Relatório Metais Alcalinos e Alcalinos Terrosos

Prévia do material em texto

Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL
ALUNA: TAYNÁ RAQUEL DA SILVA SALINAS.
Campo Grande – MS
2021
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL
METAIS ALCALINOS E ALCALINOS TERROSOS
ALUNA: TAYNÁ RAQUEL DA SILVA SALINAS.
Profa. Dra. Juliana Jorge
Campo Grande – MS
2021
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO…………………………………………………………….. 4
2. OBJETIVOS………………………………………………………………....5
3. PARTE EXPERIMENTAL………………………………………………......6
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES…………………………………………...7
5. CONCLUSÃO…………...............................................................................11
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................12
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
1. INTRODUÇÃO
Sabendo que para realizarmos uma reação química, precisamos de um ou mais substâncias,
sendo os reagentes, para transformar-se em outra substância, chamadas de produtos. Em
termos teóricos, onde uma reação química irá promover uma mudança na estrutura da matéria.
Para que isso seja realizado, as ligações entre átomos e moléculas são rompidas, e
estabelecidas de uma outra forma. A reação química, pode se dar pelos meios de
desprendimento de gás e luz, mudança de coloração, cheiro, formação de precipitações e entre
outros. E elas são classificadas de várias formas.
Na química inorgânica, o critério mais utilizado é a classificação das reações de acordo
com a quantidade de substâncias que reagem e que são produzidas, agrupando as reações
da seguinte forma : Reação de síntese ou adição; reação de análise ou decomposição;
reação de simples troca e dupla troca. As substâncias que fazem parte dos reagentes de
uma reação são ácidos, bases, sais, óxidos, hidretos, sulfetos, peróxidos e superóxido.
O atual relatório irá se referir aos elementos da primeira e segunda coluna, sendo os Metais
Alcalinos e Metais Alcalinos Terrosos.
Tendo em vista, a primeira família da tabela periódica (1A), onde se encontra o grupo de
Metais Alcalinos, contendo os seguintes metais: Lítio (Li), Sódio (Na), Potássio (K), Rubídio
(Rb), Césio (Cs) e Frâncio (Fr). Agora observando melhor essa coluna, temos o hidrogênio
fazendo parte, porém ele não é considerado um metal alcalino, por conta da energia que será
necessária para retirar o único elétron do hidrogênio, ou seja, sua energia de ionização será
muito maior do que qualquer outro elemento da mesma coluna. Sendo assim, o hidrogênio é
um não-metal.
Falando sobre a alcalinidade, ela é a capacidade que os elementos têm em reagirem com a
água (H2O), isto é, todos os elementos deste grupo possuem uma grande interação em meio
aquoso. Suas reações possuem características, tendo uma boa condutividade elétrica, reagem
4
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
em contacto com o oxigénio do ar e com a água. Formam compostos univalentes, iônicos e
incolores.
Normalmente, suas reações com a água irão formar substâncias básicas (alcalinas) sendo
chamados de hidróxidos.
2Li(s) + 2H2O(L) -› 2LiOH(aq) + H2(g)
Além de sua interação com a água e liberar hidrogênio em meio gasoso, esses elementos
também são reativos com Oxigênio, formando óxido, peróxido e superóxido.
4Li(s) + O2(g) -› 2Li2O(s) - Óxido
2Na(s) + O2(g) -› Na2O2(s) - Peróxido
K(s) + O2(g) -› KO2(s) - Superóxido
Já os metais Alcalinos Terrosos estão localizados logo ao lado, na segunda coluna, sendo a
família 2A, possuindo os seguintes elementos: Berílio (Be), Magnésio (Mg), Cálcio (Ca),
Estrôncio (Sr), Bário (Ba) e Rádio (Ra). Possuem esse nome pois seus óxidos eram,
antes, chamados de terras por serem básicos, suas características incluem baixa densidade,
coloração e moleza, todos eles sendo em estado sólido, possuem dois elétrons em sua
camada mais externa que podem participar de ligações metálicas. Apesar de não reagirem
com a água tão rapidamente quanto os do grupo 1A, alcalinos terrosos também
formam hidróxidos fortemente básicos, formando sais iônicos em suas reações com
halogênios.
A abundância desses metais na crosta terrestre se estende por uma ampla faixa,
se entendendo por metais muito abundantes como o cálcio, até metais extremamente raros,
como césio e berílio.
2. OBJETIVO
Analisar e desenvolver conceitos de reatividade entre as reações de metais alcalinos e alcalinos
terrosos, comparando sua reatividade em diferentes situações e observando seus
hidróxidos, desenvolvendo princípios de metodologia de sínteses de compostos inorgânicos.
5
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
3. PARTE EXPERIMENTAL
Experimento 1
Em um aquário contendo água, adicionar fenolftaleína e, em seguida, com uma pinça
adicionar Sódio (Na) puro, em sua forma sólida e observar sua reação.
Experimento 2
Precisaremos de:
- Cloreto de cálcio (1 Mol/L);
- Cloreto de Estrôncio (1 Mol/L);
- Sulfato de Lítio (1 Mol/L);
- Sulfato de Cobre (1 Mol/L);
- Nitrato de Sódio (1 Mol/L);
- Nitrato de Potássio (1 Mol/L);
- 6 conta gotas;
- 6 latinhas furadas, sem o anel e a lingueta;
- 10 ml de Etanol.
Com as latinhas furadas, adicionar os 10 ml de Etanol em todas as 6 latas, após isso acender
com um fósforo. Em seguida, com o conta gotas adicionar na Lata 1 cloreto de cálcio (1
Mol/L). Na lata 2 adicionar o cloreto de estrôncio (1 Mol/L). Lata 3 adicionar sulfato de lítio
(1 Mol/L). E assim, realizando esse procedimento com todas as soluções apresentadas em
cada lata.
Experimento 3
À uma solução de cloreto de magnésio, adicionar uma solução de hidróxido de amônio e, em
seguida, acrescentar uma ponta de espátula de cloreto de amônio. À solução obtida, adicionar
uma solução de hidrogenofosfato dissódico. Tentar dissolver o precipitado formado,
adicionando ácido clorídrico.
6
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
MgCl2(aq) + NH4OH(aq) + NH4Cl(s) + Na2HPO4(s) -› Mg[NH4][PO4]·6H2O(s)
Experimento 4
Misturar solução de sulfato de cálcio com solução de carbonato de sódio. Acrescentar solução
de etilenodiaminotetraacétitato de sódio (EDTA).
Experimento 5
Fazer reação das respectivas reações apresentadas abaixo na tabela, e seu balanceamento.
(NH4)2CO3 CaSO4 K2CrO4
CaCl2 X X X
SrCl2 X X X
BaCl2 X X X
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Começando pelo experimento 1, com a adição da fenolftaleína vemos uma esbranquiçada na
água, ele será o nosso indicador, que ao reagir com uma base irá haver uma mudança de
coloração, indo para um rosa magenta. Ou seja, quando o sódio entra em contato com a água,
irá realizar uma reação química, gerando o produto hidróxido de sódio (NaOH) ou soda
cáustica, sendo uma base forte. Representando em uma equação química, ficará:
Na(s) + H2O(aq) -› NaOH(aq) + ½ H2(g)
7
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
Observando a equação, vemos que irá liberar hidrogênio em sua forma gasosa, ou seja, ele
será um gás inflamável, sendo uma reação exotérmica, considerando sua densidadeele será
menos denso que o ar, ou seja, na hora que ele é liberado ele irá subir rapidamente, originando
uma pequena explosão. Caso prendermos o hidrogênio, sua tentativa de libertação irá criar
mais força, originando uma explosão considerável.
Indo para o experimento 2, com o teste de chamas, realizados em latinhas. Após adicionado
às soluções em cada chamas feitas por meio das latas, haverá uma mudança na cor da chama.
Começando pela lata 1, onde foi adicionado com o conta gotas cloreto de cálcio (1 Mol/L),
observamos uma mudança na cor da chama se tornando um vermelho alaranjado claro. Na
lata 2, contendo cloreto de estrôncio (1 Mol/L) a chama ficará com uma cor vermelho
escuro. Lata 3, com o sulfato de lítio (1 Mol/L), a chama ficará carmim. Lata 4, contendo
8
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
sulfato de cobre (1 Mol/L), a chama se torna esverdeada. Na lata 5, com nitrato de sódio (1
Mol/L), a chama ficará amarelada. E por último na lata 6, adicionado nitrato de potássio (1
Mol/L), a cor da chama ficará violeta. Na imagem a seguir, podemos ter uma ideia mais clara
sobre a coloração dessas chamas.
Essa mudança de cor ocorre devido ao fato de que quando certa quantidade de energia é
fornecida a um determinado elemento químico, alguns elétrons da última camada de
valência absorvem esta energia passando para um nível de energia mais elevado,
produzindo oque chamamos de estado excitado. Quando um desses elétrons excitados
retorna ao seu estado fundamental, ele libera a recebida em forma de radiação. A
radiação liberada por alguns elementos possui comprimento de onda na faixa do
espectro visível, ou seja, o olho humano é capaz de enxergá - los através de cores,
assim é possível identificar a presença de certos elementos devido à cor
característica que eles emitem quando aquecidos numa chama. Em geral , os metais,
sobretudo os alcalinos e alcalinos terrosos são os elementos cujos elétrons exigem
menos energia para serem excitados.
No experimento 3, tendo os seguintes soluções de cloreto de magnésio (MgCl2), hidróxido de
amônio (NH4OH), cloreto de amônio (NH4Cl) e hidrogenofosfato dissódico Mg[NH4][PO4],
sendo uma reação de sais mistos, onde haverá uma liberação de dois cátions, sendo o Mg+2 e o
9
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
NH4+, e um ânion, sendo o PO4-, que ao juntar esses compostos formam um precipitado, ou
seja, com a solução de hidróxido de amônio, o magnésio (Mg+2), precipita na forma Mg[NH4],
que será pouco solúvel em água.
No experimento 4, com os reagentes sulfato de magnésio (CaSO4), e carbonato de sódio
(Na2CO3), como resultado, irá gerar os produtos sulfato de sódio (Na2SO4), e carbonato de
magnésio (CaCO3). Assim como o experimento anterior, a reação formará uma precipitação.
CaSo4 + Na2CO3 -› CaCO3 + Na2SO4
Após a adição do etilenodiaminotetraacétitato de sódio (EDTA).
Como o carbonato de cálcio é o principal na formação do precipitado, haverá uma reação de
liberação dos cátions.
CaCO3 + Na2SO4 + EDTA -› Ca(EDTA) + CO32- + 2Na+
Chegando no último experimento 5, podemos obter as seguintes equações balanceadas:
(NH4)2CO3
CaCl2 + (NH4)2CO3 -› CaCO3 + 2NH4Cl
SrCl2 + (NH4)2CO3 -› 2NH4Cl + Sr(CO3) - solução esbranquiçada, com precipitado branco e
gaseificado.
BaCl2 + (NH4)2CO3 -› BaCO3 + 2NH4Cl - solução transparente, com precipitado branco.
10
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
CaSO4
CaCl2 + CaSO4 -› SO4Ca + CaCl2
SrCl2 + CaSO4 -› SrSO4 + CaCl2
BaCl2 + CaSO4 -› BaSO4 + CaCl2
K2CrO4
CaCl2 + K2CrO4 -› 2KCl + CaCrO4
SrCl2 + K2CrO4 -› 2KCl + SrCrO4 - precipitado amarelo, e bastante solúvel.
BaCl2 + K2CrO4 -› 2KCl + BaCrO4
5. CONCLUSÃO
Após os respectivos experimentos foi possível uma melhor compreensão dos metais alcalinos
e alcalinos terrosos, e ter uma perspectiva do funcionamento de suas reações.
OBS: Devido a pandemia do Covid-19, não foi possível realizarmos estes experimentos
presencialmente, contudo, foi feita uma pesquisa de suas devidas reações e afins, por meio de
livros, artigos e relatórios de outras instituições, que realizaram tais atividades em laboratório,
algumas reações do experimento 5, infelizmente não foi possível encontrá-la. Por meio disso,
obtive um melhor entendimento das reações estabelecidas pelo roteiro.
11
Serviço Público Federal
Ministério da Educação
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia Civil – Química Geral
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
● Relatório, Marcha Analítica (Classificação e características dos cátions do grupo IV).
Realizado por, Caio Nunes , Gabrielly Damaso, Geovanna Roncon e Guilherme
Estevam. Orientados pela professora, Rosalina Júlio. Ribeirão Pires, 2018.
● Solid solutions of double phosphate hexahydrates in the MgNH4PO4 ·
6H2O-Ni2+-H2O system and their dehydration products. October 2014 Russian
Journal of Inorganic Chemistry
● Química inorgânica não tão concisa / J. D. Lee; tradução da 5° ed. Inglesa: E. Toma,
Koiti Araki, Reginaldo C. Rocha - São Paulo: Blucher, 1999
12