Rel qg II - reações químicas

Rel qg II - reações químicas

UECE - Universidade Estadual do Ceará FACEDI – Faculdade de Educação de Itapipoca – Química Geral I – 2016.2

Análise Experimental de Sistemas de Reações Químicas

Beatriz Praciano de CASTRO

Francisco Bruno de Sousa LIMA

Universidade Estadual do Ceará/Faculdade de Educação de Itapipoca

Relatório de Trabalho para Química Geral I Prof. Dr. Antonio Sávio Gomes Magalhães

O presente trabalho aborda a primeira aula prática da turma de química geral I sobre sistemas de reações químicas, no qual foram realizados procedimentos experimentais para identificação destas, reconhecimento e classificação dos diferentes tipos de precipitados, classificação dos tipos de reações químicas e representação gráfica por meio de equações químicas. O objetivo desta experiência é verificar os indícios de reação química, observando as mudanças ocorridas em misturas de diferentes substâncias disponíveis para os procedimentos. Analisando ainda, se há ou não a ocorrência de reação através da verificação das características visíveis, como mudança de coloração, mudança de temperatura, liberação de gás e surgimento de precipitados.

PALAVRAS-CHAVE: Reação química; Precipitado; Equação química.

Para compreender os sistemas de reações químicas, é necessário, primeiramente compreender alguns conceitos relevantes. A transformação química é quando “uma substância ou mais (os reagentes) foi(foram) transformada(s) em uma ou mais substâncias diferentes (os produtos)” (KOTZ, Pág. 10). Diferentemente da transformação física, que são “mudanças nas propriedades físicas” (KOTZ, Pág. 10), quando a transformação não altera a composição da matéria, somente causa uma mudança no estado de agregação, citando o exemplo da formação de gelo a partir da água.

Quando as substâncias reagem, ocorrem fatos visíveis critérios qualitativos que confirmam o acontecimento da reação como, formação de gás, mudança de cor, mudança de temperatura, mudança de odor, transferência de energia e formação de precipitado: granular, cristalino, finamente dividido, coloidal tipo gelatinoso ou coloidal finamente dividido.

A precipitação é a formação de um sólido durante a reação química, quando dois reagentes são misturados e os mesmos não se encontram em proporções iguais, um deles será consumido totalmente enquanto o outro poderá deixar certa quantidade sem reagir. Isso pode ocorrer quando a substância insolúvel, o precipitado, é formado na solução devido a reação química ou quando a solução foi supersaturada por um composto.

A formação do precipitado é um sinal de mudança química. Na maioria das vezes, o sólido formado “cai” da fase, e se deposita no fundo da solução (porém ele flutuará se ele for

UECE - Universidade Estadual do Ceará FACEDI – Faculdade de Educação de Itapipoca – Química Geral I – 2016.2 menos denso do que o solvente, ou formará uma suspensão). As reações químicas podem ser de síntese ou adição, análise ou decomposição, simples troca ou simples substituição e dupla troca ou dupla substituição, e as representações gráficas são chamadas de equações químicas.

Existem vários exemplos de reações químicas no cotidiano como a formação de ferrugem em uma barra de ferro, a combustão da gasolina em um automóvel, a queima do gás de cozinha no fogão, etc. A ocorrência de uma reação química nem sempre é fácil de perceber, pois, algumas só poderão ser percebidas em laboratório com equipamentos necessários para separar os componentes das misturas obtidas e determinar suas propriedades.

O presente trabalho caracteriza a aula prática no laboratório da instituição sobre sistemas de reações químicas por meio de evidências experimentais. Seguindo os objetivos de identificação da ocorrência de reações químicas através das mudanças de cor, reconhecimento analítico dos tipos de precipitados, classificação das reações e representação das mesmas por equações químicas.

Os reagentes utilizados na prática experimental foram, sulfato de cobre (CuSO4), sulfato de ferro (Fe2(SO4)3), nitrato de prata (AgNO3), dicromato de potássio (K2Cr2O7), ferrocianeto de potássio (K4[Fe(CN)6], hidróxido de amônio (NH4OH), hidróxido de sódio (NaOH), ácido clorídrico (HCl), ácido sulfúrico (H2SO4), cloreto de bário (BaCl2), cloreto de magnésio (MgCl2), tiossulfato de sódio (Na2S2O3), água destilada (H2O), sódio metálico (Na), amostra de ferro metálico (Fe) e indicador de ácido-base fenolftaleína.

Os materiais utilizados foram, béquer, placa de Petri, tubos de ensaio, pipeta graduada, estante para tubo de ensaio, seringa, pisseta, pinça e conta-gotas.

REAÇÃO CuSO4 COM Fe2

Misturou-se em um tubo de ensaio solução de CuSO4 (coloração azul cristalino), e solução de Fe2(SO4)3 (coloração amarela claro), aproximadamente 1 mL de cada. A mistura

UECE - Universidade Estadual do Ceará FACEDI – Faculdade de Educação de Itapipoca – Química Geral I – 2016.2 entre as substâncias resultou em uma solução de cor verde claro e a temperatura permaneceu constante durante todo o procedimento. A reação não ocorre, a mudança de cor é o resultado da combinação das cores dos reagentes e não há formação de precipitado.

CuSO4 (aq) + Fe2(SO4)3 (aq)CuSO4 (aq) + Fe2(SO4)3 (aq)

REAÇÃO K2Cr2O7 COM K4(Fe(CN)6

Misturou-se em um tubo de ensaio solução de K2Cr2O7 (coloração amarela), e solução de K4(Fe(CN)6 (amarelo óleo), aproximadamente 1 mL de cada. A mistura entre as substâncias resultou em uma solução de cor amarelada. A reação não ocorre, a mudança de cor é o resultado da combinação das cores dos reagentes e não há formação de precipitado.

K2Cr2O7 + K4[Fe(CN)6]K2Cr2O7 + K4[Fe(CN)6]

REAÇÃO CuSO4 COM NH4OH

Misturou-se em um tubo de ensaio solução de CuSO4 (coloração azul), e solução de

NH4OH (incolor), aproximadamente 1 mL de cada. A mistura entre as substâncias resultou em uma solução de cor azul royal. A reação ocorre, formando o complexo tetramino de cobre

I, e há a formação de precipitado de coloração azul royal.

CuSO4 (aq) + NH4OH (aq)(NH4)2SO4 + Cu[(NH3)4]2 (s)

REAÇÃO HCl COM NaOH

Misturou-se em um tubo de ensaio solução de HCl (incolor), indicador de ácido-base, e solução de NaOH (incolor), aproximadamente 1 mL de cada. A mistura entre as substância resultou em uma solução de cor rosa escuro. A reação ocorre, formando cloreto de sódio

HCl + NaOHNaCl + H2O

(NaCl) e água (H2O).

REAÇÃO HCl COM AgNO3

Misturou-se em um tubo de ensaio solução de HCl e AgNO3, ambas incolores, aproximadamente 1 mL de cada. Ao misturar as substâncias, formou-se o precipitado granular cloreto de prata (AgCl), pequenos e discretos grãos que se sedimentam com facilidade, além de formar o ácido nítrico (HNO3). A solução (Figura 1: Solução 1) apresentou-se leitosa na coloração branca.

HCl (aq) + AgNO3 (aq) AgCl (s)↓ + HNO3 (aq)

UECE - Universidade Estadual do Ceará FACEDI – Faculdade de Educação de Itapipoca – Química Geral I – 2016.2

REAÇÃO BaCl2 COM H2SO4

Misturou-se em um tubo de ensaio solução de BaCl2 e H2SO4 ambas incolores, aproximadamente 1 mL de cada. A solução apresentou uma coloração branca e formou o precipitado do tipo finamente dividido sulfato de bário (BaSO4), as partículas são extremamente pequenas, invisíveis a olho nu, levando um longo tempo para sedimentar. Foi formado também o ácido clorídrico (HCl). A solução (Figura 2: Solução 2) resultou em uma coloração branco mais denso.

BaCl2 (aq) + H2SO4 (aq)BaSO4 (s) ↓ + 2 HCl (aq)

REAÇÃO MgCl2 COM NaOH

Misturou-se em um tubo de ensaio solução de MgCl2 e NaOH ambas incolores, aproximadamente 1 mL de cada. A solução formou o precipitado do tipo coloidal gelatinoso hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), massa compacta com aspecto de gelatina, foi formado também o cloreto de sódio (NaCl). A coloração da solução (Figura 3: Solução 3) apresentada foi branca, vistas minúsculas partículas a olho nu.

MgCl2 + 2 NaOH2 NaCl (aq) + Mg(OH)2 (s)

REAÇÃO Na2S2O3 COM H2SO4

Foi adicionado em um tubo de ensaio as soluções incolores de Na2S2O3 e H2SO4, aproximadamente 1 mL de cada. A solução apresentou precipitado coloidal do tipo finamente definido (as partículas são tão pequenas que dificilmente se sedimentam). A coloração da solução (Figura 4: Solução 4) foi amarela bem claro e houve também a formação do gás SO2 (dióxido de enxofre). Não foi de imediato a visibilidade do precipitado.

Na2S2O3 (aq) + 3 H2SO4 (aq)Na2SO4 (s) + 4 SO2 (g) + 3 H2O (l)
Figura 1: Solução 1Figura 2: Solução 2. Figura 3: Solução 3. Figura 4: Solução 4.

(Foto: Próprio autor) (Foto: Próprio autor) (Foto: Próprio autor) (Foto: Próprio autor)

UECE - Universidade Estadual do Ceará FACEDI – Faculdade de Educação de Itapipoca – Química Geral I – 2016.2

REAÇÃO NaHCO3 COM HCl

Misturou-se em um tubo de ensaio separado as substâncias químicas NaHCO3 e HCl ambas incolores. Quando as duas soluções entraram em contato ocorreu formação de bolhas evidenciando a liberação de gás. Houve a formação de gás dióxido de carbono (CO2) e de outra substância, o cloreto de sódio (NaCl). Apresenta reação química de dupla troca.

NaHCO3 (aq) + HCl (aq)NaCl (aq) + H2O (l) + CO2 (g)

REAÇÃO FERRO METÁLICO COM CuSO4

REAÇÃO H2SO4 COM NaOH

Misturou-se em tubos de ensaios separados solução de H2SO4 e NaOH incolores, ao misturar os reagentes, surgiu um leve precipitado, que logo desapareceu com a agitação do tubo de ensaio. Apresenta reação química de dupla troca.

H2SO4 + 2 NaOHNa2SO4 + 2 H2O

Jogou um pedaço de sódio metálico (Na) (Figura 6: Sódio metálico) na água destilada com 3 gotas de fenolfetaleína que estava na placa de Petri, e de imediato, houve fervura. Sendo extremamente necessário adicionar água na vidraria, até o fundo vazio desaparecer. Apresenta reação de simples troca.

2 Na (s) + 2 H2O (l)2 NaOH (aq) + H2 (g)
Figura 6: Sódio metálicoFigura 7: Água com fenolfetaleína.
Foto: Próprio autorFoto: Próprio autor.

Adicionou-se um amostra de ferro metálico em um tubo de ensaio com solução de CuSO4. Deixou-se reagindo por alguns minutos. Houve a ocorrência de ferrugem em parte do ferro que estava concentrado no meio aquoso do reagente no tubo de ensaio (Figura 5: Solução 5).

3 CuSO4 + 2 Fe 3 Cu + Fe2(SO4)3 Foto: Próprio autor.

Figura 5: Solução 5

UECE - Universidade Estadual do Ceará FACEDI – Faculdade de Educação de Itapipoca – Química Geral I – 2016.2

RESULTADOS E DISCUSSÕES A ocorrência de reações químicas pode ser identificadas por diversos meios, como a mudança de coloração, liberação de gás, formação de precipitado, entres outros.

MUDANÇA DE COR Tabela 1: Propriedades químicas dos compostos.

Procedimento Observação

CuSO4 (aq) + Fe2 (SO4)3 ( - ) Não ocorre reação K2Cr2O7 + K4[Fe(CN)6] ( - ) Não ocorre reação

CuSO4 (aq) + NH4OH (aq) ( + ) Ocorre reação HCl + NaOH ( + ) Ocorre reação

Fonte: Próprio autor

Nem toda mudança de cor que ocorre quando duas substâncias são misturadas, implica necessariamente em uma reação química. A não ser quando a nova cor é inesperada, ou seja, não pode resultar da combinação das cores dos reagentes. Embora tenha ocorrido mudança de cor nas amostras, apenas houve reação na que continha o reagente CuSO4 com NH4OH, ocorrendo a formação do precipitado Tetramino de Cobre I, e o reagente HCl com NaOH.

Precipitado é uma suspensão de pequenas partículas sólidas produzidas num líquido por reação química, e caracteriza-se por diversos tipos.

O precipitado cristalino é reconhecido pela presença de muitas partículas pequenas de formato regular tendo superfície lisa. Os cristais de um precipitado cristalino parecem-se com os cristais do sal de cozinha ou açúcar. É o mais desejável dos precipitados, uma vez que sedimenta-se rapidamente e é fácil de filtrar, porém, de modo geral sua obtenção depende de condições ideais.

O precipitado granular (Figura 1: Solução 1) consiste em pequenos e discretos grãos que se sedimentam com facilidade. Um precipitado granular parece com café moído (não em pó). As pequenas partículas de forma irregular podem ser facilmente distinguidas ainda que não tenham a forma regular como a do precipitado cristalino.

UECE - Universidade Estadual do Ceará FACEDI – Faculdade de Educação de Itapipoca – Química Geral I – 2016.2

O precipitado finamente dividido (Figura 2: Solução 2) formado por partículas extremamente pequenas. As partículas individuais são invisíveis a olho nu. A aparência de farinha de trigo é descritiva deste exemplo. É difícil de trabalhar com este precipitado, pois devido ao tamanho das partículas, estas levam um tempo muito longo para sedimentar.

O precipitado coloidal tipo gelatinoso (Figura 3: Solução 3) é aquele que forma uma massa compacta com aspecto de gelatina. É difícil de trabalhar, pois na manipulação enclausura impurezas de forma a tornar a sua lavagem impossível.

O precipitado coloidal finamente dividido (Figura 4: Solução 4) é o exemplo extremo de precipitado finamente dividido. As partículas são tão pequenas que dificilmente sedimentam e atravessam até os poros de um filtro. A constatação visual de um precipitado deve levar em conta os aspectos descritos acima. Os precipitados formados nas misturas foram, respectivamente, cloreto de prata

(AgCl), sulfato de bário (BaSO4), hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) e o sulfato de sódio (Na2SO4) que devido sua baixa ou inexistente solubilidade se precipitaram.

Tabela 2: Propriedades químicas dos compostos

Reação Observação/ Tipo de precipitado

HCl + AgNO3 Granular BaCl2 + H2SO4 Finamente dividido MgCl2 + NaOH Coloidal tipo gelatinoso Na2S2O3 + H2SO4 Coloidal finamente dividido

Fonte: Próprio autor.

REAÇÃO NaHCO3 COM HCl No primeiro procedimento verificou-se a liberação do gás dióxido de carbono (CO2).

Neste experimento houve reação química. Após colocar-se o sódio (Na) dentro da água observou-se a liberação de gás, que exalou um forte odor. Observou-se também que saíram faíscas quando o sódio entrou em contato com a água, a água tornou-se totalmente rosa por conta da fenolftaleína que é indicadora de ácido-base e se torna-se rosa em meio básico.

UECE - Universidade Estadual do Ceará FACEDI – Faculdade de Educação de Itapipoca – Química Geral I – 2016.2

Houve uma efervescência, constatando a liberação de H2. Formou-se uma base (NaOH) que é visto pela coloração rosa do indicador fenolftaleína. A reação que ocorreu foi de dupla troca e é uma reação de neutralização ácido-base.

Reações químicas são quando dois ou mais compostos (reagentes) são misturados e forma-se um novo arranjo entre as moléculas ou íons (produtos), ocorrendo transformações em relação ao seu estado inicial. A reação de um sólido com uma solução pode originar um precipitado, por vez, é uma suspensão de pequenas partículas sólidas produzidas num líquido por reação química, ou excesso de reagente, ou seja, aquele reagente que excedeu.

Livros

KOTZ, John C; TREICHEL, Jr, Paul M. Química Geral I e reações químicas. Cengage Learning, 2005. 10 p.

Sites Disponível em http://www.virtual.ufc.br/solar/aula_link/lquim/Q_a_Z/quimica_I/aula_03- 6347/02.html acesso em 15∕mai∕2017 às 16hrs57min

Comentários