividades em laboratório. IV – Laboratório: A fim de tornar o trabalho laboratorial no curso de Química Geral tão proveitoso quanto possível, sugerimos o seguinte: a) Leia, com atenção, a atividade que lhe cabe realizar. Tenha bem claro, o objetivo principal da atividade. Evite executar as atividades, frase por frase, com a mão à apontar as instruções impressas, e a outra a segurar os instrumentos a utilizar. Esta técnica de “livro de cozinha” é muito deficiente e imprópria. b) Registre todos os dados principais (pesagens, leituras e outros dados de observações), num caderno, nunca em folhas soltas. c) No final de cada atividade, há um relatório que deverá ser completado. d) Finalmente, o trabalho no laboratório deverá trazer a você novas perspectivas e dimensões que ajude à compreender os conceitos tratados em aulas teóricas. ESTRUTURA DO CURSO 1. Para o bom andamento das experiências, o aluno deve ler com antecedência a apostila para entrar no laboratório sabendo o que será feito e assim acompanhar a explicação que será dada pelo professor. 3 2. Grupos de 5 alunos: os alunos devem formar grupos de cinco alunos já na primeira aula, identificando esta associação ao professor que irá anotar e este grupo deve ser mantido até o final desta disciplina. 3. Relatórios: serão feitos relatórios para descrever as observações e resultados das experiências. Cada grupo irá entregar um relatório e deverão constar somente os nomes dos alunos que estiverem presentes nas práticas realizadas, com as assinaturas e números de matrículas correspondentes. Caso sejam incluídos os nomes de alunos que não compareceram, será atribuída NOTA ZERO para todo o grupo na respectiva experiência. Todos os relatórios devem ser entregues logo no início da aula seguinte. 4. Haverá experiências que não vão ser exigidos relatórios. NORMAS DE SEGURANÇA EM LABORATÓRIO Abaixo estão as principais maneiras de se evitar acidentes no laboratório. Acidentes no laboratório ocorrem por causa de descuido, precipitação ou falta de informação das técnicas apropriadas. O aluno tem que ter responsabilidade pela própria segurança e pela dos colegas que estão próximos. Lembre-se: LABORATÓRIO NÃO É LUGAR PARA BRINCADEIRA! Concentre-se no que estiver fazendo! 1. Preparar-se para realizar cada experiência, lendo antes os conceitos referentes ao experimento e a seguir ler o roteiro da experiência. 2. Seguir rigorosamente as informações fornecidas pelo professor, respeitando rigorosamente as precauções recomendadas. 3. Qualquer acidente deve ser comunicado imediatamente ao professor. 4. Não fumar, comer ou fazer brincadeiras no laboratório. 5. Se algum ácido ou qualquer outro produto químico for derramado, lavar o local imediatamente com bastante água. 6. Evitar contato de qualquer substância com a pele. Cuidado especial deve ser observado ao manusear substâncias corrosivas como ácidos e bases concentrados. 7. Não provar uma droga ou solução. 8. Não aspirar diretamente qualquer vapor ou gás resultantes de experimentos. Para sentir o odor de uma substância, não colocar o rosto diretamente sobre o recipiente, mas com o auxílio da mão trazer um pouco do vapor até você. 9. Não trabalhar com material imperfeito, se isso ocorrer, comunicar imediatamente ao professor. Usar sempre material limpo para não haja interferência nos resultados. 10. Não deixar vidro quente em lugar em que possam pegá-lo inadvertidamente. Deixar qualquer peça de vidro quente esfriar durante bastante tempo, lembrando-se que o vidro quente tem a mesma aparência do vidro frio. 4 11. Não aqueça tubos de ensaio com a abertura virada parasi ou para outra pessoa. 12. Todas as experiências que envolvam liberação de gases e/ou vapores tóxicos devem ser realizadas sob exaustão (capela). 13. Tenha cuidado com reagentes inflamáveis: Não manipular em presença de fogo. 14. Quando terminar seu trabalho fechar com cuidado as torneiras de gás evitando escapamento. 15. Dedicar especial atenção às operações que necessitem aquecimento prolongado ou que desenvolvam grandes quantidades de energia. 16. Restos de soluções que foram retiradas de frascos não devem retornar aos mesmos devido a possíveis impurezas. 17. Não usar a mesma pipeta para medir soluções diferentes. 18. Utilizar sempre que necessário materiais que possam garantir maior segurança no trabalho, tais como, pinça, luvas, óculos, etc. ... 19. Jogar todos os sólidos e pedaços de papel usados em frascos ou cestos para isto destinados. Não jogar nas pias materiais como fósforos, papel de filtro, ou qualquer sólido ainda que ligeiramente solúvel. 20. Ler com atenção rótulos de qualquer frasco de reagente antes de usá-lo. Segurar o frasco pelo lado que contém o rótulo para evitar que o regente escorra sobre este. 21. Conservar limpo seu equipamento e sua mesa. 22. Ao término do período de laboratório, lavar todo o material utilizado, deixando-o na ordem em que encontrou. 23. Lavar as mãos antes de sair do laboratório. ACIDENTES MAIS COMUNS EM LABORATÓRIO E PRIMEIROS SOCORROS 1º - Queimaduras a) Queimaduras causadas por calor seco (chama e objetos aquecidos): No caso de queimaduras leves, aplicar pomada de picrato de butesina. No caso de queimaduras graves, elas devem ser cobertas com gaze esterilizada umedecida com solução aquosa de bicarbonato de sódio a 5%. b) Queimaduras por ácidos: Lavar imediatamente o local com água em abundância, durante cerca de cinco minutos. Em seguida, lavar com solução saturada de bicarbonato de sódio e novamente com água. Secar, aplicando, então mentiolate. c) Queimaduras por álcalis: Lavar a região atingida imediatamente com bastante água, durante cinco minutos. Tratar com solução de ácido acético 1% e novamente lavar com água. Secar a pele e aplicar mertiolate. 5 2º - Ácidos nos olhos Nos laboratórios, existem lavadores de olhos acoplados aos chuveiros de emergência. A lavagem deve ser feita por quinze minutos, após o que se aplica solução de bicarbonato de sódio a 1%. 3º - Álcalis nos olhos Proceder como o item anterior, apenas substituindo a solução básica de bicarbonato por uma solução de ácido bórico a 1%. 4º - Intoxicação por gases Remover a vítima para um ambiente arejado, deixando-a descansar. 5º - Ingestão de substâncias tóxicas Administrar uma colher de sopa de “antídoto universal”, que é constituído de: duas partes de carvão ativo, uma de óxido de magnésio e uma de ácido tânico. LIMPEZA DO MATERIAL 1. Todo o material e vidraria utilizados no laboratório devem estar em perfeitas condições, totalmente limpos, sem resíduos de produtos químicos ou de limpeza. Deve ser obedecida a seguinte seqüência de lavagem: 2. Limpeza mecânica com detergente neutro. 3. Imersão em hipoclorito de sódio ou solução sulfocrômica pelo tempo necessário. 4. Enxágüe em água corrente e limpeza mecânica com detergente neutro. 5. Enxágüe em água corrente. 6. Enxágüe em água destilada. 7. Secagem em estufa (máx. 100ºC) e material volumétrico (máx. 60ºC). 8. Armazenar em local próprio. RELATÓRIOS 1. Todos os dados devem ser registrados num caderno de laboratório, o mais breve possível depois de fazer as observações. 2. Anotar com clareza todos os dados e observações. Usar a forma tabular sempre que for apropriada. Na medida do possível, preparar uma tabela para os dados antes de vir para o laboratório. 3. Indicar as operações usadas para fazer os cálculos, apresentando um ordenado cálculo de amostra. Não sobrecarregar a seção de cálculos com pormenores aritméticos. Indicar, para todas as medidas, as unidades usadas. Normalmente os cálculos não devem ser feitos durante o período laboratorial. 4. Responder às questões numeradas onde quer que elas apareçam como parte do seu relatório laboratorial. Dar respostas concisas. 5. A entrega dos relatórios deve obedecer à data e horário exigidos pelo professor. 6 NORMAS PARA APRESENTAÇÃO DE RELATÓRIO Um relatório, em geral, é composto de cinco partes: TÍTULO, INTRODUÇÃO, PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL, RESULTADOS E CONCLUSÕES e REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. Cada uma destas partes contendo, pelo menos, o nome específico da parte. 1 - TÍTULO: através de um título, que pode ser o mesmo já contido no material referente à experiência, deve-se explicitar o problema resolvido através da experiência realizada. 2 - INTRODUÇÃO: explicitar, de forma clara e breve, qual foi o objetivo da experiência (o problema a ser resolvido através da experiência), qual o método ou métodos utilizados para resolvê-los e quais os princípios fundamentais em que esse método ou métodos se baseiam. 3 - PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: esta seção deve conter relatos exatos e claros de como foi feita a experiência, de modo que, baseada nestes relatos, qualquer pessoa possa repeti-la. Note que não basta copiar o procedimento experimental contido no material referente à experiência, pois, na melhor das hipóteses, toda forma de redação deverá ser mudada. Lembrar-se de que a forma deverá ser impessoal, usando voz passiva no tempo passado. Além disto, cada equipamento utilizado deverá ser claramente especificado. Assim, esta seção deverá conter só uma descrição detalhada de como a parte experimental foi realizada, sem que se inclua os resultados obtidos experimentalmente ou os cálculos realizados. 4 - RESULTADOS E CONCLUSÕES: nesta parte do relatório, devem ser colocados os dados coletados durante a experiência e os cálculos realizados; também devem ser discutidos os resultados finais obtidos, comentando-se sobre a sua adaptação ou não, apontando-se possíveis explicações e fontes de erro experimental. Uma maneira rápida e eficiente de se registrar dados em um relatório é sob forma de tabelas e gráficos. 5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: finalmente, sempre se deve mencionar, no relatório, as fontes bibliográficas consultadas. Recomenda-se a utilização das normas para a citação bibliográfica recomendadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que para o caso de livros e manuais são as seguintes: SOBRENOME DO AUTOR, Iniciais do Nome Completo, Título: subtítulo. Tradutor. Nº da edição. Local de publicação, Editora, Ano de publicação, páginas consultadas. Exemplo: SILVA, R.R. et alli. Introdução à Química Experimental. São Paulo, McGraw-Hill, 1990, p. 274-281. 7 AULA 1 – INSTRUÇÕES GERAIS E MATERIAL BÁSICO DE LABORATÓRIO 1 - OBJETIVOS: - Identificar o material de laboratório, bem como sua utilidade. - Utilizar técnica adequada ao manuseio do material básico de laboratório MATERIAL BÁSICO DE LABORATÓRIO Anel ou Argola - Empregado como suporte do funil de filtração simples, funil de separação, tela de amianto e frascos que são colocados sobre a tela quando são aquecidos. É presa no suporte universal. Balão de destilação - Balão de vidro com gargalo geralmente largo, com saída lateral para passagem dos vapores durante uma destilação. Durante a destilação, tapa-se o balão com uma rolha provida de um furo, por onde passa um termômetro, cujo bulbo fica na altura da saída do vapor, para medir a temperatura do mesmo. Balão de fundo chato - Balão de vidro de volume variável, utilizado para aquecimentos, refluxos, destilação e para armazenamento de líquidos. Balão de fundo redondo – aquecimento de líquidos e reações com desprendimento gasoso. Balão volumétrico - Balão de fundo chato e gargalo comprido, calibrado para conter determinados volumes líquidos. Usado para preparação de soluções Bastãode vidro ou Bagueta - É um bastão maciço de vidro. Serve para agitar e facilitar as dissoluções, mantendo as massas líquidas em constante movimento. Também auxilia na filtração. Béquer - Serve para dissolver substâncias, efetuar reações químicas. Pode ser aquecido sobre o tripé com tela de amianto. Bico de Bunsen - É a fonte de aquecimento mais usado no laboratório. 8 Bureta - Serve para dar escoamento a volumes variáveis de líquidos. Não deve ser aquecida. É constituída de tubo de vidro uniformemente calibrado, graduado em décimos de mililitro. É provida de um dispositivo que permite o fácil controle de escoamento. Cadinho - Usado para calcinação (aquecimento a seco muito intenso) de substâncias. Pode ser aquecido diretamente na chama do bico de Bunsen, apoiado sobre triângulo de porcelana, platina, amianto etc. Capela - Local fechado, dotado de um exaustor onde se realizam as reações que liberam gases tóxicos num laboratório. Cápsula de porcelana - Peça de porcelana utilizada em evaporações, dissoluções a quente, calcinações: secagem e aquecimentos. Condensador - Utilizado em destilações. Tem por finalidade condensar os vapores dos líquidos. Dessecador – Recipiente de vidro ou porcelana, inteiramente fechado e vedado, que contém em sua parte inferior uma substância capaz de absorver água. É usado para conservação de sólidos ou mesmo líquidos, no estado seco, ou mesmo para privá- los de umidade. Usado para resfriamento de substâncias em atmosfera contendo baixo teor de umidade. Erlenmeyer – Utilizado para titulações, aquecimento de líquidos, dissolução de substâncias e realização de reações químicas. Pode ser aquecido sobre o tripé com tela de amianto. Espátula - Permite retirar substâncias sólidas de frascos. É confeccionada em osso, porcelana ou metal. Esta pinça é muito utilizada para obstruir a passagem de um líquido ou gás que passa através de tubos flexíveis. Funil comum - Usado para transferência de líquidos. Funil de Buchner e Kitassato – Funil de porcelana espessa, possuindo diversos furos internamente. É usado em filtrações rápidas, quando necessita-se separar os sólidos dos líquidos. É adaptados por meio de uma rolha ao Kitassato. O Kitassato é um 9 frasco de vidro de paredes espessas eu resistem ao vácuo e possui uma saída lateral, na qual adapta-se uma mangueira de borracha que é ligada à trompa de vácuo. Funil de decantação ou de separação - Usado para separação de líquidos não miscíveis entre si. Deixa-se decantar a mistura e, a seguir, abre-se a torneira deixando escoar a fase mais densa. Garra - Estas garras permitem sustentar outros objetos nos suportes. Gaspilhão - Permite lavar tubos de ensaio. Kitassato - É utilizado para efetuar filtrações a vácuo. Mufa - É um adaptador do suporte universal e de outros utensílios. Mufla - É um tipo de estufa que permite calcinar materiais. Pêra – Usada para pipetar soluções. Pinça de madeira - Usada para prender tubos de ensaio durante o aquecimento direto no bico de Bunsen. Pinça metálica ou Tenaz de aço - Usada para manipular materiais aquecidos, como cadinhos, béquers, etc. É geralmente é de ferro ou níquel. Pipeta graduada - Consiste de um tubo de vidro estreito geralmente graduado em 0,1 ml. É usada para medir pequenos volumes líquidos. Encontra pouca aplicação sempre que se deseja medir volumes líquidos com maior precisão. Não deve ser aquecida. Pipeta volumétrica - É constituída por um tubo de vidro com um bulbo na parte central. O traço de referência é gravado na parte do tubo acima do bulbo. É usada para medir volumes de líquidos com elevada precisão. Não deve ser aquecida. Proveta ou Cilindro graduado - Recipiente de vidro ou plástico utilizado para medir e transferir volumes de líquidos. Não deve ser aquecida. 10 http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.monografias.com/trabajos10/quimi/Image3785.gif&imgrefurl=http://www.monografias.com/trabajos10/quimi/quimi.shtml&h=191&w=280&sz=12&tbnid=cpi_sUU0wXBKbM:&tbnh=74&tbnw=109&hl=pt-BR&start=16&prev=/images%3Fq%3DMUFLA%26svnum%3D10%26hl%3Dpt-BR%26lr%3D Suporte universal - É um suporte de ferro que permite sustentar vários outros utensílio como argolas, garras, etc. Tela de amianto - Usada para distribuir uniformemente o calor recebido pela chama do bico de Bunsen. MANUSEIO DE SÓLIDOS Para retirar um sólido, na forma de pó ou grânulos, de um frasco é utilizada uma espátula limpa, para evitar contaminações. Se o frasco tiver boca estreita, impossibilitando a introdução de uma espátula, deve ser feita em primeiro lugar, uma transferência do sólido para um pedaço de papel ou para um recipiente de vidro. Após o uso, feche bem o frasco para evitar a contaminação do reagente através da entrada de poeira ou umidade. MANUSEIO DE LÍQUIDOS Quando retirar líquidos de um frasco, algumas precauções devem ser tomadas: 1. Ao transferir um líquido, evite que o mesmo escorra externamente, danificando o rótulo de identificação, impedindo assim, a leitura do nome da substância; 2. Antes de derramar um líquido, incline o frasco de modo a molhar o gargalo, o que evitará que o líquido escoe bruscamente. Ao verter líquidos em um recipiente utilize um funil ou um bastão de vidro pelo qual o líquido escorrerá; 3. Em nenhuma circunstância coloque bastões de vidro, pipetas ou quaisquer outros materiais dentro de frascos de reagentes. Para pipetar, transferir uma porção para um frasco limpo e seco, e a partir deste efetuar a operação; 4. Não retorne líquidos não utilizados ao frasco de reagente. Retirar o mínimo necessário e o excesso coloque em um frasco separado para futuros usos ou para ser recuperado; 5. Não coloque líquidos aquecidos dentro de frascos volumétricos, pois o processo de expansão/contração, devido ao aquecimento seguido de resfriamento, altera a calibração desses frascos. 11 AQUECIMENTO DE SUBSTÄNCIAS Os utensílios mais comuns utilizados no aquecimento de substâncias são: bico de Bunsen, chapa aquecedora e manta aquecedora. Alguns cuidados gerais devem ser observados quando da realização de aquecimento de substâncias: 1. Não utilize uma chama para aquecer substâncias inflamáveis; 2. Não aqueça substâncias em frascos volumétricos; 3. Iniciar sempre o aquecimento de forma branda, intensificando-o depois de alguns segundos; 4. Ao aquecer líquidos em tubos de ensaio, não aqueça o fundo do tubo. Posicione a chama na altura do nível do líquido. Use uma pinça de madeira para segurar o tubo. Não volte a boca do tubo de ensaio em sua direção ou na direção de seus colegas. 5. Terminado o uso de gás, verifique se todos os registros estão devidamente fechados, evitando assim o perigo de escape. 12 Leitura dos instrumentos Nesta prática, serão feitas medidas de massa e volumes a fim de se verificar a sensibilidade de cada um dos instrumentos mais comuns de uso no laboratório. Todos os valores deverão ser apresentados, de maneira correta, ou seja, mostrando a incerteza inerente a cada medida efetuada. Modo apropriado de leitura de volumes: O observador deve posicionar de modo que seja evitado o erro de paralaxe. Para tal, a leitura deve ser feita com os olhos no nível do menisco da solução. Precisão dos instrumentos Material: - Pipeta graduada e volumétrica - Pissete com água - Bureta - Termômetro - Proveta de 10 e 100 mL - Balão volumétrico Procedimento: - Encher o balão com água até a marca de aferição. Acrescente três gotas a mais. Observe o deslocamento do menisco. - Encher a proveta com água até a marca de aferição. Acrescente três gotas a mais. Observe o deslocamento do menisco. Compare a sensibilidade dos dois. - Com o auxílio de uma pipeta volumétrica, transferir 10 mL (escrever o valor de maneira correta) para uma proveta e faça leitura. Compare a precisão.- Com o auxílio de uma pipeta graduada, transferir 10 mL (escrever o valor de maneira correta) para o balão volumétrico. Compare a precisão. - Colocar um volume qualquer de água em uma proveta de 10 mL e fazer a leitura, indicando corretamente, o resultado. - Colocar um volume qualquer de água em uma proveta de 100 mL e fazer a leitura, indicando corretamente, o resultado. - Escoar um volume de água na bureta (por exemplo: 12,5 mL) em um béquer. - Meça a temperatura da água no pissete Exercícios: 1 - Qual instrumento de medida de volume é mais sensível: o balão ou a proveta? Por quê? 2 - Cite três instrumentos de medida exata. 13 AULA 2 – ESTUDO DO BICO DO BUNSEN E O TESTE DA CHAMA 1 - OBJETIVOS - Proporcionar conhecimentos sobre o bico de Bunsen e os tipos de chama obtidos por ele. - verificar a coloração da chama do bico de Bunsen, quando esta reage com alguns sais de diferentes metais, estando estes em contato com um fio de níquel; 2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A chama é a combustão de um gás. O fenômeno da combustão ou queima é a reação de uma substância qualquer com oxigênio. Assim, para que exista fogo são necessários três elementos: • Combustível - É todo corpo capaz de alimentar o fogo. Ex.: madeira, papel, tinta, algodão, etc. • Comburente - É o elemento químico existente na atmosfera que alimenta o processo de combustão (alimenta a reação química de oxidação). Ex.: oxigênio • Calor - É a condição favorável causadora da combustão. O bico de Bunsen é um bico de gás, especialmente construído para uso de laboratório, utilizado para aquecimento até a temperatura de 800° C, através da combustão do gás. O bico de Bunsen possui na parte inferior uma entrada de gás e na parte média do bico há um anel que controla a entrada de ar que irá alimentar a combustão. Na parte superior forma-se a chama. Os gases queimando produzem calor. calor OH CO O lCombustíve 222 ++→+ Temos dois tipos de chama no bico de Bunsen: a chama luminosa (chama amarela) e a chama não luminosa (chama azulada). A chama luminosa é obtida quando o anel está fechado. Neste caso a quantidade de oxigênio é pequena, conseqüentemente menor será a queima e menor será a quantidade de calor produzida pela chama. A chama não luminosa é obtida quando o anel está aberto. Neste caso a quantidade de oxigênio é maior; maior será a queima e maior será a quantidade de calor produzida pela chama. Portanto, quando o anel está fechado a combustão é incompleta e há formação de fuligem (carbono). Quando o anel está aberto a combustão é completa e não ha formação de fuligem. A chama não luminosa possui duas regiões principais: 14 a) Zona redutora: é a parte interna, azul, formada pelo gás não queimado. É a zona menos quente da chama, também chamada zona fria. b) Zona oxidante: é a parte externa, quase invisível, também denominada de zona quente. Nesta zona, os gases entram em contato com o oxigênio, ocorrendo então a combustão. Entre essas duas regiões, há um ponto quente (o mais quente da chama) que é uma zona luminosa e brilhante, onde ocorre a maior parte da combustão. 3 – METODOLOGIA • Materiais - Bico de Bunsen; - Pinça de madeira - Fio de platina - Palito de madeira (fósforo) - Reagentes salinos: LiCl, KCl, CuCl2, BaCl2, SrCl2, CaCl2 , NaCl, HCl (6,0M) • Procedimento 1° Parte: - Observar as diversas partes do bico de gás de laboratório. - Para acender o bico de gás, segurar um fósforo aceso um pouco acima e ao lado da extremidade do tubo. - Acender o bico de Bunsen com a entrada de ar fechada e observar a chama obtida. - Abrir, lentamente, a entrada de ar e observar as modificações. - Ajustar a chama com a quantidade de ar e gás, de modo a obter uma chama com as características da figura acima. - Colocar um palito de fósforo numa chama luminosa (chama amarela) e outro em uma chama não luminosa (chama azulada). Em qual delas o palito queima mais rapidamente? Discuta porquê. 15 16 2° Parte: - Mergulhe o fio de platina no ácido clorídrico concentrado (HCl) em um béquer e, então, numa porção da substância em exame, de modo que um pouco desta adira ao fio. - Introduza o fio na zona oxidante inferior e, então, observe a cor transmitida à chama. - Repita o procedimento com todos os sais apresentados e registre as cores observadas na tabela abaixo Amostra (Sais) Coloração da Amostra Coloração da Chama LiCl Incolor KCl Incolor CuCl2 Azul Claro BaCl2 Amarelo CaCl2 Incolor SrCl2 Incolor NaCl Incolor Responda: 1 - Quando o anel está fechado ou aberto que tipo de chama obtemos? 2 - Por que a zona superior é mais quente e a zona inferior menos quente? 3 - Como ocorre a formação de uma chama no bico de Bunsen? 4 - Caracterize as regiões da chama quanto à temperatura. 5 – Qual a diferença entre combustível e comburente? 17 AULA 3 – PROPRIEDADES FÍSICAS DAS ESPÉCIES QUÍMICAS 1 – OBJETIVOS - Determinar a densidade de um sólido e de um líquido; 2 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A densidade, que se define como massa da unidade de volume (d = m/V) se expressa nos trabalhos científicos em g/mL (g/cm3) para os sólidos e líquidos e em g/L para os gases. Para achar a densidade devem medir-se o volume e a massa de uma quantidade dada da substância em questão. A densidade calcula-se depois dividindo a massa pelo volume. O volume de um objeto de forma regular (cubo, cilindro, esfera, etc.) pode obter-se medindo certas dimensões (comprimento, altura, diâmetro, etc.). Uma forma adequada para calcular o volume de um sólido consiste (independentemente de sua forma) em submergi-lo em uma quantidade medida de água contida em uma proveta graduada. O aumento de volume, medido pela elevação da água, dá o volume do sólido. 3 - METODOLOGIA Materiais: - sólidos (diferentes tamanhos); - balança semi-analítica; - proveta de 10,00 mL; - água destilada; - vela - régua - picnômetro - densímetro Métodos: a) Experiência 1 1. Obtenha a massa da amostra de sólido, usando uma balança semi-analítica; 2. Coloque cerca de 5,00 mL de água destilada em uma proveta de 10,00 mL. Anote o volume exato. 3. Coloque cuidadosamente, a amostra do sólido na proveta contendo água destilada e observe o deslocamento do nível de água. 4. Repita os itens 1,2 e 3 para as demais amostras de sólido. 5. Construa uma tabela indicando os dados encontrados na experiência. 6. Calcule a densidade média do sólido e o erro percentual. 7. Determine a densidade média do sólido. b) Experiência 2 1. Obtenha a massa da vela, usando uma balança semi-analítica; 2. Meça altura da vela; 3. Determine o diâmetro da vela; 4. Determine a densidade da vela em g/cm3. 18 c) Experiência 3 1 - Pese cuidadosamente o picnômetro vazio e seco. Anote sua massa. Utilize um pedaço de papel para carregar o picnômetro. 2 - Anote a temperatura da água destilada. 3 - Complete o picnômetro com água destilada. Tampe o picnômetro de maneira que o excesso de água escorra pelo capilar. Verifique se bolhas de ar não ficaram aprisionadas no interior do picnômetro. Se isso ocorreu, remova-as e preencha-o novamente. 4 - Com um pano ou papel poroso, enxugue o líquido presente na parte externa do picnômetro. 5 - Pese o picnômetro com água. Anote a massa. Utilize um pedaço de papel para carregar o picnômetro. 6 - Repita a pesagem mais duas vezes retirando o picnômetro da balança a cada pesagem e calcule a média dos resultados obtidos Atenção! Procure realizar esta operação o mais delicada e rapidamente possível, para não sujar ou engordurar as paredes externas do picnômetro e para evitar que o líquido mude de temperatura com relação à temperatura ambiente. 7 - A diferença entre essa massa e a massa do picnômetro vazio permitirá determinar a massa de água contida no picnômetro. Tabela 1 - Densidade absolutada água em função da temperatura T/ oC d/(g cm-3) T/ oC d/(g cm-3) 10 0,999700 20 0,998203 11 0,999605 21 0,997992 12 0,999498 22 0,997770 13 0,999377 23 0,997538 14 0,999244 24 0,997296 15 0,999099 25 0,997044 16 0,998943 26 0,996783 17 0,998774 27 0,996512 18 0,998595 28 0,996232 19 0,998405 29 0,995944 Responda: 1. Por que se utilizou água destilada na determinação do volume dos sólidos? 2. Identificar os metais estudados comparando os valores das densidades calculadas com os valores da literatura. 3. Discutir as vantagens e limitações do método (densidade ) de identificação de materiais. 19 AULA 4 - SUBSTÂNCIAS CONCEITOS Matéria É toda forma de energia que possui inércia. Caracteriza-se por duas propriedades fundamentais: extensão e impenetrabilidade. A matéria apresenta como partes fundamentais que a estruturam as partículas: elétron, próton e nêutron. Elemento Os elétrons, nêutrons e prótons podem se "associar" entre si nas mais variadas proporções constituindo identidades que são os elementos, caracterizados por: nº de prótons (número atômico), e nº de nêutrons mais nº de prótons (número de massa). Substâncias Substância é a matéria determinada quanto a sua natureza e propriedades. Os elementos "associam-se" e adquirem qualidades de conjunto (propriedades que sozinhos não tinham). Exemplo: O elemento hidrogênio (H) associado ao elemento oxigênio (O) origina uma identidade química (substância) água (H2O) com propriedades distintas, únicas e definidas. Corpo Corpo é uma quantidade limitada de matéria apresentando sempre uma massa e um volume, e que pode ser definido ou não quanto a sua forma. Ex. prego. É um corpo o qual pode ser da substância ferro, apresentando uma determinada forma, volume e massa. A química estuda as substâncias quanto a sua composição, propriedades e transformações. Substância pura - espécie química É a substância que permanece inalterada quanto a sua natureza e propriedades através das modificações físicas a que possa ser submetida. Pode-se apresentar de duas formas: a) Substância simples: quando constituída de um só tipo de elemento. Ex hidrogênio, hélio, oxigênio, etc. b) Substância composta: quando constituída de dois ou mais tipos de elementos. Ex.: HgO, H2O, CaSO4, etc. Combinação química: Denomina-se combinação química a operação mediante a qual duas ou mais substâncias associam-se entre si perdendo sua natureza e propriedades individuais, para conjuntamente adquirirem uma nova natureza com propriedades características. Ex. 2 H2 + O2 2 H2O (hidrogênio) (oxigênio) (água) Propriedades ( nas CNTP): H2 : gás combustível P.F. = -259 ºC P.E. = - 253 ºC O2 : gás comburente P.F. = -218 ºC P.E. = - 183 ºC H2O : líquido solvente P.F. = 0 ºC P.E. = 100 ºC Mistura ou dispersão a) Conceito É a reunião de duas ou mais substâncias ou espécies químicas uniformemente distribuídas entre si, em que cada qual conserva sua natureza e propriedades, podendo ser separadas por processos físicos. b) Tipos: Homogênea: onde a composição é a mesma em todos os pontos. É constituída por uma fase só. Chama-se de solução, onde a porção que estiver em maior quantidade é o solvente, e a de menor quantidade é o soluto. A relação: quantidade de soluto ------------------------------ = Concentração quantidade de solvente Estes tipos de solução dependendo de seu estado físico podem ser sólidas, líquidas ou gasosas. Heterogênea: quando a composição do sistema não é a mesma em todos os pontos. Os diversos estados físicos homogêneos separados por superfícies são denominados de fases. Quando constituídas de várias fases, são ditas polifásicas. Estados físicos da matéria Normalmente encontra-se a matéria em 3 estados físicos: sólido, líquido e gasoso; estados estes onde as substâncias apresentam seus elementos constituintes intactos. Porém, existe um 4º estado da matéria, onde não se encontram formas definidas de substâncias e muitas vezes nem de elementos, é o estado plasmático. Exemplo: a chama, estrelas cadentes etc. A passagem de um estado a outro pode ser denominado por: fusão vaporização sólido liquido gasoso solidificação liquefação (condensação) sublimação 20 21 DIFERENCIAÇÃO ENTRE MISTURA E COMBINAÇÃO MATERIAL Tubos de ensaio Pinça de madeira Bico de Bunsen Estante para tubos ímã Enxofre(S) Limalha de Ferro (Fe) Ácido clorídrico 3 M (HCl) Duas substância postas em contato podem misturar-se ou combinar-se. No primeiro caso, formam uma mistura; no segundo um composto. As misturas têm as seguintes características: a proporção entre os componentes da mistura é variável; cada componente conserva suas propriedades; os componentes podem ser desdobrados por processos físicos. Os compostos têm as seguintes características: a proporção entre os componentes é fixa; o composto tem propriedades diferentes das dos componentes; o composto somente pode ser desdobrado por processos químicos. 1 - Colocar pequena porção de enxofre em um tubo de ensaio seco. Experimentar a ação do ímã sobre o enxofre, através do tubo de ensaio. O imã atrai o enxofre? 2 - Colocar pequena quantidade de limalha de ferro em um tubo de ensaio seco. Experimentar a ação do imã sobre o ferro, através do vidro do tubo de ensaio. (Não retirar o ferro do tubo de ensaio). O imã atrai o ferro? 3 - Juntar 2 mL de ácido clorídrico 3 M ao tubo de ensaio que contém o enxofre. Observar. O ácido clorídrico reage com o enxofre? 4 - Juntar 2 mL de ácido clorídrico 3 M ao tubo de ensaio que contém o ferro. Observar o gás hidrogênio que se desprende. Empregando-se ferro impuro, que contenha compostos de fósforo, desprende-se junto com o hidrogênio, (gás inodoro), a fosfina, com cheiro irritante e tóxico. CUIDADO!!! O ácido clorídrico reage com o ferro? 5 - Misturar pequena porção de enxofre e de limalha de ferro em um tubo de ensaio seco. Experimentar a ação do imã sobre a mistura, através do vidro do tubo de ensaio (Não retirar o ferro do tubo de ensaio). O imã atrai toda a mistura ou somente um de seus componentes? 22 6 - Juntar 2 mL de ácido clorídrico 3 M à mistura de enxofre e ferro. Observar. O ácido clorídrico reage com toda a mistura ou com um de seus componentes? - O ferro misturado ao enxofre conserva ou modifica suas propriedades? - E o enxofre misturado ao ferro conserva ou modifica suas propriedades? 7 - Misturar 0,56 g de limalha de ferro e 0,32 g de enxofre em um tubo de ensaio seco. Aquecer diretamente a mistura na chama do bico de Bunsen, a principio fracamente e depois fortemente. Deixar esfriar. - Experimentar a ação do imã sobre o produto do aquecimento. - O ímã atrai todo o produto do aquecimento de ferro e enxofre? Atrai somente um dos seus componentes? Ou nada é atraído? 8 - Colocar 2 mL de ácido clorídrico sobre o produto do aquecimento. Observar. Cheirar cuidadosamente o gás que se desprende. NOTA: O gás que se desprende é tóxico - Cuidado!!! - Que cheiro tem o gás que se desprende quando se trata o produto do aquecimento de ferro e enxofre com ácido clorídrico? - Que gás é esse? 23 AULA 5 - DIFERENCIAÇÃO ENTRE FENÔMENO QUÍMICO E FENÔMENO FÍSICO MATERIAL Bico de Bunsen 6 tubos de ensaio Estante para tubos Pinça de madeira Estanho (Sn) Zinco (Zn) Açúcar (sacarose C12H22O11) Ácido clorídrico 3M Iodo (I) (metálico ou ressublimado) Cloreto de sódio (NaCl) Solução de cloreto de bário 0,25 M (15,25g de BaCl2.2H2Oem 250 mL) Solução de Sulfato de Sódio 0,25M (9,0g de Na2SO4 em 250mL) Conceito Em linguagem científica, toda mudança por que passa um corpo é um fenômeno. Os fenômenos são divididos em duas classes: fenômenos físicos e fenômenos químicos. Fenômenos físicos são aqueles que não alteram a natureza das substâncias. Na fusão do estanho, por exemplo, não há mudança na natureza da substância, tem-se estanho sólido, e, depois da fusão, tem-se estanho líquido, mas sempre estanho. Fenômenos químicos são aqueles que alteram a natureza das substâncias. Nos fenômenos químicos há, pois, mudança de substância. Quando fizemos a queima do magnésio, antes da combustão havia uma substância, o magnésio, e depois dela, havia outra substância, o oxido de magnésio ou magnésia. 1 - Aquecer cuidadosamente pequena porção de estanho em um tubo de ensaio seco.. Observar a fusão. Esfriar. Observar a solidificação. A fusão e a solidificação são fenômenos físicos ou fenômenos químicos? Por que? 2 - Aquecer pequena porção de Iodo em um tubo de ensaio seco. Observar a sublimação do Iodo e a cristalização dos vapores nas paredes frias do tubo. O que é a sublimação? A sublimação é um fenômeno físico ou fenômeno químico? Por que? 3 - Aquecer pequena porção de açúcar (sacarose) em um tubo de ensaio seco (Usar um tubo pouco valioso pois este ficará inutilizado) Observar a carbonização. Deixar esfriar e observar. A carbonização é um fenômeno físico ou químico? Por que? 24 4 - Colocar em um tubo de ensaio pequena porção de cloreto de sódio. Juntar quantidade de água apenas suficiente para dissolver o cloreto de sódio. Agitar. Observar a dissolução. Concentrar a solução obtida por ebulição cuidadosa, até precipitar-se o sal dissolvido. Observar o precipitado. A dissolução do cloreto de sódio em água é um fenômeno físico ou químico? Por que? 5 - Colocar pequeno pedaço de zinco em um tubo de ensaio. Juntar 5 mL de ácido clorídrico 3M. Observar. Esperar até que não mais se note a presença de zinco. (Sendo necessário, juntar mais ácido clorídrico). Aquecer, então cuidadosamente para evaporar o ácido clorídrico, até formação de precipitado. Observar o precipitado. Entre o zinco e o ácido clorídrico dá-se um fenômeno físico ou fenômeno químico? Por que? 6 - Colocar 1 mL de solução de sulfato de sódio em um tubo de ensaio. Juntar 1 mL de solução de cloreto de bário. Observar. Colocar o tubo na estante e deixar decantar o precipitado. Entre o Sulfato de sódio e o cloreto de bário dá-se um fenômeno físico ou um fenômeno químico? Por que? AULA 6 - DESDOBRAMENTO DE MISTURAS Filtração A filtração é um processo que permite o desdobramento de uma mistura heterogênea de sólido e líquido (ou sólido e gás). O principio do método é o seguinte: a mistura sólido-líquido é posta sobre um material poroso (o filtro) em que os poros são tão pequenos que permitem apenas a passagem do líquido. As partículas sólidas ficam retidas. O filtro mais usado em laboratório é o "papel de filtro", um papel não gomado. Na filtração simples usa-se um funil de vidro para se colocar o papel de filtro. O papel é dobrado ao meio e, em seguida dobrado novamente ao meio. Abre-se então, o papel de filtro de tal modo que fique de um lado uma folha apenas e do outro três folhas. Consegue-se assim um cone que se adapta perfeitamente ao funil. A altura do papel no funil deve ser de cerca de 0,5 cm abaixo da borda deste. 1 - Com auxílio de um ALMOFARIZ COM PISTILO moer uma barra de giz até se obter um pó fino. 2 - Com auxílio de uma espátula retirar o pó do almofariz e com ele fazer uma suspensão (mistura) com 50 mL de água em um béquer de 100 mL. 3 - Dobrar o papel de filtro e colocá-lo no funil. Umedecer o papel com água e ajustá-lo ao funil. 4 - Colocar o funil na argola adequada, presa ao suporte de ferro. Colocar o Erlenmeyer sob o funil para receber o filtrado. 5 - Agitar a mistura com o bastão de vidro. Observar Filtrar a suspensão formada, fazendo com que escorra pelo bastão, do Béquer até o papel de filtro. A suspensão formada é homogênea ou heterogênea? Filtração com papel pregueado Algumas vezes é necessário filtrar uma solução a quente. Nestes casos, pode-se utilizar um aquecedor de funil de paredes duplas, no interior o qual circula água quente, ou então filtrar em pequenas porções em papel pregueado, mantendo sempre em ebulição a solução a ser filtrada. A única diferença está na forma de se dobrar o papel. Começa-se dobrando o papel como na anterior, isto é, ao meio e 25 marcando-se o centro do circulo. Agora dobra-se como se estivesse fazendo uma sanfona, ou seja, faz-se uma dobra para um lado e a próxima dobra para o outro lado e, assim sucessivamente, ate se dobrar todo o papel. Abre-se o papel, coloca-se no funil e procede-se como na filtração simples. 6 - Repetir as etapas 1 e 2 (primeira experiência) 7 - Preguear uma folha de papel de filtro e colocá-la no funil de vidro e proceder como em 5. 8 - Compare os tempos decorridos nas duas filtrações! A filtração em papel pregueado é mais rápida ou mais lenta que a filtração simples? Por que? Filtração a vácuo Esta operação fundamentalmente diferencia-se das anteriores por necessitar de um dispositivo que forneça vácuo ou sucção. Portanto, é uma filtração forçada e não depende só da gravidade como nas anteriores. Podemos dispor em laboratório de uma Bomba de Vácuo e da Trompa d'agua que é bem mais simples e se ajusta em uma torneira de jardim. O funil usado na filtração a vácuo é o funil de Buchner de porcelana, de paredes grossas e dotado de uma placa, também de porcelana, crivada de pequenos orifícios, por onde passará o líquido. Deve-se ajustar o Funil de Buchner a um frasco de Kitassato através de uma rolha de borracha perfeitamente adaptável à boca do Kitassato. Pela saída lateral do Kitassato, ligamos através de uma mangueira de látex a uma bomba ou trompa de vácuo. Para este tipo de filtração, não há necessidade de dobrarmos o papel de filtro, basta escolhermos um que se ajuste bem ao funil, isto é que tenha o mesmo diâmetro da placa perfurada. Depois de colocado o papel sobre a placa, liga-se o vácuo e fazemos com que o papel se ajuste sobre a placa umedecendo o papel. 9 - Repita os procedimentos anteriores e proceda a filtração a vácuo. 10 - Compare os tempos das filtrações executadas e dê exemplos da utilização mais adequada para cada tipo de filtração. 26 27 AULA 7- DESDOBRAMENTO DE MISTURAS II MATERIAL Bico de Bunsen Funil de Vidro Tubos de Ensaio Papel de Filtro Estante para tubos Bastão de vidro Suporte de ferro Vidro de relógio Argola pequena Termômetro Copo de Becker Centrífuga Tripé de ferro Tela de Amianto Balão de destilação Condensador Mangueiras de látex Rolhas REAGENTES Mistura de enxofre e sulfato de Cobre Ácido Acético diluído Leite Vinho tinto As misturas podem ser homogêneas e heterogêneas. Misturas heterogêneas são aquelas que não tem as mesmas propriedades em todos os seus pontos. As misturas podem ser desdobradas nos seus componentes constituintes por processos físicos. O processo empregado depende dos componentes da mistura. A - DESDOBRAMENTO DA MISTURA DE ENXOFRE E SULFATO DE COBRE 1 - Colocar em um papel uma pequena porção da mistura de enxofre e sulfato de cobre. Observar. A mistura de enxofre e sulfato de cobre é homogênea ou heterogênea? Por que? 2 - Colocar pequena porção da mistura de enxofre e sulfato de cobre em um tubo de ensaio. Juntar 5 mL de água. Agitar bastante. 3 - Filtrar a mistura contida no tubo de ensaio, lavando a substância retida no papel de filtro duas vezes com água. A água dissolve o enxofre ou o sulfato de cobre? 4 - Abrir o papel de filtro e deixarsecar a substância por ele retida. Qual a substância retida no papel de filtro? 5 - Concentrar a solução filtrada, por aquecimento cuidadoso, até precipitar-se a substância dissolvida. Deixar esfriar. Identificar a substância precipitada. Qual foi o método empregado para desdobramento da mistura de enxofre e sulfato de cobre? B - DESDOBRAMENTO DO LEITE 6 - Colocar 10 mL de leite no Copo de Becker. Juntar 40 mL de água. Agitar com o bastão de vidro. 7 - Colocar 0,5 mL de ácido acético diluído em um tubo de ensaio. Juntar 1 mL de água. Agitar. 8 - Gotejar a solução de ácido acético no leite diluído, agitando com o bastão de vidro. Observar a floculação da caseína. 9 - Colocar a suspensão em tubos de centrífuga. Centrifugar por 2 minutos. Retirar os tubos e observar. Decantar o líquido sobrenadante para um tubo de ensaio. O leite é uma substância pura ou uma mistura? Por que? Por que a centrifugação é mais eficiente que a decantação para separar do liquido sobrenadante a caseína floculada? C - DESTILAÇÃO DO VINHO 10 - Montar o aparelho de destilação (Observe as orientações do professor) 11 - Colocar no balão de destilação, com auxilio de um funil, 100mL de vinho tinto. Juntar umas três perolas de vidro para evitar a superebulição. 12 - Fechar o balão com a rolha que contêm o termômetro e iniciar o aquecimento. 13 - Observar o aquecimento da solução até a ebulição, acompanhando o aumento da temperatura por leitura no termômetro. 14 - Observar a destilação. Recolher no Erlenmeyer, 20 mL do destilado (desde que a temperatura não comesse a aumentar antes). Apagar o fogo. Deixar esfriar o aparelho. 15 - Observar o líquido destilado. Identificar, pelo odor, o álcool nele contido. O vinho é homogêneo ou heterogêneo? Por que? Qual a temperatura de ebulição no inicio e no final da destilação do vinho? E no final? Por que a entrada de água no condensador é feita pela parte inferior? 28 29 AULA 8 - PROPRIEDADES FUNCIONAIS DOS ÁCIDOS MATERIAL 20 Tubos de ensaio Tornassol azul Estantes para tubos Tornassol vermelho 1 Pipeta graduada de 10 mL Conta gotas REAGENTES Ácido clorídrico 3M (Hcl) Zinco (Zn) Ácido nítrico 3M (HNO3) Solução de fenolftaleína Ácido sulfúrico 3M (H2SO4) Solução de metilorange Carbonato de cálcio (CaCO3) Solução 3M Hidróxido de sódio Solução de vermelho de metila As propriedades das substâncias podem ser classificadas em gerais, funcionais e específicas. As propriedades gerais são comuns a todas as substâncias, como a extensão (propriedade de ocupar lugar no espaço) etc As propriedades funcionais são comuns a certos grupos de substâncias, como o sabor azedo dos ácidos. esses grupos de substâncias, com propriedades comuns, constituem as funções químicas. As propriedades específicas são peculiares a cada substância, como o ponto de fusão. As principais propriedades funcionais dos ácidos são: o sabor azedo, a ação sobre os indicadores, a reação com as bases, a reação com os carbonatos e a reação com os metais. A - Sabor azedo 1 - Colocar 10 mL de água em um tubo de ensaio limpo e juntar uma gota de ácido clorídrico diluído. Vedar a boca do tubo com o dedo indicador. Agitar de maneira a molhar a ponta do dedo. Provar no dedo o sabor da solução. 2 - Colocar 10 mL de água em um tubo de ensaio limpo e juntar uma gota de ácido sulfúrico diluído. Provar o sabor da solução, como no exercício anterior. Nota - Não provar nenhuma substância sem antes averiguar que não é tóxica. Qual o sabor da solução diluída dos ácidos? - Ação sobre os indicadores 3 - Colocar 5 mL de água em 4 tubos de ensaio. Ao 1º juntar duas gotas de ácido clorídrico 3M; ao 2º duas gotas de ácido nítrico 3M; ao 3º duas gotas de ácido sulfúrico 3M; e ao 4º duas gotas de solução 3M de hidróxido de sódio (solução de uma base). Agitar cada tubo. 4 - Mergulhar a ponta de um pedaço de papel de tornassol azul em cada um dos quatro tubos. Observar a cor. 30 5 - Mergulhar a ponta de um pedaço de papel de tornassol vermelho em cada um dos quatro tubos. Observar a cor. Que acontece quando se mergulha um papel de tornassol azul num ácido? Que acontece quando se mergulha um papel de tornassol vermelho num ácido? Que acontece quando se mergulha um papel de tornassol azul numa base? Que acontece quando se mergulha um papel de tornassol vermelho numa base? 6 - Colocar 5 mL de água em 4 tubos de ensaio. Ao 1º juntar duas gotas de ácido clorídrico 3M; ao 2º duas gotas de ácido nítrico 3M; ao 3º duas gotas de ácido sulfúrico 3M; e ao 4º duas gotas de solução 3M de hidróxido de sódio (solução de uma base). Agitar cada tubo. 7 - Juntar duas gotas de solução de metilorange a cada um dos quatro tubos. Agitar. Observar as cores.. Qual a cor do metilorange em meio ácido? E em meio básico? 8 - Colocar 5 mL de água em 4 tubos de ensaio. Ao 1º juntar duas gotas de ácido clorídrico 3M; ao 2º duas gotas de ácido nítrico 3M; ao 3º duas gotas de ácido sulfúrico 3M; e ao 4º duas gotas de solução 3M de hidróxido de sódio (solução de uma base). Agitar cada tubo. 9 - Juntar duas gotas de solução de vermelho de metila a cada um dos quatro tubos. Agitar. Observar as cores.. Qual a cor do vermelho de metila em meio ácido? E em meio básico? 10 - Colocar 5 mL de água em 4 tubos de ensaio. Ao 1º juntar duas gotas de ácido clorídrico 3M; ao 2º duas gotas de ácido nítrico 3M; ao 3º duas gotas de ácido sulfúrico 3M; e ao 4º duas gotas de solução 3M de hidróxido de sódio. Agitar cada tubo. 11 - Juntar duas gotas de solução de fenolftaleína a cada um dos quatro tubos. Agitar. Observar as cores. Qual a cor da fenolftaleína em meio ácido? E em meio básico? C - Reação de salificação 12 - Colocar 2 mL de água em um tubo de ensaio. Juntar dez gotas de ácido clorídrico 3M. Juntar duas gotas de fenolftaleína. Juntar, gota a gota, solução 3M de hidróxido de sódio, com agitação contínua, até o aparecimento da cor vermelha, indicativa do excesso de base. Escrever a equação entre o ácido clorídrico e o hidróxido de sódio. 31 D - Ação dos ácidos sobre os carbonatos 13 - Colocar 5 mL de água em três tubos de ensaio. Ao 1º, juntar cinco gotas de ácido clorídrico 3M; ao 2º cinco gotas de ácido nítrico 3M; e ao 3º, cinco gotas de ácido sulfúrico 3M. Agitar cada tubo. 14 - Juntar a cada um dos tubos pequena porção de carbonato de cálcio em pó. Observar. Qual gás quase desprende na reação de ácidos fortes e carbonato de cálcio? Escrever as equações entre os ácidos utilizados e o carbonato de cálcio. E - Ação sobre o zinco, metal menos nobre que o hidrogênio 15 - Colocar 3 mL de ácido clorídrico 3M em um tubo de ensaio. Juntar pequeno pedaço de zinco. Observar. Escrever a equação da reação entre zinco e ácido clorídrico. 16 - Colocar 3 mL de ácido sulfúrico 3M em um tubo de ensaio. Juntar pequeno pedaço de zinco. Observar. Escrever a equação da reação entre zinco e ácido sulfúrico. 32 AULA 9 - MÉTODOS GERAIS DA PREPARAÇÃO DE BASES MATERIAL Copo de becher Suporte com argola Vidro de relógio Tornassol vermelho Tubos de ensaio Papel de filtro Funil de vidro Bico de Bunsen REAGENTES Sódio metálico (Na) Solução de sulfato de sódio (Na2SO4) 0,5N Óxido de cálcio (cal virgem) Solução de hidróxido de bário (Ba(OH)2).(8 H2O)63g/1000mL Solução de cloreto de amônio(NH4Cl) 3M (160g/1000mL) Solução de cloreto de ferro III (FeCl3).6 H2O 0,5M 135g + 20 mL HCl em 1000 mL Solução hidróxido de sódio 3 M (NaOH) 126g /1000 mL A - Reação de metais alcalinos e água Os metais alcalinos ( lítio, sódio, potássio, rubídio e césio) reagem com a água, formando os hidróxidos correspondentes e libertando hidrogênio. Devem, pois, ser manipulados com extrema cautela. O hidrogênio libertado mistura-se com o oxigêniodo ar e forma uma mistura inflamável e explosiva. O calor desprendido pela própria reação é suficiente para inflamar ou fazer explodir a mistura formada. Para evitar o contato dos metais alcalinos com a água, ou com a umidade atmosférica, vêm eles cobertos de querosene, nos frascos em que estão acondicionados. Para sua utilização, retira-se um dos pedaços guardados sob o querosene com auxilio de uma pinça. (Nunca se deve pegar um metal alcalino com os dedos, pois a umidade da pele é suficiente para inflamá-lo). O pedaço retirado é colocado sobre uma folha seca de papel de filtro e enxugado com a mesma. Corta-se, então a porção de tamanho desejado, com o auxilio de uma faca, e devolve-se imediatamente o pedaço restante ao frasco de origem, para que o metal fique submerso no querosene. A - DEMONSTRAÇÃO FEITA PELO PROFESSOR: Colocar com cuidado um pedaço de sódio em um béquer que contenha cerca de 20 mL de água. Cobrir o béquer com o vidro de relógio. Observar a reação. Verificar, antes de destampar o béquer, que todo o sódio reagiu com a água. Testar a solução formada com o tornassol vermelho. Quais os produtos da reação entre o sódio e água? B - Reação de óxidos básicos e água Óxidos básicos são aqueles que reagem com água, formando bases, ou que reagem com ácidos, formando sais e água. Os óxidos normais dos metais alcalinos (lítio, sódio, potássio, rubídio e césio) e dos metais alcalino-terrosos (cálcio, estrôncio, bário e rádio) são óxidos básicos. 2- Colocar pequena porção de óxido de cálcio (cal virgem) em um tubo de ensaio que contenha cerca de 5 mL de água. Agitar e filtrar. Recolher o filtrado em um tubo de ensaio. Testar a solução filtrada com o tornassol vermelho. 33 Qual o nome e a fórmula da substância que se forma pela reação de óxido de cálcio e água? C - Reação de sal de base fraca com base forte Bases fortes são as que tem alto grau de dissociação; bases fracas são as que tem pequeno grau de dissociação. Os hidróxidos dos metais alcalinos e dos metais alcalino-terrosos são bases fortes e solúveis. O Hidróxido de amônio é uma base fraca e solúvel. 3 - Colocar 2 mL de solução de cloreto de amônio em um tubo de ensaio. Aquecer, sem deixar secar. Cheirar os vapores que se desprendem. Colocar junto à boca do tubo de ensaio, sem tocá-lo, uma tira de papel tornassol vermelho umedecida com água. Observar. 4 - Juntar à solução de cloreto de amônio 2 mL de solução diluída de hidróxido de sódio. Aquecer. Cheirar cuidadosamente os vapores que se desprendem. Colocar junto à boca do tubo de ensaio, sem tocá-lo, uma tira de papel tornassol vermelho umedecida com água. Observar. Qual o odor dos vapores que se desprendem na ebulição de uma solução de cloreto de amônio? Qual a ação desses vapores sobre o tornassol vermelho? Qual o odor dos vapores que se desprendem na ebulição de uma solução de cloreto de amônio e hidróxido de sódio?. Qual a ação desses vapores sobre o tornassol vermelho? Escrever a equação da reação entre cloreto de amônio e hidróxido de sódio O hidróxido de sódio é base forte ou fraca? E o hidróxido de amônio? D - Reação de sal solúvel com base tal que se forme um sal insolúvel 5 - Colocar 2 mL de solução de sulfato de sódio em um tubo de ensaio. Juntar 2 mL de solução de hidróxido de bário. Deixar decantar o precipitado formado. Escrever a equação da reação entre sulfato de sódio e hidróxido de bário, grifando o produto insolúvel: Dar o nome e a fórmula da base que se forma na reação de sulfato de sódio e hidróxido de bário: E - Reação de sal solúvel com base tal que se forme um hidróxido insolúvel 6 - Colocar 2 mL de solução de cloreto de ferro III em um tubo de ensaio. Juntar 2 mL de solução diluída de hidróxido de sódio. Recolher o filtrado em um tubo de ensaio. Escrever a equação da reação entre cloreto de ferro III e hidróxido de sódio, grifando o produto insolúvel. 34 AULA 10 - SOLUÇÕES Conteúdo: Soluções, tipos, unidades, técnicas de preparação. Recipientes - tipos - Limpeza Existem vários tipos de frascos que se destinam a guardar soluções. Conforme o tipo de solução a que se destinam, devem ter rolha esmerilhada ou de borracha. Se a solução é sensível à ação da luz, deve-se guardá-la em frasco âmbar. É importante que os frascos estejam rigorosamente limpos e livres de gorduras. As soluções mais usadas para limpar e desengordurar recipientes são: solução sulfocrômica (sol. a 10% de dicromato de potássio em ácido sulfúrico concentrado), sol. sulfopermangânica (sol. a 4% de permanganato de potássio levemente acidulada com ácido sulfúrico), solução alcoólica de hidróxido de potássio a 50% e outras. Soluções de sabões e detergentes são também muito usadas. De todas as soluções citadas a mais comumente é a solução sulfocrômica, a qual é fortemente oxidante, corrosiva e desidratante; deve-se portanto manipulá-la com grande cuidado. A solução sulfocrômica deve ser posta fora de uso quando adquirir cor esverdeada. Rótulos Devem conter o nome, a concentração da solução, data de preparação, nome ou iniciais do preparador, fator de correção (quando houver) e qualquer outro dado útil. Num frasco conta-gotas, o rótulo deve ser colocado no lado oposto ao que gotejará a solução. Num frasco comum o líquido também deverá ser escoado pelo lado oposto ao rótulo, o qual não se molhará, isto para evitar danificações ao mesmo. Preparação propriamente dita Pesa-se a massa desejada em papel especial, vidro de relógio ou bequer, junta-se solvente e carreia-se cuidadosamente o líquido para o balão volumétrico. Completa-se o volume, acertando-se o nível com uma pipeta e homogeneizando por agitação e inversão do balão volumétrico tampado. Caso a substância tenha sido pesada em vidro de relógio, transfere-se a mesma para um bequer com auxílio de frasco lavador e procede-se como anteriormente. Solvente e soluto O solvente mais comumente usado é a água destilada. Existem, porém vários tipos de solventes. O soluto pode ser do tipo substância padrão primário, oxidante, redutor ou outro. Substâncias que não são padrão primário fornecem soluções, que precisam ser padronizadas através de titulação, como se verá mais adiante. 35 Tipos de soluções As soluções podem se apresentar sob os mais variados aspectos, dependendo do critério em estudo. a) Quanto ao seu estado físico: Soluções sólidas, (Solvente sólido) Soluções líquidas, (solvente líquido) Soluções gasosas, (solvente gasoso) b) Quanto a proporção soluto x solvente: Solução diluída: possui pequena quantidade de soluto em relação ao solvente. . Solução concentrada: proporção de soluto é grande em relação ao solvente. Solução saturada: contém a quantia máxima de soluto numa determinada quantidade de solvente numa dada temperatura e pressão. Solução super-saturada: quando contém maior quantidade de soluto que a permitida para ser saturada numa dada temperatura e pressão. c) Quanto à natureza das partículas dissolvidas: Soluções moleculares: quando as partículas dissolvidas são moléculas ou partículas neutras. Soluções iônicas: quando as partículas dissolvidas são íons, ou partículas com carga elétrica. Unidades de concentração mais usadas Soluções de concentração expressa em % Há % em massa, % em volume e % em massa/volume. Aqui abordaremos apenas este último tipo (ver prática). Concentração expressa em Molaridade Molaridade de uma solução é a relação entre o número de moles do soluto e o volume da solução em litros. nº de moles do soluto n Molaridade = --------------------------------------- M = ---- Volume da sol. em litros V Quando se tem uma solução de molaridade x, escreve-se solução xM. Exemplo: Solução de hidróxidode sódio de molaridade 0,4 , ou 0,4M de NaOH; esta solução contém 0,4 moles de NaOH dissolvidos em um litro de solução. PRÁTICA A: Preparação de 100 mL de solução a 1% de cloreto de sódio na pureza de 95% 36 1. Pesar exatamente a quantidade desejada de NaCl num bequer de 100 mL. 2. Dissolver com cerca de 30 mL de água destilada. 3. Transferir para um balão de 100 mL e completar o volume. 4. Transferir a solução para um frasco limpo e seco, lavando antes o frasco uma ou duas vezes com um pouco da própria solução. 5. Rotular e guardar a solução. PRÁTICA B: Preparação de 100 mL de solução grosseira, aproximadamente 0,10 M de hidróxido de sódio. 1. Calcular a massa necessária de NaOH. 2. Pesar num vidro de relógio uma quantidade um pouco superior à desejada ( 0,1M ), posteriormente ela será dosada e diluída convenientemente. 3. Colocar a substância pesada em um béquer contendo cerca de 50 mL de água destilada. 4. Colocar a substância agitando a solução com um bastão de vidro 5. Depois de estabelecido o equilíbrio térmico, transferir para um balão volumétrico de 100 mL e completar o volume. 6. Transferir a solução para um frasco limpo e seco conforme descrição anterior. 7. Rotular e guardar a solução. Obs: NaOH hidrata-se facilmente com a umidade do ar, de modo que pesamos junto a água de hidratação, por este motivo pesa-se um pouco a mais. PRÁTICA C: Preparação de 250 mL de solução grosseira, aproximadamente 0,1M de ácido clorídrico. (PM= 36,46 g/mol) 1. Verificar a densidade e a concentração do ácido clorídrico. 2. Calcular o volume do mesmo que contém a massa de HCl necessária. OBS.: Medir tal volume em capela ou próximo a uma janela, em proveta de capacidade adequada. 3. Colocar cerca de 150 mL de água destilada em um béquer graduado de 250 mL. 4. Verter lentamente sobre a água, a quantidade de ácido medido agitando constantemente com um bastão de vidro. 5. Completar o volume e transferir a solução para um frasco limpo e seco conforme descrições anteriores. 6. Rotular e guardar a solução. OBS.: JAMAIS verter água sobre ácidos concentrados: SEMPRE ÁCIDOS SOBRE A ÁGUA. Questões 1. Porque se deve pesar um pouco a mais do que a massa calculada do NaOH para a preparação de uma solução desta base? 2. Qual o volume de HCl concentrado necessário para a preparação de 2.500 mL de solução 0,05M? Dados: Concentração = 37%, d = 1,9 g/mL PM = 36,45 u.m.a. 3. Se você tiver 6,62 mL de sol. concentrada de HCl, que volume de sol. 0,1M será possível preparar? 4. Porque algumas soluções devem ser preparadas em balões volumétricos, ao passo que outras o são em copos graduados ou provetas? 5. Indique os cálculos de preparação da solução de ácido oxálico, e de Hidróxido de sódio . 37 AULA 11 - ESTEQUIOMETRIA DE UMA REAÇÃO REAÇÕES QUÍMICAS E SUAS LEIS Reação Química: Toda transformação química efetuada na natureza de uma ou mais substâncias, (propriedades físicas e químicas, etc), denomina-se de reação química. A reação química é representada qualitativamente e quantitativamente pela equação química. Esta consta de dois membros separados por uma flecha (seta), indicando o sentido da mesma. Ex.: Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu reagentes sentido produtos Convenções: Numa equação química convenciam-se o seguinte: a) Reagentes ficam à esquerda b) Quando a reação é reversível usa-se o sinal bissagitado: H2 + I2 2HI c) O Catalisador é simbolizado sobre a seta indicativa do sentido da reação. O calor é simbolizado por um pequeno delta (triângulo Δ ), abaixo da seta. d) Os produtos gasosos e insolúveis são representados por uma seta voltada para cima, para o gás, sobre o respectivo composto, e uma seta voltada para baixo para os compostos insolúveis e precipitados. e) Em equações termoquímicas,a energia é representada em geral pelas variações de entalpia ( H) do sistema, após a equação com o sinal positivo para energia absorvida pelo sistema, e com sinal negativo para energia desprendida pelo sistema. H2 (g) + 1/2 O2 (g) H2O(g) ΔH= -57 cal TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS Na vida real apresentam-se os mais variados tipos de reações químicas. Dependendo do critério usado, podem ser: 1- lentas e rápidas (critério: Tempo) 2- espontâneas e provocadas (critério: Energia livre) 3- endotérmicas ou exotérmicas (critério: Calor absorvido ou não) 4- reações de análise, síntese e troca (critério: montagem e desmontagem de moléculas) 5- reações moleculares ou iônicas (critério: agente na reação) 6- Reações reversíveis e irreversíveis (critério: sentido da reação) LEIS QUE REGEM AS REAÇÕES QUÍMICAS Podemos dividir as leis clássicas da Química em dois grupos fundamentais: Leis ponderais e Leis Volumétricas. 38 I - Leis Ponderais a) Lavoisier - Lei da conservação da massa (1774) b) Proust - Lei das proporções definidas (1779) c) Dalton - Lei das proporções múltiplas (1808) d) Richter-Wenzel - Lei dos equivalentes (1792) II - Leis Volumétricas - Lei de Gay-Lussac (aplicada aos gases - 1808). PRÁTICA ESTEQUIOMETRIA DE UMA REAÇÃO: Zn + CuSO4 ZnSO4 + Cu PROCEDIMENTO Pesar 0,50g de zinco em pó. Colocar em um becher 50 mL de solução 0,2 N de CuSO4 e aquecer até a temperatura de 80 graus centígrados. Chegando-se à temperatura de 80 graus adicionar o zinco em pó e deixar reagir por 20 minutos sob aquecimento (80 graus) agitando com um bastão de vidro. Preguear um papel de filtro quantitativo e pesar, anotando sua massa. Decorridos os 20 minutos da reação, filtrar o precipitado, lavando-o três vezes com água destilada e em seguida com álcool. Secar o papel de filtro em estufa a 110 graus por 15 minutos pelo menos. Pesar novamente o papel de filtro, tomando-se o cuidado de não perder o precipitado, determinando a massa de cobre. QUESTÕES 1- Qual a massa de cobre obtida 2- Como você classificaria a reação, de acordo com os critérios acima? 3- Quais as leis fundamentais da química envolvidas no experimento que realizamos? 4- Faça os cálculos teóricos para determinar a massa de cobre a partir da reação e compare com os resultados obtidos. 39 AULA 12 - TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS Reagentes: Ácido clorídrico concentrado (na capela) Ácido clorídrico 3 M (65 mL de HCl concentrado em 250 mL) Hidróxido de amônio concentrado (na capela) Nitrato de prata 0,5 M (21,25 gr. em 250 mL) Cloreto de sódio 0,5 M (14,65 gr. em 250 mL) Iodeto de potássio 0,5 M (20,75 gr. em 250 mL) Ácido sulfúrico 3 M (42,0 mL de H2SO4 concentr. em 250 mL) Hidróxido de Sódio 3 M (31,5 gr. em 250 mL) Água oxigenada 20 volumes Cobre em pedaços (pedaços pequenos de fio elétrico) A - Reações em fase gasosa 1 - Colocar 1 mL de ácido clorídrico concentrado em um tubo de ensaio. (usar capela e pêra de pipetagem, proceder com cuidado). Colocar 1 mL de hidróxido de amônio concentrado em um segundo tubo de ensaio (proceder como para o ácido, não aspirar vapores de ambos os tubos, ambos são tóxicos e corrosivos) Observar o desprendimento de vapores em ambos os tubos. 2 - Introduzir a ponta de um bastão de vidro no ácido clorídrico concentrado. Introduzir, a seguir, o bastão molhado com ácido clorídrico um centímetro dentro do tubo que contém o hidróxido de amônio concentrado. (cuidado para que não caia ácido sobre a amônia). Observar. Repetir mais duas vezes. 3 - Introduzir a ponta de um bastão de vidro limpo no hidróxido de amônio concentrado. Introduzir, a seguir, o bastão molhado com hidróxido de amônio um centímetro dentro do tubo que contém o ácido clorídrico concentrado. (cuidado para que não caia hidróxido sobre o ácido). Observar. Repetir mais duas vezes. - Qual a substância branca que se forma na reação entre os vapores acima? - Escrever a equação da reação na qual se formou a substância branca. B - Reações de deslocamentoou simples troca Reações de deslocamento ou simples troca são aquelas em que uma substância simples reagindo com uma substância composta, desloca um dos seus elementos, libertando-o como uma substância simples. 4 - Colocar 2 mL de solução 0,5 M de prata em um tubo de ensaio. Juntar pequeno pedaço de cobre. Não agitar o tubo. Observar durante cinco minutos. - Qual a substância que se formou sobre o cobre? - Por que a solução que era incolor tornou-se azul? - Escreva a equação da reação 40 C - Reação de dupla troca ou dupla substituição Reações de dupla troca ou dupla substituição são aquelas em que duas substâncias compostas, ao reagir, trocam entre si elementos ou radicais, constituindo duas novas substâncias compostas. 5 - Num tubo de ensaio coloque 2 mL de solução 0,5 M de nitrato de prata. Juntar 2 mL de solução 0,5 M de cloreto de sódio. Observe o precipitado branco. - Escreva a fórmula e o nome do precipitado. - Que substância ficou na fase líquida? - Escreva a equação da reação. D - Reações de óxido-redução Reações de oxido-redução são aquelas em que uma das substâncias reagentes sofre oxidação e outra das substâncias reagentes sofre redução. 6 - Colocar 1 mL de solução 0,5 M de iodeto de potássio em um tubo de ensaio. Juntar 1 mL de solução 3 M de ácido sulfúrico. Agitar. Juntar 1 mL de água oxigenada. Agitar. Observar. - Qual a substância que se oxidou? - Qual a substância que se reduziu? - Escreva a equação da reação. E - Reações exotérmicas e endotérmicas Reações exotérmicas são aquelas que se realizam com desprendimento de energia na forma de calor. Reações endotérmicas são aquelas que se realizam com absorção de calor. 7 - Colocar em um tubo de ensaio 3 mL de ácido clorídrico 3 M. Verificar sua temperatura. 8 - Colocar 3 mL de Hidróxido de sódio 3 M em outro tubo de ensaio. Verificar a temperatura (não esquecer de lavar o termômetro). 9 - Despejar os 3 mL de ácido clorídrico diluído no tubo que contém os 3 mL de solução de hidróxido de sódio. Verificar imediatamente a temperatura. - Escreva a equação da reação - A reação entre o ácido clorídrico e hidróxido de sódio é exotérmica ou endotérmica? 41 AULA 13 - TITULAÇÃO ÁCIDO-BASE MATERIAIS 1 - Pipeta volumétrica de 10 mL 1 - Bureta de 25 mL 1 - Suporte universal c/ agarrador 1 - Erlenmeyer de 250 mL Solução de ácido Oxalico 0,1 N (Padrão) Solução de NaOH aproximadamente 0,1M Solução alcoólica de fenolftaleína 1 erlenmeyer de 250 mL. 1 bureta de 50 mL. 1 suporte universal, 1 agarrador. solução de NaOH 0,1 N. solução alcoólica de fenolftaleina a 1% suco de limão A análise ácido-base de uma solução de concentração desconhecida geralmente feita por um procedimento conhecido como TITULAÇÃO. Na titulação de uma solução de um ácido de concentração desconhecida, um volume medido do ácido é adicionado a um frasco e um titulante, uma solução de concentração conhecida de base, é adicionada até que o ponto de equivalência seja atingido. Este é o ponto no qual números iguais de equivalentes do ácido e da base foram misturados. No procedimento mais simples, o ponto de equivalência é indicado pela mudança de cor de um indicador adicionado antes do inicio da titulação. Normalmente o pH no ponto de equivalência muda bruscamente com a adição de volumes muito pequenos de titulante; assim , uma nítida mudança de cor fornece uma indicação clara do ponto de equivalência. Em titulações ácidos-base, o ponto de equivalência não ocorre necessariamente em pH 7. Isto significa que deve ser escolhido um indicador adequado antes de se iniciar a titulação. CÁLCULOS O cálculo da concentração da solução desconhecida pode ser feito através da seguinte relação: C1V1 = C2V2 onde: C1 e C2 são as concentrações Molares dos íons H+ e OH- e nas soluções e V1 e V2 são os volumes da solução desconhecida e do titulante respectivamente. Por exemplo se estivermos utilizando como titulante uma solução de ácido sulfúrico 0,1M, C2 será 0,2M porque o H2SO4 possui 2 hidrogênios ionizáveis em cada molécula. PRÁTICA A: - PADRONIZAÇÃO DO NaOH (0,1M) Em aulas passadas vimos que sempre ao preparar uma solução de NaOH devemos pesar uma quantidade um pouco maior que o calculado para o preparo da solução desta base, devido ao fato da mesma ser altamente higroscópica, assim uma vez preparada a solução terá uma concentração desconhecida, embora próxima da desejada. O mesmo ocorre com a maioria das bases e dos ácidos, uma vez que fatores externos não nos permitem preparar soluções que tenham a concentração perfeitamente conhecida, excetuando-se é claro aquelas substâncias que são consideradas como padrões primários. PROCEDIMENTO: 1- Pipetar para o erlenmeyer 10 mL de solução aproximadamente 0,1M de NaOH 2- Juntar duas gotas de solução do indicador. (Fenolftaleína) 3- Carregar a bureta com solução 0,1 M de ácido oxálico 4- Gotejar a solução de ácido contida na bureta sobre o hidróxido contido no erlenmeyer (não esquecer que se manipula a torneira da bureta com a mão esquerda enquanto com a mão direita se agita o erlenmeyer). 5- O desaparecimento da cor rosada no líquido contido no erlenmeyer indica o ponto final da titulação 6- Ler na bureta o volume gasto da solução dosadora. 7- Titular mais uma alíquota seguindo o mesmo procedimento. 8- Calcular o gasto médio de solução dosadora. 9- Calcular a concentração correta da solução de NaOH.Lembrando que o ácido oxálico tem 2 hidrogênios ionizáveis PRATICA B - DOSAGEM DO ÁCIDO CÍTRICO COM NaOH. INTRODUÇÃO: O ácido cítrico ocorre nos frutos cítricos, como a laranja e principalmente o limão. Seu mais importante processo de obtenção se baseia na fermentação cítrica da glicose ou da sacarose (melaço) por meio de microrganismos como o "Citronycos Pteferinus". É o ácido orgânico mais utilizado na preparação de alimentos. É também empregado na indústria de bebidas efervescentes e de refrigerantes e, mormente em tinturarias. Seu sal, o citrato de sódio, é laxativo. H2--C--COOH HO-C--COOH.H2O PM = 192,12 H2--C--COOH PROCEDIMENTO: 1- Pipetar para o erlenmeyer 2,5 mL de suco de fruta cítrica previamente filtrada e diluir com água destilada até 50 mL aproximadamente. 2- Juntar duas gotas de solução do indicador. 3- Carregar a bureta com solução 0,1 M de NaOH. 42 43 4- Gotejar a solução de hidróxido contida na bureta sobre o suco contido no erlenmeyer (não esquecer que se manipula a torneira da bureta com a mão esquerda enquanto com a mão direita se agita o erlenmeyer). 5- O aparecimento da cor rosada no líquido contido no erlenmeyer indica o ponto final da titulação 6- Ler na bureta o volume gasto da solução dosadora. 7- Titular mais uma alíquota seguindo o mesmo procedimento. 8- Calcular o gasto médio de solução dosadora. CALCULOS: Considerando uma solução 0,1 M de ácido cítrico: 1 litro contém 0,1 Mol, ou seja, 19,212g de ácido cítrico, mas terá 0,3 Moles de íons H+ 1 mL contém 0,0001 Mol ou seja 0,0192 g de ácido Considerando uma solução de 0,1 M de NaOH; 1 mL contém 0,0001 Mol de base portanto, necessitaremos de 3mLs dessa solução para neutralizar 1 mL da solução de ácido cítrico . Assim, cada mL da solução 0,1M de NaOH é capaz de neutralizar (0,0192/3) = 0,0064 g de ácido cítrico. Logo: 1 mL de solução 0,1 M NaOH --- 0,0064 g ác. cítrico X mL de solução 0,1 M NaOH --- Y g de ácido cítrico onde X é o volume gasto da solução de NaOH 0,1M As "Y" g de ácido cítrico estão contidas em 2,5 mL de suco que foram usadas na dosagem. Para calcular a massa do ácido cítrico em 100 mL de suco temos: 2,5 mL de suco contém ---- Y g de ácido cítrico
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