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Engenharia Química
Reações químicas aspectos Qualitativos e
Quantitativos.
Henrique Silva Pinto
Julio Cesar
Fabiano Rodrigues
Vinicius Felipe Ferreira
São Bernardo do Campo
Objetivo:
Estudar sistemas químicos, pesquisando dados qualitativos (alteração de temperatura, cor, estado físico, emanação de gases) a fim de verificar a ocorrência de transformações químicas nas substâncias utilizadas.
nas substâncias utilizadas.
Introdução:
A Química Analítica é a ciência que estuda os princípios e a teoria dos métodos de análise química que nos permitem determinar a composição química das substâncias ou de misturas das mesmas. A análise permite-nos determinar a composição qualitativa da substância em estudo, ou seja, identificar os elementos ou íons que a constituem e também a composição quantitativa, ou seja, estabelecer as proporções entre os elementos ou íons que tinham já sido identificados Normalmente, a Análise Qualitativa deve preceder a Análise Quantitativa. Deve-se recorrer à Análise Qualitativa mesmo quando se trate de determinar a percentagem de um constituinte cuja presença na substância em estudo é conhecida antecipadamente. De fato,só se pode escolher o método mais adequado para determinação quantitativa de um componente depois de saber quais os outros elementos ou íons presentes na substância em estudo. Na qualitativa a matéria encontra-se em transformação permanente na Natureza. Sob a ação de agentes, a matéria pode sofrer alterações em seu estado físico ou químico. Uma transformação física não altera a identidade da substância ou matéria, a exemplo das mudanças de estado. Água gelada ou congelada, mesmo que sólida, ainda é água. Um pedaço de ferro pode ser triturado e ainda fundido, mas continua sendo ferro. Uma transformação química é mais fundamental, pois nela a substância ou matéria é destruída e outra ou outras novas são formadas. O exemplo perfeito é a exposição de um pedaço de ferro ao ar livre e chuva. Há uma combinação química do ferro com o oxigênio e água, formando óxido de ferro, ou ferrugem. A transformação química é denominada reação química. Assim, reação química é o processo pelo qual átomos ou grupos de átomos são redistribuídos, resultando em mudança na composição molecular das substâncias. As substâncias que desaparecem durante essas reações recebem o nome de reagentes, e as que são formadas, produtos. Esses produtos obtidos dependem das condições sob as quais a reação química toma lugar. Reações de síntese ou adição Reações de análise ou decomposição Reações de deslocamento ou simples troca Reações de dupla troca Os experimentos a seguir serão analisados qualitativamente, ou seja, tentar-se-á identificar as substâncias que são formadas no final do experimento. Esta análise é comumente baseada em qualidades facilmente identificáveis, como cor, calor, insolubilidade. Com base nessa análise, poder-se-á separar as reações segundo a classificação científica de A definição de cada tipo será feita durante a discussão dos experimentos que a exemplificarem Em química geralmente uma propriedade qualitativa é uma propriedade organoléptica, isto, uma propriedade que fere diretamente os sentidos. Uma propriedade qualitativa carrega sempre uma dose de subjetividade, da avaliação do humano, já que envolve uma interpretação consciente ou inconsciente. Exemplos de propriedades qualitativas são a cor, o sabor, o odor, o timbre de um instrumento musical e a textura, respectivamente ligadas aos sentidos da visão, do paladar, do olfato, da audição e do tato. Mesmo não sendo diretamente mensuráveis, as propriedades qualitativas podem ter uma certa correspondência com as propriedades quantitativas A finalidade da Análise Qualitativa é a identificação ou pesquisa dos elementos ou íons que constituem a substância em estudo. Uma propriedade quantitativa é um atributo que existe em uma escala de magnitudes, podendo ser medido. Medidas de quaisquer propriedades particulares quantitativas são expressas em uma grandeza específica, referida como uma unidade, multiplicado por um número. Exemplos de grandezas físicas são distância, massa e tempo. Muitos atributos nas ciências sociais, incluindo as habilidades e traços de personalidade, também são estudadas como propriedades quantitativas e princípios. Uma Análise quantitativa é o estudo quantitativo de um componente de uma mistura ou
cobre metálico. Reações por via seca Aquecimento do sulfato de cobre: Colocou-se uma pequena quantidade de sulfato de cobre penta hidratado num tubo de ensaio e aqueceu-se cuidadosamente. Verificou-se o ocorrido. Após o resfriamento do tubo à temperatura ambiente, adicionou-se cerca de 2 ml de água e observou-se. Anotou-se o ocorrido. Decomposição do dicromato de amônio: Num tubo de ensaio, colocou-se uma pequena quantidade de dicromato de amônio e aqueceu- se com cuidado na chama de um bico de Bunsen, até iniciar alguma transformação. Observou-se e anotou-se o ocorrido.
Aspectos Quantitativos:
Preparação e padronização da solução de hidróxido de sódio; Para preparação, ferveu-se 350 ml de água destilada durante 5 minutos para eliminar o gás carbônico dissolvido e em seguida, deixou-se esfriar. Com papel manteiga pesou-se na balança técnica aproximadamente 1 , 0 g de hidróxido de sódio em pastilhas e transferiu-se para um béquer pequeno. Adicionou-se 5 a 6 ml da água destilada e agitou-se rapidamente. Desprezou-se essa água de lavagem. Adicionou-se água destilada e dissolveu-se todo o hidróxido de sódio remanescente, transferiu-se a solução para um balão volumétrico de 250 ml de capacidade. Completou-se o volume do balão com água destilada. Agitou-se para homogeneizar. Para a padronização utilizou-se o biftalato de potássio. Pesou-se 0 , 10 g de biftalato de potássio, transferiu-se para um erlenmeyer de 125 ml e adicionou-se aproximadamente 20 ml de água destilada, isenta de gás carbônico. Na solução de padrão primário adicionou-se 3 gotas de fenolftaleína e titulou-se com a solução de hidróxido de sódio até a viragem do indicador. Repetiu-se o procedimento com uma nova solução do padrão primário. Calculou-se a concentração molar real do hidróxido de sódio. Reação: KHC 8 H 4 O 4 + NaOH ----> KNaC 8 H 4 O 4 + H 2 O Preparação e padronização da solução de acido clorídrico; Para a preparação, pipetou-se 2 , 2 ml de acido clorídrico concentrado P.A. em um balão volumétrico de 250 ml, contendo aproximadamente 50 ml de água destilada, em seguida completou-se o volume do balão volumétrico com água destilada. Agitou-se para homogeneizar a solução. Para a padronização utilizou-se como padrão primário o tetraborato de sódio decahidratado. Pipetou-se 5 ml do padrão primário, adicionou-se 20 ml de água destilada, adicionou-se 3 gotas de vermelho de metila. Titulou-se com acido clorídrico até a viragem do indicador. Determinou-se a concentração do acido clorídrico.
Resultados:
- Reações via úmida: Aspectos qualitativos: a)Reação entre hidróxido de amônio e acido clorídrico: Formou um liquido rosa na presença de 6 gotas de fenolftaleína. b) Reação entre iodeto de potássio e nitrato de chumbo: Formou um precipitado amarelo floculoso. c) Reação entre sulfato de alumínio e hidróxido de amônio: Formou um precipitado branco floculoso.
branco floculoso. d) Reaçao entre sulfato de cobre e hidróxido de amônio: Formou um precipitado azul gelatinoso. e) Reaçao entre sulfato de cobre e hidróxido de sódio: Formou um liquido de coloração azul escuro. f) Reaçao entre sulfato de cobre e pedaço de fio metálico: Não houve reação. g) Reaçao entre acido nítrico e um pedaço de cobre metálico: Não houve reação.
- Reaçoes por via seca: a) Aquecimento do sulfato de cobre: Após o aquecimento a substancia adquiriu uma coloração cinza, e quando foi adicionou-se água na amostra ela passou a ter uma coloração azul. b) Decomposição do dicromato de amônio: Ocorreu uma reação fortemente exotérmica, fazendo que a amostra inicialmente laranja,durante o aquecimento passa-se para a cor verde. Aspectos quantitativos: Preparação e padronização do HCl: Peso do tetraborato de sódio: Volume gasto: P 1 = 0 , 1017 g V 1 = 3 , 5 mL P 2 = 0 , 1012 g V 2 = 3 , 4 mL 1 º experimento: M(HCl).V(HCl). 10 - ³= 2 .M(pesada)/mm M(HCl). 0 , 0035 = 2 x 0 , 1017 / 381 , 37 M(HCl) = 0 , 15238295 mol/L 2 º experimento: M(HCl). 0 , 0034 = 2 x 0 , 1012 / 381 , 37 M(HCl) = 0 , 156093588 mol/L Media = 1 ºexp + 2 º exp / 2 Media = 0 , 15238295 + 0 , 15238295 / 2 Media = 0 , 154238269 mol/L Preparação e padronização do NaOh: Peso do NaOH: 1 , 00 g Peso do hidrogenoftalato de potássio: Volume gasto: P 1 = 0 , 1014 g V 1 = 3 , 75 mL P 2 = 0 , 1355 g V 2 = 8 , 5 mL 1 º Experimento M(NaOH).V(NaOH). 10 - ³=M(pesada)/mm M(NaOH)x 0 , 00375 = 0 , 1014 / 204 , 23 M(NaOH) = 0 , 132399745 mol/L 2 ºExperimento: M(NaOH).V(NaOH). 10 - ³=M(pesada)/mm M(NaOH) x 0 , 0085 = 0 , 1355 g / 204 , 23
e) CuSO 4 + 2 NaOH → Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2
Questionário Aspecto quantitativo:
1 - O que é padrão primário? Um padrão primário é uma substância empregada como titulante em uma análise volumétrica. Deve possuir uma concentração exata para que seja possível a determinação fidedigna da concentração de outras substâncias ou ainda para padronização de outras soluções titulantes, denominadas padrões secundários. Para uma substância ser considerada um padrão primário ele deve possuir algumas características, tais como: (a) ser de fácil obtenção, purificação e secagem, (b) ser facil de se testar e de eliminar eventuais impurezas, (c) ser estável ao ar sob condições normais de manuseio (pesagem, diluição, etc.) (d) possuir massa molar elevada para se evitar erros associados à pesagem. 2 - O que é e como é feita a padronização? Padronização é um modo de conhecer a concentração de uma solução, como no caso dos experimentos do HCl e do NaOH, e é feita através de titulação, usando um padrão primário de concentração já conhecida como titulado, e usar a substancia que se deseja saber a concentração como titulante na bureta. 3 - Por que se deve utilizar água destilada fervida para o preparo da solução de hidróxido de sódio? Para eliminar o CO 2 contido na água para ele não interferir durante a titulação como por exemplo no pHda água. 4 - Indique todos os cálculos realizados no experimento. 1 º experimento: M(HCl).V(HCl). 10 - ³= 2 .M(pesada)/mm M(HCl). 0 , 0035 = 2 x 0 , 1017 / 381 , 37 M(HCl) = 0 , 15238295 mol/L 2 º experimento: M(HCl). 0 , 0034 = 2 x 0 , 1012 / 381 , 37 M(HCl) = 0 , 156093588 mol/L 1 º Experimento M(NaOH).V(NaOH). 10 - ³=M(pesada)/mm M(NaOH)x 0 , 00375 = 0 , 1014 / 204 , 23 M(NaOH) = 0 , 132399745 mol/L 2 ºExperimento: M(NaOH).V(NaOH). 10 - ³=M(pesada)/mm M(NaOH) x 0 , 0085 = 0 , 1355 g / 204 , 23 M(NaOH) = 0 , 078055018 mol/L
Conclusão:
Conclusão:
Nas análises qualitativas dentre os 7 experimentos feitos em vias umidas foi observado que as reações obtidas variam em core grau de reação, sendo que pode-se observar que as variações dos resutados entre as amostras se encontra devido aos Cátions (grupos normalmento contidos nos Elemento Alcalinos, alcalinos Terrosos e metais de transição). Sendo que nas reaçãos por via seca, que são: aquecimento so Sulfato de Cobre e a decomposição do Dicromato de Amônio, observou-se a decomposição dos elementos havendo que também ouve a liberação de gases providos da reação. Os ensaios efetuados nas análises quantitativas mostram que nos ensaios efetuados (ver item resultados), foi obtida uma varição, em alguns casos, devido a diversidade de pesos que foram encontradas nas amostras utilizadas, provando assim a relativa coerrência do experimento.
Bibliografia:
Sites: http://www.dqi.ufms.br/QUALI 2008 - A.pdf http://www 2 .fc.unesp.br/lvq/exp 11 .htm http://www.unirio.br/laqam/NaOH.pdf (ultimo acesso 17 / 04 / 2010 ) Apostila: Apostila, laboratório de química geral- Prof. Mestre Djalma de Mello e Profa.Dra. Márcia Guekezian.
