Apostila-laboratorio Química Geral, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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Francisco Klebson Gomes dos Santos

Kalyanne Keyly Pereira Gomes

Marta Ligia Pereira da Silva

Laboratório de Química Geral

e Química Básica

Prefácio

Este material didático tem por objetivo inteirar o aluno aos conhecimentos básicos de um laboratório de química, tornando-o capaz de reconhecer as principais vidrarias e outros equipamentos utilizados em um laboratório, além de executar práticas laboratoriais através de experimentos de química. O primeiro capítulo introduz alguns aspectos de segurança, indispensáveis a um laboratorista, evidenciando algumas regras básicas, a importância do uso de EPI´s e EPC´s, dentre outros. No capítulo dois são apresentados equipamentos, vidrarias, algumas manipulações, acessórios e procedimentos utilizados em um laboratório de química. Nos demais capítulos são oferecidos uma variedade de experimentos abordando assuntos diversos no âmbito da química. São oferecidas também nesse material, uma tabela periódica, e algumas tabelas de conversão de unidades.

Conversão de unidades

Massa g Kg u.m.a. ton

1 grama (g) 1 0,001 6,024x10^23 0,

1quilograma (Kg) (^1000 1) 6,024x10^26 0,

1 u.m.a. (^) 1,66x10-24^ 1,66x10-27^1 1,829x10-

1 onça 28,35 0,02835 1,708x10^25 0,

1 libra (lb) 453,6 0,4536 2,732x10^26 0,

1 ton 907200 907,2 5,465x10^29

Comprimento cm m km in ft mi 1 centímetro (cm) (^1) 0,01 0,00001 0,3937 0,0328 0, 1 metro (m) 100 1 0,001 39,3 3,281 0, 1 quilômetro (km) 100000 1000 1 39370 3281 0, 1 polegada (in) 2,54 0,0254 0,0000254 1 0,08333 0, 1 pé (ft) (^) 30,48 0,3048 3,048 12 1 0,

Volume m³ cm³ L ft³ in³ 1 metro cúbico (m³) 1 1000000 1000 35,31 61020

1 centímetro cúbico(cm³) 0,000001 1 0,001 0,00003531 0,

1 litro(L) 0,001 1000 1 0,03531 61, 1 pé cúbico(ft³) (^) 0,02832 28320 28,32 1 1728 1 polegada cúbica(in³) (^) 0,00001639 16,39 0,01639 0,0005787 1

Vários Comprimento 1m=3,281ft=39,37in Área 1m²=10,76ft²=1.550in² Volume 1m³=35,3ft³=1.000 L Volume 1galão(USA)=3,8l; 1galão(GB)=4,5 L Massa 1kg=2,2 lb 1lb=0,45kg 1oz=28,35g Pressão 1atm=1,033kgf/cm²=14,7lbf/pol²(PSI) Pressão 1bar=100kPa=1,02atm=29,5inHg Energia 1kWh=860kcal; 1kcal=3,97Btu Energia 1kgm=9,8J; 1Btu=0,252kcal Temperatura ºF=32+1,8 ºC K=273+ºC R=460+ºF

Sumário

• CAPÍTULO I - SEGURANÇA NO LABORATÓRIO ................................................................................... UNIDADE I IX
• INDISPENSÁVEIS EM UM LABORATÓRIO DE QUÍMICA ............................................................................ CAPÍTULO II – EQUIPAMENTOS, VIDRARIAS, MANIPULAÇÕES E OUTROS ACESSÓRIOS E PROCEDIMENTOS
• PÓS-LABORATÓRIO
• CAPÍTULO III - DENSIDADE DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS
• OBJETIVOS
• INTRODUÇÃO
• METODOLOGIA
• MATERIAIS E REAGENTES..............................................................................................................
• PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
• PICNOMETRIA
• 1 ª. PARTE – DETERMINAÇÃO DO VOLUME DO PICNÔMETRO (CALIBRAÇÃO DO PICNÔMETRO)
• PRÉ-LABORATÓRIO
• PÓS-LABORATÓRIO
• CAPÍTULO IV - DESTILAÇÃO SIMPLES
• PRÉ-LABORATÓRIO
• PÓS-LABORATÓRIO
• CAPÍTULO V - CONSERVAÇÃO DA MASSA
• METODOLOGIA
• PRÉ-LABORATÓRIO
• PÓS-LABORATÓRIO
• UNIDADE II
• CAPÍTULO VI – DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE DE UM LÍQUIDO
• METODOLOGIA
• PRÉ-LABORATÓRIO
• PÓS-LABORATÓRIO
• CAPÍTULO VII - EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO.................................................................................
• METODOLOGIA
• PRÉ-LABORATÓRIO
• PÓS-LABORATÓRIO
• CAPÍTULO VIII - SOLUÇÕES
• METODOLOGIA
• PRÉ-LABORATÓRIO
• CAPÍTULO IX - ANÁLISE VOLUMÉTRICA
• METODOLOGIA
• PRÉ-LABORATÓRIO
• PÓS-LABORATÓRIO
• UNIDADE III
• CAPÍTULO X - CALORIMETRIA
• METODOLOGIA
• PRÉ-LABORATÓRIO
• PÓS-LABORATÓRIO
• CAPÍTULO XI - FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO QUÍMICA
• METODOLOGIA
• PRÉ-LABORATÓRIO
• PÓS-LABORATÓRIO
• CAPÍTULO XII - EQUILÍBRIO QUÍMICO...........................................................................................
• METODOLOGIA
• PRÉ-LABORATÓRIO
• CAPÍTULO XIII - SOLUÇÃO TAMPÃO
• METODOLOGIA
• PRÉ-LABORATÓRIO
• PÓS-LABORATÓRIO
• ANEXOS
• ANEXO 1. DENSIDADE DA ÁGUA EM DIFERENTES TEMPERATURAS
• ANEXO 2. MATEMÁTICA BÁSICA

CAPÍTULO I - Segurança no laboratório

Regras básicas Um laboratório de química é um local onde são manipuladas substâncias tóxicas, inflamáveis, corrosivas, etc. A minimização dos riscos de acidentes no laboratório passa pela obediência a certas normas. A seguir encontram-se algumas normas que deverão ser observadas e seguidas pelos alunos antes, durante e após as aulas práticas. Não é permitido brincadeiras em um laboratório. O laboratório de química é um lugar de trabalho. Não beba nem coma no laboratório, pois qualquer alimento que esteja no ambiente laboratorial está sujeito a contaminação. Existe um risco químico constante nesse local. Siga rigorosamente as instruções fornecidas pelo professor, não mexendo em qualquer coisa que esteja fora do escopo da prática. Durante a sua permanência no laboratório use sempre os equipamentos de proteção individual, também conhecidos por EPIs, indispensáveis: calça comprida, calçado fechado e bata apropriada. Outros EPIs serão fornecidos quando necessário, como por exemplo, óculos de segurança e luvas. Caso tenha cabelo comprido, mantenha-o preso durante a realização das experiências. Recomenda-se a não utilização de lentes de contato sempre que possível. Todas as experiências que envolvam a libertação de gases e/ou vapores tóxicos devem ser realizadas na capela, que é um compartimento fechado e envidraçado, contendo um exaustor, que serve para proteger dos gases tóxicos que venham a ser liberados durante a manipulação de determinadas substâncias. Ao preparar soluções aquosas de um ácido, coloque o ácido concentrado sobre uma razoável quantidade de água, aproximadamente 1/3 (um terço) da capacidade do balão volumétrico utilizado. Nunca adicione água diretamente ao ácido concentrado.

Nunca usar a boca para pipetar. Fazer uso dos pipetadores. Nunca aqueça o tubo de ensaio, apontando a extremidade aberta para um colega ou para si mesmo, pois pode ocorrer uma ejeção de fluido quente. Não coloque sobre a bancada de laboratório bolsas, capacetes ou qualquer material estranho ao trabalho que irá ser realizado. No caso de contato de um produto químico com os olhos, boca ou pele, lave abundantemente com água; em seguida, procure atendimento médico. Saiba a localização e como utilizar o chuveiro de emergência, extintores de incêndio e lava olhos. Nunca teste um produto químico pelo sabor. Não é aconselhável identificar um produto químico pelo odor, porém caso seja necessário, não coloque o frasco sob o nariz. Desloque suavemente com a mão, para a sua direção, os vapores que se desprendem do frasco. Não aqueça líquidos inflamáveis em chama direta. Usar sempre um aquecedor elétrico ou uma manta de aquecimento. Abra os frascos o mais longe possível do rosto e evite aspirar ar naquele exato momento. Faça isso na capela. Os frascos contendo reagentes devem ser sempre identificados. Indicar o nome da substância, sua concentração, o nome do responsável e a data da fabricação. Nunca volte a colocar no frasco um produto químico retirado em excesso e não usado. Ele pode ter sido contaminado. Quando sair do laboratório, verifique se não há torneiras (água, gás ou outros) abertas. Desligue todos os aparelhos, deixe todo o equipamento limpo e lave as mãos.

O chuveiro de emergência auxilia o laboratorista nos primeiros socorros, principalmente em casos de derramamento de ácidos ou outras substâncias que provoquem queimaduras. Ele deve estar bem identificado e disposto em local de fácil acesso. Devem ser alimentados com água de boa qualidade e de fonte ininterrupta. A Figura 1.2 ilustra um chuveiro de emergência e seu funcionamento.

Figura 1.2. Chuveiro de emergência e seu funcionamento.

Os lava olhos, assim como o chuveiro de emergência, auxiliam o laboratorista em primeiros socorros. No caso de queimaduras nos olhos com agentes corrosivos, lavar os olhos durante 10 a 15 minutos e consultar um médico imediatamente. A Figura 1.3 ilustra um lava olhos e seu funcionamento.

Figura 1.3. Lava olhos e seu funcionamento. Os extintores de incêndio são equipamentos indispensáveis. Têm a finalidade de extinguir ou controlar incêndios em casos de emergência. Em geral estão dispostos na forma de um cilindros que podem ser carregados até o local do incêndio, contendo um agente extintor pressurizado. A Figura 1.4 ilustra extintores de incêndio.

Figura 1.4. Extintores de incêndio. O agente extintor mais apropriado para cada tipo de incêndio depende do material que está em combustão. Em alguns casos, alguns agentes extintores não devem ser utilizados, pois coloca em risco a vida do operador do equipamento. Os extintores trazem em seu corpo as classes de incêndio para as quais é mais eficiente, ou as classes para as quais não devem ser utilizados:

Figura 1.5. Exemplos de EPIs: máscaras, óculos de proteção, luvas, protetores auriculares, bata ou jaleco, capacete e botas.

Quando há riscos de exposição a vapores ou pós, fora da capela, faz-se necessário o uso de uma máscara e, essa, dependendo da substância que for manipular, deve conter filtros, como mostrado na primeira fotografia da Figura 1.5. As luvas, dependendo da situação, poderão ser de diversos tipos, como luvas de borracha, luvas de couro, etc. Os óculos de segurança são bastante utilizados em manipulação de reagentes químicos que liberem vapores ou espirrem produtos químicos, quando se trabalha com reagentes em pó, materiais particulados diversos ou proteção contra projéteis, radiações ultravioleta e infravermelho, e a própria proteção da face; há também os protetores faciais que podem atuar como óculos de segurança. Os protetores auriculares são indispensáveis quando se trabalham em ambientes com ruídos acima do permitido pela legislação, superiores a 60 decibéis. Os limites de tolerância

para ruídos, contínuo ou intermitente, vão depender do nível do ruído e do tempo de exposição ao mesmo. É importante frisar que se deve procurar obter as melhores condições possíveis no laboratório no que diz respeito às instalações (iluminação, ventilação, uso de capelas etc.), para que o uso obrigatório de EPI se dê em último caso. Por outro lado, os EPIs, quando necessários, devem ser de boa qualidade e proporcionar o máximo conforto possível. Deve-se também realizar a inspeção dos equipamentos de proteção segundo os prazos estabelecidos de acordo com as normas técnicas de segurança.

Referências VERGA FILHO, A. F. Manual de Segurança em Laboratórios. Conselho Regional de Química - IV Região, Campinas-SP, 2008.

PEREIRA, M. M.; ESTRONCA, T. M. R.; NUNES, R. M. D. R. Guia de segurança no laboratório de química. Departamento de Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade de Coimbra, 2ª. Edição, FCTUC.

Pós-Laboratório

1. Liste alguns equipamentos de proteção individual, EPIs.
2. Liste alguns equipamentos de proteção coletiva, EPCs.
3. Quando se prepara soluções aquosas de um ácido, deve-se colocar água sobre o ácido concentrado? Explique sua resposta.
4. Pode-se combater um incêndio utilizando qualquer tipo de extintor? Explique sua resposta.
5. Explique o que é uma capela e como funciona.

Balão de destilação: Usado em destilações. Possui saída lateral para a condensação de vapores.

Pipeta volumétrica: Usada para medir volumes fixos de líquidos.

Pipeta graduada: Usada para medir volumes variáveis de líquidos.

Proveta: Usado para medidas aproximadas de volume de líquidos.

Funil de vidro: Usado em transferências de líquidos e em filtrações.

Frasco de reagentes: Usado para o armazenamento de soluções.

Bico de Bunsen: Usado em aquecimentos de laboratório.

Tela de amianto: Usado para distribuir uniformemente o calor em aquecimentos de laboratório.

Tripé de ferro: Usado para sustentar a tela de amianto.

Cadinho de porcelana: Usado para aquecimentos a seco no bico de Bunsen e Mufla.

Estante para tubos de ensaio: suporte de tubos de ensaio.

Bureta: Usada para medidas precisas de líquidos.

Triângulo de porcelana: Usado para sustentar cadinhos de porcelana em aquecimento no bico de Bunsen.

Funis de decantação: Usado para separação de líquidos imiscíveis.

Pinça de madeira: Usada para segurar tubos de ensaio em aquecimento no bico de Bunsen.

Almofariz e pistilo: Usado para triturar e pulverizar sólidos.

Placa de Petri: usada para cultivo de microorganismos e fins diversos.

Vidro de relógio: Usado para cobrir beckers em evaporações, pesagens etc.

Pisseta: Usada para lavagens, remoção de precipitados e outros fins.

Picnômetro: Usado para determinar a densidade de líquidos.

Cuba de vidro: Usada para banhos de gelo e fins diversos.

Cápsula de porcelana: Usada para evaporar líquidos em soluções.

Bastão de vidro: Usado para agitar soluções, transporte de líquidos na filtração e outros.

Dessecador: Usado para resfriar substâncias em ausência de umidade.

Pinça metálica Casteloy: Usada para transporte de cadinhos e outros fins.

Balão volumétrico: Usado para preparar e diluir soluções.

Termômetro: Usado para medidas de temperatura.

Funil de Buchner: Usado para filtração a vácuo. Kitassato (acoplado a um funil de Buchner): Usado para filtração a vácuo.

Garra metálica: Usada em filtrações, sustentação de peças, tais como condensador, funil de decantação e outros fins.