UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-RIDO DEPARTAMENTO DE AGROTECNOLOGIA E CINCIAS SOCIAIS

DISCIPLINA: LABORATRIO DE QUMICA GERAL

Professores: Francisco Klebson Gomes dos Santos Maria Valderez Ponte Rocha Marta Ligia Pereira da Silva Zilvam Melo dos Santos

Mossor/RN

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AULA 011 - SEGURANA NO LABORATRIO

Um laboratrio de Qumica um local onde so manipuladas substncias txicas, inflamveis, corrosivas, etc. A minimizao dos riscos de acidentes no laboratrio passa pela obedincia a certas normas. A seguir encontram-se algumas normas que devero ser observadas e seguidas pelos alunos antes, durante e aps as aulas prticas de Laboratrio de Qumica Geral: - O prazo de tolerncia para o atraso nas aulas prticas de 10 minutos, aps esse prazo o aluno no poder assistir aula. No incio de cada aula prtica o professor far uma explanao terica do assunto e discutir os pontos relevantes, inclusive em relao segurana dos experimentos. Um aluno que no tenha assistido a uma parte dessa discusso ir atrasar seus colegas e at colocar em risco a sua segurana. - proibido o uso de short e mini-saias durante as experimentaes. Usar de preferncia uma cala e calado fechado. Essa uma norma de segurana, uma vez que uma cala e sapatos fechados protegem a pele de eventuais contatos com reagentes danosos. - O uso de bata obrigatrio durante a aula prtica. A bata um equipamento de proteo individual indispensvel ao experimentador. - No sero toleradas brincadeiras durante as aulas prticas, o grupo deve se concentrar na realizao das atividades propostas, pois o tempo exguo e a experimentao exige ateno. Alis, vrios acidentes em laboratrios de ensino advm da falta de ateno do aluno experimentador. - Cada grupo ser responsvel pelo material utilizado durante a aula prtica, ao final da experincia o material dever ser lavado, enxaguado com gua destilada e ordenado na bancada, exatamente da forma como foi inicialmente encontrado. - O aluno dever apresentar o ps-laboratrio da aula prtica anterior para efeito da pontuao referente s aulas prticas. - Caso o aluno falte a uma aula prtica no haver reposio da mesma. Isso acarretar a perda da pontuao referente a essa aula. - Em cada avaliao ser atribuda uma pontuao de 6,0 (seis pontos) para a prova escrita e uma pontuao de 4,0 (quatro pontos) referente participao do aluno nas aulas prticas e entrega dos ps-laboratrio. - Sempre usar bata e outros equipamentos de proteo individual necessrios (culos de proteo, mscara, luvas, etc.), quando estiver realizando uma experincia.

2 - Nunca realizar experincias que no estejam no roteiro, pois pode ocorrer a liberao de gases perigosos, exploses, ejeo violenta de lquidos, etc. - Quando da diluio de um cido concentrado, adicionar sempre o cido gua, lentamente, se possvel com resfriamento do recipiente onde se realiza a diluio. Nunca adicionar gua a um cido concentrado! - Quando do aquecimento de uma substncia em um tubo de ensaio, observar que a boca do tubo no esteja direcionada para algum, pois pode ocorrer uma ejeo de lquido quente. - Os frascos contendo reagentes devem ser identificados sempre. Indicar o nome da substncia, sua concentrao, o nome do responsvel e a data da fabricao. - Nunca aquecer uma substncia inflamvel em chama direta, usar sempre um aquecedor eltrico ou uma manta de aquecimento. - No sentir o odor de uma substncia colocando diretamente o nariz sobre o frasco que o contm. Deve-se, com a mo, fazer com que o odor seja deslocado at o olfato do experimentador.

2 - SELEO E MANUSEIO DE REAGENTES E PRODUTOS QUMICOS

2.1 - Classificao dos Produtos Qumicos 2.1.1 - Grau do Reagente Os produtos qumicos de grau reagente esto de acordo com os padres mnimos estabelecidos pelo Comit de Reagentes Qumicos da American Chemical Society (ACS) e so utilizados onde for possvel no trabalho analtico. Alguns fornecedores rotulam seus produtos com os limites mximos de impureza permitidos pelas especificaes da ACS; outros mostram nos rtulos as concentraes verdadeiras para as vrias impurezas. 2.1.2 - Grau-Padro Primrio Os reagentes com grau padro primrio foram cuidadosamente analisados pelo fornecedor e a dosagem est impressa no rtulo do frasco. O Instituto Nacional de Padres e Tecnologia dos Estados Unidos (National Institute of Standards and Technology - NIST) uma fonte excelente de padres primrios. 2.1.3 - Reagentes Qumicos para Uso Especial Os produtos qumicos que tenham sido preparados para uma aplicao especfica tambm esto disponveis. Entre eles esto includos os solventes para espectrofotometria e para cromatografia lquida de alta eficincia. As informaes pertinentes ao uso pretendido so fornecidas juntamente com esses reagentes.

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AULA 02

EQUIPAMENTOS E VIDRARIAS UTILIZADOS EM LABORATRIO DE QUMICA

Vrios equipamentos e vidrarias so utilizados em um laboratrio de Qumica e o manuseio adequado destes fundamental para o analista. Porm, o completo domnio de sua manipulao advm da experincia adquirida com sua utilizao. O quadro abaixo relaciona alguns equipamentos de uso comum no laboratrio e suas aplicaes.

Tubo de ensaio: Usado principalmente testes de reao.

Becker:Usado para aquecimento de lquidos, reaes de precipitao, etc.

Erlemnmeyer: Usado para titulaes e aquecimento de lquidos.

Balo de fundo chato: Usado para aquecimento e armazenamento de lquidos.

Balo de fundo redondo: Usado para aquecimento de lquidos e reaes com desprendimento de gases.

Balo de destilao: Usado em destilaes. Possui sada lateral para a condensao de vapores.

Pipeta volumtrica: Usada para medir volumes fixos de lquidos.

Pipeta graduada: Usada para medir volumes variveis de lquidos.

Proveta: Usado para medidas aproximadas de volume de lquidos.

Funil de vidro: Usado em transferncias de lquidos e em filtraes.

Frasco de reagentes: Usado para o armazenamento de solues.

Bico de Bunsen: Usado em aquecimentos de laboratrio.

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

Pina de madeira: Usada para segurar tubos de ensaio em aquecimento no bico de Bunsen. Cadinho de porcelana:Usado para aquecimentos seco no bico de Bunsen e Mufla.

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Estante para tubos de ensaio: suporte de tubos de ensaio. Bureta: Usada para medidas precisas de lquidos.

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

Funil de decantao: Usado para separao de lquidos imicveis.

Funil de decantao: Usado para separao de lquidos imicveis.

Almofariz e pistilo: Usado para triturar e pulverizar slidos.

Placa de Petri: usada para fins diversos.

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

.Pisse ta: Usada para lavagens, remoo de precipitados e outros fins.

Picnmetro: Usado para determinar a densidade de lquidos.

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

Cpsula de porcelana: Usada para evaporar lquidos em solues.

Vidro de relgio: Usado para cobrir beckers em evaporaes, pesagens etc Dessecador: Usado para resfriar substncias em ausncia de umidade.

Pina metlica Casteloy: Usada para transporte de cadinhos e outros fins.

Garra metlica: Usada em filtraes, sustentao de peas, tais como condensador, funil de decantao e outros fins.

Balo volumtrico: Usado para preparar e diluir solues.

Termmetro: Usado para medidas de temperatura.

Funil de Buchner: Usado para filtrao a vcuo.

Kitassato: Usado para filtrao a vcuo.

Suporte universal. Anel para funil

Mufa: Suporte para a garra de condensador.

Escova de limpeza: Usada para limpeza de tubos de ensaio e outros materiais.

Escova de limpeza: Usada para limpeza de tubos de ensaio e outros materiais.

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Esptulas: Usada para transferncia de substncias slidas.

Basto de vidro: Usado para agitar solues, transporte de lquidos na filtrao e outros

Pra: Usada para pipetar solues.

Mufla: Usada para calcinaes (at 1500C)

Estufa: Usada para secagem de materiais (at 200 C).

Pina de Hoffman: Usada para impedir ou diminuir fluxos gasosos.

Condensador: Usado para condensar os gases ou vapores na destilao

Condensador: Usado para condensar os gases ou vapores na destilao.

Condensador: Usado para condensar os gases ou vapores na destilao.

Sistema de destilao: Usado na separao de duas ou mais substncias com base em suas diferentes volatilidades.

Operaes no laboratrio e aparelhagem Em experincias qumicas, como as realizadas em aulas prticas, so usados equipamentos especficos de qumica. A seguir so apresentadas algumas das aparelhagens utilizadas em laboratrio, assim como as principais operaes realizadas.

1) Bico de Bunsen e estudo da chama Para obter calor nas experincias em laboratrio usa-se comumente um aparelho denominado bico de Bunsen. Neste aparelho, cujo esquema aparece na Figura 1 abaixo, a mistura gs-ar queimada no tubo, gerando uma chama que pode ser de combusto completa (azulada) ou incompleta (amarelada). A forma correta de usar o bico de Bunsen fechar a entrada de ar no anel, abrir a vlvula de gs e acender. A chama ser larga e amarela. Ento, abre-se a entrada de ar at que a chama fique azul, que a ideal para o uso. Na mistura gs-ar, pode-se distinguir dois cones de cores distintas: um mais interno de cor azul e outro mais externo de cor laranja. A chama laranja oxidante, a amarela redutora e a azul neutra, sendo o ponto mais quente o pice do cone azul.

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Figura 1: Representao do bico de Bunsen. 2) Balana e pesagem No laboratrio, a massa de substncias qumicas determinada com o uso de balanas. Na maioria das anlises, uma balana analtica precisa ser utilizada para se obter massas altamente exatas. As balanas de laboratrio menos exatas tambm so empregadas para as medidas de massa quando a demanda por confiabilidade no for crtica. A preciso a ser utilizada depende do trabalho a ser desenvolvido. importante salientar que no se deve realizar pesagens de produtos qumicos diretamente sobre o prato da balana. Costuma-se usar um vidro de relgio ou outra vidraria.

Figura 2: Balana analitica com a vidraria adequada para realizao de pesagens.

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Tipos de Balanas Analticas Por definio, uma balana analtica um instrumento usado na determinao de massas com uma capacidade mxima que varia de 1 g at alguns quilogramas, com uma preciso de pelo menos 1 parte em 105 em sua capacidade mxima. A preciso e a exatido de muitas balanas analticas modernas excedem a 1 parte em 106 em sua capacidade total. As balanas analticas mais comumente encontradas (macrobalanas) tm uma capacidade mxima que varia entre 160 e 200 g. Com essas balanas, as medidas podem ser feitas com um desvio-padro de 0,1 mg. As balanas semimicroanalticas tm uma carga mxima de 10 a 30 g com uma preciso de 0,01 mg. Uma balana microanaltica tpica tem capacidade de 1 a 3 g e uma preciso de 0,001 mg. A primeira balana analtica de prato nico surgiu no mercado em 1946. A velocidade e convenincia de pesar com essa balana eram amplamente superiores ao que se podia realizar com a balana de dois pratos tradicional. Conseqentemente, essa balana substituiu rapidamente a anterior na maioria dos laboratrios. A balana de prato nico est sendo substituda atualmente pela balana analtica eletrnica, que no tem brao nem cutelo. A convenincia, a exatido e a capacidade de controle e manipulao de dados por computador das balanas analticas asseguram que as balanas mecnicas de prato nico vo eventualmente desaparecer de cena.

A Balana Analtica Eletrnica

A Figura abaixo apresenta o diagrama e a foto de uma balana analtica eletrnica. O prato situa-se acima de um cilindro metlico oco que circundado por uma bobina que se encaixa no plo interno de um m permanente. Uma corrente eltrica percorre a bobina e produz um campo magntico que segura, ou levita, o cilindro, o prato, o brao indicador e qualquer massa que esteja no prato. A corrente ajustada para que o brao indicador fique na posio de nulo quando o prato estiver vazio. A colocao de um objeto no prato provoca um movimento do prprio prato e do brao de controle para baixo, o que aumenta a quantidade de luz que incide na fotoclula do detector de nulo.

8 A corrente que atinge a fotoclula amplificada alimentando a bobina, o que cria um campo magntico maior, fazendo que o prato retome para a posio original no detector do zero. Um dispositivo como este, no qual uma pequena corrente eltrica faz que um sistema mecnico mantenha sua posio zero, chamado sistema servo. A corrente requerida para manter o prato e o objeto na posio de nulo diretamente proporcional massa do objeto e prontamente medida, transformada em sinal digital e apresentada no visor. A calibrao de uma balana analtica envolve o uso de uma massa-padro e ajuste da corrente de forma que o peso-padro seja exibido no mostrador.

Figura 3: Balana analtica eletrnica. (a) Diagrama de blocos. (b) Foto de uma balana eletrnica.

A Figura 4 mostra as configuraes de duas balanas analticas eletrnicas. Em cada uma delas, o prato ligado a um sistema confinado conhecido coletivamente como clula. A clula incorpora vrios flexores que permitem movimentos limitados do prato e previne que foras de toro (resultantes de cargas localizadas fora do centro) perturbem o alinhamento do mecanismo da balana. Na posio nula, o brao fica paralelo ao horizonte gravitacional e cada piv flexor permanece em uma posio relaxada. A Figura 4-a exibe uma balana eletrnica com o prato localizado abaixo da clula. Uma preciso maior obtida com esse arranjo, em relao quela do sistema de prato localizado acima da clula (prato superior), apresentado na Figura 4b. Mesmo assim, as balanas eletrnicas deste ltimo tipo tm uma preciso que se iguala ou excede quelas das melhores balanas mecnicas e, alm disso, garantem fcil acesso ao prato da balana. As balanas eletrnicas geralmente realizam um controle automtico de tara que leva o mostrador leitura igual a zero com um recipiente (como uma "barquinha" ou frasco

9 de pesagem) sobre o prato. Muitas balanas permitem a tara de at 100% da sua capacidade. Uma balana analtica eletrnica moderna prov uma velocidade e uma facilidade de uso sem precedentes. Por exemplo, um instrumento pode ser controlado por meio de toques em vrias posies ao longo de uma nica barra. Uma posio da barra liga ou desliga o instrumento, outra calibra automaticamente a balana com o uso de uma massa-padro ou um par de massas e uma terceira zera o mostrador, com ou sem um objeto sobre o prato. Medidas de massas confiveis so obtidas com pouco ou mesmo sem nenhum treinamento.

Figura 4: Balanas analticas eletrnicas. (a) Configurao clssica com o prato abaixo da clula. (b) Configurao com prato acima da clula (prato superior). Observe que o mecanismo fica abrigado em um gabinete dotado de janelas.

Precaues no Uso de uma Balana Analtica A balana analtica um instrumento delicado que voc precisa manusear com cuidado. Consulte seu professor para obter as instrues detalhadas com relao ao processo de pesagem em seu modelo especfico de balana. Observe as seguintes regras gerais no trabalho com uma balana analtica, no obstante a marca ou modelo: 1. Centralize tanto quanto possvel a carga no prato da balana. 2. Proteja a balana contra a corroso. Os objetos a serem colocados sobre o prato devem ser limitados a metais inertes, plsticos inertes e materiais vtreos.

10 3. Observe as precaues especiais para a pesagem de lquidos. 4. Consulte o professor se julgar que a balana precisa de ajustes. 5. Mantenha a balana e seu gabinete meticulosamente limpos. Um pincel feito de plos de camelo til na remoo de material derramado ou poeira. 6. Sempre deixe que um objeto que tenha sido aquecido retome temperatura ambiente antes de pes-lo. 7. Utilize uma pina para prevenir a absoro da umidade de seus dedos por objetos secos.

Utilizao de uma Balana Analtica Existem duas tcnicas para pesagens dependendo do tipo de balana. Uma delas pesar previamente a vidraria e em seguida o reagente qumico, determinando a massa deste por diferena. A outra consiste em zerar a balana com a vidraria a ser utilizada na pesagem sobre o prato, obtendo-se diretamente a massa do reagente. Para se fazer as pesagens adotam-se os seguintes procedimentos: a) Observa-se se a balana est no nvel; caso no esteja, deve-se regular girandose os ps. b) Fecham-se as portas de vidro. c) Zera-se a balana pressionando o boto tara. d) Abre-se a porta, coloca-se o que se deseja pesar e fecha-se a porta. e) Espera-se at que o mostrador digital no flutue mais e anota-se a massa. Preste ateno a unidade de medida (mg, g, ...). f) A ltima casa decimal a incerteza.

3) Medidas de volume Os aparelhos para medir volume de lquidos em laboratrio, os quais aparecem descritos na figura abaixo, podem ser classificados em dois grupos: a) Aparelhos volumtricos, os quais so calibrados para a medida de um nico volume de lquido.

11 Ex.: Balo volumtrico e pipeta volumtrica. b) Aparelhos graduados, os quais possuem uma escala graduada, a qual permite a medida de diversos volumes de um lquido. Ex.: Pipeta graduada, proveta e bureta.

Figura 5: Exemplos de aparelhos volumtricos.

A superfcie de um lquido raramente plana. Dependendo da natureza das foras intermoleculares existentes no lquido, a sua superfcie geralmente apresenta-se curva, podendo ser cncava ou convexa. Para efetuar a leitura, deve-se comparar o menisco (ponto de mximo ou de mnimo da curvatura da superfcie do lquido) com as linhas no aparelho, conforme figura abaixo.

Figura 6: Tipos de meniscos. Um menisco a superfcie curva de um liquido na sua interface com a atmosfera.

Qualquer medida de volume feita com qualquer aparelho est sujeita a erros devido a:

12 a) Dilatao e contrao do material de vidro provocado pela variao de temperatura; b) Ao da tenso superficial sobre a superfcie lquida; c) Imperfeita calibrao dos aparelhos volumtricos;

d) Erro de paralaxe, o qual se origina no momento da leitura. Para evitar este erro, deve-se sempre posicionar o aparelho de forma que o nvel do lquido esteja na altura dos olhos.

Figura 7: Leitura de uma bureta. (a) A estudante olha a bureta de uma posio acima da linha perpendicular a ela e faz uma leitura (b) de 12,58 rnL. (c) A estudante olha a bureta de uma posio perpendicular a ela e faz uma leitura (d) de 12,62 rnL. (e) A estudante olha a bureta de uma posio abaixo da linha perpendicular a ela e faz uma leitura (f) de 12,67 rnL. Para se evitar o problema da paralaxe, as leituras da bureta devem ser feitas consistentemente sobre a linha perpendicular a ela, como mostrado em (c) e (d).

13 Na leitura de volumes, o olho precisa estar no nvel da superfcie do lquido, para se evitar o erro devido paralaxe, uma condio que faz que o volume parea menor que seu valor verdadeiro, se o menisco for visto de cima, e maior, se o menisco for visto de baixo. A paralaxe o deslocamento aparente do nvel de um lquido ou de um ponteiro, medida que o observador muda de posio e ela ocorre quando um objeto pode ser visto a partir uma posio que no seja a do ngulo correto para a sua observao. 4) Sistema Internacional de medidas Em 1971, a 14 Conferncia Geral de Pesos e Medidas escolheu sete grandezas como fundamentais, formando assim a base do Sistema Internacional de Unidades, abreviado como SI e popularmente conhecido como sistema mtrico. As unidades foram escolhidas de modo que os valores dessas grandezas numa escala humana no fossem excessivamente grandes ou excessivamente pequenos. Muitas unidades secundrias (ou derivadas) so definidas em termos das unidades das grandezas fundamentais. Assim, por exemplo, a unidade de potncias no SI, que recebeu o nome watt (abreviao W), definida em termos das unidades de massa, comprimento e tempo. 1 watt = 1 W = 1 Kg . m2 / s3

UNIDADES FUNDAMENTAIS DO SI GRANDEZA Comprimento Tempo Massa Corrente Eltrica Temperatura Termodinmica Intensidade Luminosa Quantidade de Matria NOME DA UNIDADE Metro Segundo Quilograma Ampre Kelvin Candeia Mol SMBOLO m s kg A K cd mol

14 5) Algarismos significativos Os algarismos significativos so importantes quando necessrio expressar o valor de uma dada grandeza determinada experimentalmente. Esse valor pode ser obtido diretamente (ex.: determinao da massa de uma substncia por pesagem ou a determinao do volume de uma soluo com uma pipeta ou bureta) ou indiretamente, a partir dos valores de outras grandezas medidas (ex.: clculo da concentrao de uma soluo a partir da massa do soluto e do volume da soluo). Quando se fala de algarismos significativos de um nmero, refere-se aos dgitos que representam um resultado experimental, de modo que apenas o ltimo algarismo seja duvidoso. O nmero de algarismos significativos expressa a preciso de uma medida. A tabela abaixo mostra as regras de arredondamento do nmero direita do ltimo algarismo significativo: CASO MAIOR QUE 5 IGUAL A 5 REGRA Aumenta 1 unidadeSe o ltimo algarismo significativo for par mantmse igual. Se o ltimo algarismo significativo for mpar aumenta 1 unidade

EXEMPLO 5,4987 = 5,499 Par: 3,2845 = 3,284 mpar: 9,135 = 9,14

MENOR QUE 5

Mantm-se igual

2,1921 = 2,192

Ps-Laboratrio 1) Represente esquematicamente as principais zonas da chama de um bico de Bunsen, indicando o ponto mais quente. 2) Descreva como voc procederia para realizar uma pesagem, por diferena, de 5,6643g de NaCl, sendo a massa do recipiente (vidro de relgio) igual a 10,2590g. 3) O que significa erro de paralaxe e como podemos evit-lo? 4) Para a preparao de uma soluo a partir de um reagente lquido, qual o material utilizado, o procedimento a ser adotado e os cuidados necessrios?

15 5) Faa o arredondamento dos nmeros abaixo, para trs casas decimais aps a vrgula. a) 120, 4784 = __________ c) 71, 2315 = __________ b) 83, 1236 = __________ d) 457,1025 = __________

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Aula 03 EXPERINCIA 1: Densidade de slidos e lquidos1. Objetivos

Medir a densidade de lquidos e de slidos utilizando a tcnica de picnometria e o princpio de Arquimedes. 2. Consideraes gerais

Densidade A densidade absoluta de uma substncia definida como sendo a relao entre a sua massa e o seu volume: Picnometria O principal mtodo de medio de densidade absoluta a picnometria. Esse mtodo consiste na determinao de massa e volume de substncias lquidas e slidas. O picnmetro um recipiente de vidro com tampa esmerilhada, vazada por tubo capilar, que permite seu completo enchimento com lquidos. A capacidade volumtrica do instrumento facilmente determinvel pela pesagem de um lquido tomado como padro de densidade, na temperatura de operao. Princpio de Arquimedes "Todo corpo imerso, total ou parcialmente, num fluido em equilbrio, dentro de um campo gravitacional, fica sob a ao de uma fora vertical, com sentido ascendente, aplicada pelo fluido; esta fora denominada empuxo, cuja intensidade igual do peso do fluido deslocado pelo corpo."

17 Um instrumento que rege esse princpio o densmetro (Figura 1). Esse instrumento mede a densidade dos lquidos, ou seja, a massa dividida pelo volume. Trata-se de um tubo de vidro com uma certa quantidade de chumbo na base, responsvel pelo seu corpo. Na parte de cima do tubo h uma escala desenhada. Ao mergulhar o densmetro no lquido, ele afunda at deslocar um volume de fluido cujo peso se iguale ao dele. A superfcie do lquido indica Figura 1. Densmetro. determinado ponto na escala, isto , sua densidade. Esses instrumentos so muito usados em postos de gasolina para verificar por meio da densidade o grau de pureza do lcool usado como combustvel.

3.

Procedimento experimental

Picnometria a) Pese o picnmetro (com a tampa) vazio e seco; b) Coloque gua destilada no picnmetro at que o volume do lquido fique acima do colo; c) Coloque a tampa capilar, verifique se ficou cheio e enxugue cuidadosamente o excesso de lquido; d) Pese o picnmetro com gua destilada; e) Esvazie o picnmetro; f) Lave inteiramente o picnmetro com a soluo a ser analisada (NaOH 0,5 mol/L); g) Coloque a soluo no picnmetro at que o nvel do lquido fique acima do colo; h) Coloque a tampa capilar e enxugue cuidadosamente o excesso de lquido; i) Pese o picnmetro com a soluo;

Mtodo de Arquimedes 1. 2. 3. 4. Coloque 50 mL de gua em uma proveta de 100 mL; Em uma balana, pese o material slido e anote a massa; Coloque a amostra do material slido na proveta; Anote o valor do volume de gua deslocado;

18 5. 4. Calcule a densidade do material slido. Materiais e reagentes Materiais/Quantidade Picnmetro 01 Funil simples pequeno 01 Pisseta 01 Proveta de 100 mL 01 Reagentes Hidrxido de sdio 0,5 mol/L Amostra de material slido

5.

Referncias

ATKINS, Peter e JONES, Loretta. Princpios de Qumica: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 1a. Ed. Porto Alegre: Bookman, 2001. 911 p. BROWN, Theodore L. et al. Qumica: Cincia Central. 1a ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. 702 p. MAHAN, Bruce M. e MYERS, Rollie J. Qumica: um curso universitrio. 4a. ed. So Paulo: Edgard Blcher, 1995. 582 p. Ps-Laboratrio 1. 2. 3. 4. 5. Explique a diferena entre densidade absoluta e densidade relativa. O que picnometria? A partir dos dados obtidos na prtica calcule o volume do picnmetro e a Descreva o princpio de Arquimedes. Efetue os clculos da densidade do slido determinada pelo princpio de

densidade da soluo analisada.

Arquimedes.

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Aula 04 EXPERINCIA 2: Foras intermoleculares1. Objetivos

Determinar a porcentagem de lcool na gasolina e exercitar as medies de volume. 2. Consideraes gerais

A gasolina uma mistura de hidrocarbonetos lquidos inflamveis e volteis, derivados do petrleo. Alm de ser utilizada como combustvel em motores de combusto interna, tambm usada como solvente, na indstria, para leos e gorduras. Inicialmente, a gasolina era obtida pela destilao do petrleo - era simplesmente a frao mais voltil do petrleo. Aps algum tempo, outras tcnicas surgiram, numa tentativa de aumentar o rendimento desta extrao. Um deles o craqueamento, que consiste numa quebra de molculas maiores, tambm presentes no petrleo, em outras menores, que pertencem frao da gasolina. O craqueamento trmico foi utilizado at meados de 1937, quando qumicos de catlise inventaram o craqueamento cataltico, mtodo muito mais econmico e eficaz. Outros mtodos incluem: a polimerizao, que a converso de olefinas gasosas, tal como propileno e butileno, em molculas maiores, dentro da faixa da gasolina; a alquilao, um processo que combina uma olefina e uma molcula como isobutano e a isomerizao, que a converso de hidrocarbonetos de cadeia normal para hidrocarbonetos de cadeia ramificada. Nas ltimas dcadas, vrios pases, incluindo o Brasil, passaram a utilizar uma mistura de gasolina e etanol, no lugar da gasolina. A inteno diminuir o impacto ambiental causado pela queima da gasolina, pois o etanol, alm de ser renovvel, o seu uso propicia uma reduo na taxa de produo de CO. Se por um lado existem vantagens, existem as desvantagens tambm, como maior propenso corroso, maior regularidade nas manutenes do carro, aumento do consumo e aumento de produo de xidos de nitrognio.

20 O teor de lcool etlico anidro na gasolina fixado por Portaria do Ministrio da Agricultura, conforme Decreto N 3.966/2001. O percentual mximo de lcool etlico anidro adicionado gasolina de 25% desde 07/2007. 3. Procedimento experimental

a) Colocar 50ml da amostra de gasolina na proveta de 100 mL previamente limpa, desengordurada e seca, observando a parte inferior do menisco; b) Adicionar a soluo de cloreto de sdio at completar o volume de 100mL, observando a parte inferior do menisco; c) Tampar de forma adequada a proveta; d) Misturar as camadas de gua e gasolina atravs de 5 inverses sucessivas da proveta, evitando agitao enrgica; e) Deixar a proveta em repouso por 15 minutos de modo a permitir a separao completa das duas camadas; f) Anotar o aumento da camada aquosa em mililitros. Para calcular o teor de lcool, faa a seguinte regra de trs:

%=

Vlcool Vinicial _ gasolina

*100

mL Vlcool = 0,05 L4. Materiais e reagentes Materiais Proveta de 100 mL Papel Filmito Reagentes Gasolina comum Soluo de cloreto de sdio a 10% p/v 5. Referncias

OLIVEIRA, E. A. Aulas Prticas de Qumica; 3 ed; Editora Moderna; So Paulo; 1993. Ps-Laboratrio 1. 2. Qual dos lquidos tem maior densidade? Como voc deduziu sua resposta? Por que a gua extrai o lcool da gasolina?

21 3. 4. Por que no Brasil se adiciona lcool gasolina? Qual o teor de lcool na gasolina em % e em mL/L?

Aula 05 EXPERINCIA 3: Solues

1.

Objetivos

Inteirar o aluno com os clculos e preparo de solues. 2. Consideraes gerais

Solues so misturas homogneas de duas ou mais substncias. Nas solues, o disperso recebe o nome de soluto, e o dispersante denominado solvente. Assim, por exemplo, quando dissolvemos acar em gua, o acar o soluto e a gua, o solvente. Em geral as substncias inorgnicas so polares, enquanto as orgnicas so apolares. Uma substncia polar tende a dissolver num solvente polar. Uma substncia apolar tende a se dissolver num solvente apolar. Principais tipos de concentraes Concentrao comum: indica a massa de soluto presente em cada litro de soluo.

Ttulo: a relao entre a massa do soluto e a massa da soluo.

Molaridade: a quantidade de mols de soluto presente em cada litro de soluo.

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Frao molar: a relao entre o nmero de mols do soluto (ou de solvente) e o nmero de mols da soluo.

Molalidade: a relao entre o nmero de mols do soluto, e a massa do solvente (em Kg).

3.

Procedimento experimental

Preparo da soluo de HCl 0,5 mol/L. a) Em uma capela, mea numa proveta, 10,4 mL de HCl concentrado; b) Coloque cerca de 100 mL de gua destilada em um balo volumtrico de 250 mL e transfira o volume de cido medido para este balo; c) Espere o balo esfriar at a temperatura ambiente e complete, at o menisco, com gua destilada; d) Faa uma homogeneizao por inverso; e) Transfira a soluo preparada para um frasco de vidro e rotule com os dados da soluo e o nmero de sua turma; Preparo da soluo de HCl 0,1 mol/L. f) Mea 5,0 mL da soluo de HCl, 0,5 mol/L, preparada anteriormente, e transfira para um balo de 25 mL; g) Complete com gua destilada at o menisco, seguindo o procedimento de preparo indicado anteriormente. Preparo da soluo de NaOH 0,5 mol/L. h) Pese 5,0 g de NaOH em um Becker limpo e seco; i) Dissolva-o, no prprio Becker, com gua destilada;

23 j) Transfira a soluo para um balo de 250 mL, e siga os procedimentos de

preparo de solues; k) Transfira a soluo para um frasco de plstico e rotule. l) Guarde as solues preparadas em um armrio para utilizao nas prximas experincias. 4. Materiais e reagentes Materiais/Quantidade Balo volumtrico de 25 mL 01 Balo volumtrico de 250 mL 01 Basto de vidro 01 Becker de 100 mL 02 Esptula Funil simples 02 Pipeta 02 Pisseta 01 Reagentes Acido clordrico (HCl) Hidrxido de sdio (NaOH)

5.

Referncias

ATKINS, Peter e JONES, Loretta. Princpios de Qumica: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 1a. Ed. Porto Alegre: Bookman, 2001. 911 p. BROWN, Theodore L. et al. Qumica: Cincia Central. 1a ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. 702 p. MAHAN, Bruce M. e MYERS, Rollie J. Qumica: um curso universitrio. 4a. ed. So Paulo: Edgard Blcher, 1995. 582 p. Ps-Laboratrio 1. O que soluo?

24 2. 3. 4. 5. 6. 7. Qual o procedimento para preparar uma soluo diluda a partir de uma soluo Calcule o volume de HCl necessrio para preparar 250 mL de soluo de HCl Calcule o volume de HCl necessrio para preparar 25 mL de soluo de HCl 0,1 Calcule a massa de NaOH necessria para preparar 250 mL de soluo NaOH Descreva o procedimento adequado pra preparar uma soluo quando o soluto Descreva o procedimento adequado pra preparar uma soluo quando o soluto

concentrada de uma determinada substncia? 0,5 mol/L, partindo de uma soluo de HCl a 37% em massa e d = 1,19 g/mL. mol/L, partindo da soluo de soluo de HCl 0,5 mol/L. 0,5 mol/L. um slido. um slido.

25

Aula 06 EXPERINCIA 4: Anlise volumtrica

1.

Objetivos

Familiarizar o aluno com a anlise volumtrica, atravs da padronizao da soluo preparada na prtica anterior. 2. Consideraes gerais

A anlise volumtrica consiste na medida de volumes de duas solues que reagem entre si. Uma delas apresenta concentrao previamente conhecida, atuando como padro de medida; a outra contm a espcie de concentrao desconhecida que se deseja analisar. Geralmente a soluo padro adicionada gota a gota, por meio de uma bureta, soluo de concentrao desconhecida (contida num erlenmeyer). Este tipo de operao recebe o nome de titulao. Como no possvel visualmente perceber o ponto de equivalncia, necessrio que se utilize um indicador, no erlenmeyer, para indicar, atravs da mudana de cor, o ponto final da titulao. Indicadores, de um modo geral, so bases ou cidos orgnicos fracos, apresentando cores diferentes quando nas formas protonada ou no-protonada. Consequentemente, a cor do indicador depender do pH. 3. Procedimento experimental

a) Encha a bureta com a soluo de hidrxido de sdio 0,5 mol/L, utilizando um funil; b) Abra a torneira da bureta e deixe escoar a soluo at o desaparecimento de bolhas: c) Complete o volume com a soluo e zere a bureta; d) Junte 5 mL de soluo padro de cido clordrico e transfira para um erlenmeyer de 125 mL;

26 e) Adicione duas gotas de soluo de fenolftalena; f) Abra cuidadosamente a torneira da bureta, de modo que a soluo da base seja adicionada gota a gota ao erlenmeyer, at o aparecimento de uma colorao rsea persistente. 4. Materiais e reagentes Materiais/Quantidade Becker de 50 mL 02 Bureta de 25 mL 01 Erlenmeyer de 125 mL 01 Funil simples 01 Garra para bureta 01 Pipeta conta gotas 01 Pipeta conta gotas 01 Pipeta volumtrica de 5 mL 01 Pisseta 01 Proveta de 10 mL 01 Suporte para bureta 01 Reagentes cido clordrico 0,5 mol/L Hidrxido de sdio 0,5 mol/L Fenolftalena 1%

5.

Referncias

ATKINS, Peter e JONES, Loretta. Princpios de Qumica: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 1a. Ed. Porto Alegre: Bookman, 2001. 911 p. MAHAN, Bruce M. e MYERS, Rollie J. Qumica: um curso universitrio. 4a. Ed. So Paulo: Edgard Blcher, 1995. 582 p. JEFFERY, G. H. et al. Anlise Qumica Quantitativa. 5a. Ed. Editora Guanabara Koogan S/A. Rio de Janeiro, 1992.

27

Ps-Laboratrio 1) O que titulao? 2) Para que serve um indicador? 3) Explique quando se deve suspender a adio de soluo padro em uma titulao. Calcule a concentrao verdadeira de HCl.

28

Aula 07 EXPERINCIA 5: Destilao Simples

1.

Objetivos

Nesta aula o aluno dever colocar em prtica os conhecimentos adquiridos nas aulas anteriores para realizar uma destilao simples, se inteirando tambm sobre a vidraria utilizada para preparao de um sistema de destilao simples; do conceito de ponto de ebulio e do conceito de presso de vapor.. 2. Consideraes gerais

A destilao um dos mtodos mais utilizados para separao de lquidos devido ser bastante simples e, se tomado todos os cuidados necessrios, apresenta grande qualidade na separao. A destilao tambm apresenta boa versatilidade, pois pode ser usada para separar lquidos de outras substncias que podem ser slidas ou lquidas tambm, desde que tenham pontos de ebulio bem distintos.

3.

Procedimento Experimental

Parte I (Destilao) a) b) c) d) Adicione ao balo de destilao 3 pedras de ebulio; Colete 50 mL de uma soluo de NaCl para dentro do balo com o auxlio Com o auxlio de um funil de vidro de haste longa, transfira os 50 mL da Monte um sistema de destilao simples como mostrado na figura seguinte:

de uma proveta (para medir o volume); soluo de NaCl para o balo de fundo redondo;

29

Termmetro Sada de gua Adaptador de balo para Condesador Balo de fundo redondo

Suporte Universal Condensador Entrada de gua

Aquecedor Erlenmeyer Garra Matlica Suporte

e) f) g) h)

Inicie o aquecimento do sistema; Observe atentamente o sistema enquanto ocorre o aquecimento,

constantemente observando a temperatura que registrada no termmetro; Observe o incio da destilao, atentando para o que ocorre, visualmente, Numa destilao os primeiros 5% (em relao quantidade inicial contida com a amostra; no balo) devem ser descartados por ainda conter impurezas. Os ltimos 5% tambm devem ser descartados. Assim colete os aproximadamente 2,5 mL num Becker. Em seguida, troque este Becker outro Becker limpo; i) A destilao prosseguir at que se obtenha de 15 a 20 mL do destilado

Parte II (Teste do Destilado)

Aps a destilao se faz necessrio um teste para verificar se a destilao foi bem sucedida. Assim, deve-se testar o destilado a fim de saber se ainda existe a presena do NaCl. Para tanto siga os passos descritos abaixo: a) ensaio.; b) Numere-os como tubo 1 e tubo 2, respectivamente; Adicione 2 mL de soluo de AgNO3 (Nitrato de prata) a dois tubos de

30 c) Ao tubo 1 adicione 2 mL de soluo de NaCl. Observe que ocorre a

formao de um precipitado de colorao branca. O precipitado formado o AgCl (cloreto de prata). Assim, o tubo 1 servir como referncia para o tubo 2; d) 4. Adicione 2 mL do destilado ao tubo 2. Observe o que acontece. Materiais e reagentes Materiais/Quantidade Balo de fundo redondo 01 Termmetro 01 Pedras de destilao Erlenmeyer de 125 mL 01 Funil simples 01 Garra metlica 01 Aquecedor 01 Adaptador para condensador 01 Condensador 01 Suporte 01 Proveta 01 Suporte para bureta 01 Reagentes Cloreto de sdio NaCl Nitrato de prata AgNO3

5.

Referncias ATKINS, Peter e JONES, Loretta. Princpios de Qumica: Questionando a

vida moderna e o meio ambiente. 1a. Ed. Porto Alegre: Bookman, 2001. 911 p. BROWN, Theodore L. et al. Qumica: Cincia Central. 1a ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. 702 p.

31 Ps-Laboratrio 1. 2. 3. Em que se baseia o princpio da destilao simplese em qu tipos de Qual reao explica a formao do precipitado branco de AgCl? Se no tubo 2, aps adicionar a soluo AgNO3, houver a turvao do

amostra ela pode ser usada?

destilado o que pode ter ocorrido? 4. Qual a funo das pedras de ebulio?

32

Aula 08 EXPERINCIA 6: Calorimetria1. Objetivos

Determinar a capacidade calorfica de um calormetro, de um metal e o calor de neutralizao de uma reao de um cido forte com uma base forte. 2. Consideraes gerais

Calorimetria a medida do calor liberado ou absorvido numa transformao. O aparelho utilizado nessa medida o calormetro, sendo o mais simples deles, o calormetro de gua. Quando uma transformao ocorre no interior de um calormetro de gua, a gua que ele contm sofre aquecimento ou resfriamento. Medindo-se a elevao ou abaixamento da temperatura dessa massa de gua, possvel calcular a quantidade de calor liberada ou absorvida na transformao atravs da expresso: Q = m.cp.t onde: Q = quantidade de calor liberado ou absorvido (J ou cal); m = massa da substncia (g); cp = calor especfico da substncia a presso constante (J/g C ou cal/g C); t = variao de temperatura (C). a. Determinao da Capacidade Calorfica ou Equivalente em gua do

Calormetro (C) Esta determinao necessria porque o calormetro troca calor com o sistema que est sendo investigado no seu interior. Este processo denominado de calibrao. A calibrao feita pela mistura, no interior do calormetro, de quantidades conhecidas de gua fria e quente.

33 A capacidade calorfica (C) definida (de modo simplificado) como sendo a quantidade de energia absorvida por um corpo para que sua temperatura aumente em 1C. Geralmente, a capacidade calorfica de um calormetro determinada colocando-se uma certa quantidade de gua (mgua fria) a uma determinada temperatura (tgua fria) em seu interior e mistura-se uma outra quantidade de gua (mgua relao entre calor recebido (Qrecebido) e calor cedido (Qcedido). Qcedido Qrecebido = 0 Qcedido (gua quente) + Qrecebido pelo calormetro + Qrecebido (gua fria) = 0 mgua quente.cgua quente.(tequilbriotgua quente)+mcalormetro.ccalormetro.(tequilbriotgua fria)+mgua fria.cguafria.(tequilbriotgua fria) quente)

a uma outra

temperatura (tgua quente). Mede-se a temperatura final (tequilbrio), e calcula-se C a partir da

=0

Para o mesmo calormetro mcalormetro.ccalormetro = C Assim,

Na figura abaixo mostrado um calormetro de mistura e os acessrios utilizados no experimento.

b. Determinao do Calor Especifico de um Metal

34 Para determinar o calor especfico de um metal utilizando o mtodo das misturas, ou seja, aquece-se o metal a uma temperatura maior que a do ambiente e em seguida ele imerso na gua contida no calormetro que est temperatura ambiente. O metal vai ceder calor para gua e para o calormetro, at atingir a temperatura de equilbrio trmico. Aplicando o princpio da conservao de energia, como no item anterior, temos: Qcedido Qrecebido = 0 Qcedido metal + Qrecebido pelo calormetro + Qrecebido (gua fria) = 0 mmetal.cmetal.(tequilbriotmetal)+mcalormetro.ccalormetro.(tequilbriotgua)+mgua.cgua.(tequilbriotgua) = 0 mmetal.cmetal.(tequilbriotmetal)+C.(tequilbriotgua)+mgua.cgua.(tequilbriotgua) = 0

O calor especfico de alguns metais est representado na tabela abaixo. Metal Cobre Lato Ferro Alumnio c (cal/g C) 0,093 0,094 0,119 0,219

c.

Determinao da H de neutralizao de um cido forte (cido clordrico)

por uma base forte (hidrxido de sdio). A variao de calor que ocorre em uma reao qumica entre produtos e reagentes, a presso constante, chamada de entalpia de reao (H). A entalpia de uma reao entre um cido (AH) e uma base (BOH) denominada calor de neutralizao. Em soluo aquosa os cidos e bases fortes encontram-se completamente dissociados e o calor de neutralizao igual ao calor de dissociao da gua (com sinal contrrio), visto que:

35

ou resumidamente:

O procedimento descrito no item 2.1 se aplica para a determinao do calor de neutralizao e uma vez conhecida a capacidade calorfica do calormetro, pode-se determinar o calor de neutralizao, usando-se as relaes: Qcedido Qrecebido = 0 Qcedido reao + Qrecebido pelo calormetro + Qrecebido pela reao = 0 Qcedido reao + mcalormetro.ccalormetro.(tequilbrio-to) + msoluo.csoluo.(tequilbrio-to) = 0 Qcedido reao = -( msoluo.csoluo + C).( tequilbrio-to) H = Q cedido reao (J ou cal) H / mol = H /n (J/mol ou cal/mol) Onde: msoluo = msoluo HCl + msoluo NaOH

mcalormetro.ccalormetro = C n = nmero de moles de gua formada to = (tcido + tbase)/2 d. Avaliao do erro. A validade das equaes descritas nos itens anteriores pode ser afetada por vrios fatores tais como: a) Falta de homogeneidade da temperatura no meio constitudo por gua e material, devido a lentido da troca de calor da gua para o material, etc.; b) Mau isolamento e perda de calor para o exterior. A homogeneidade pode ser melhorada de diversas formas: (i) decrscimo do tamanho do material, sobretudo para materiais com baixa condutividade trmica, (ii) agitao, (iii) aumento do intervalo de tempo at leitura da temperatura. O tempo de

36 homogeneizao no dever exceder 1 a 2 minutos quando os materiais so metais, cermicas, rochas ou vidros granulados. A agitao e o tempo tambm agravam a perda de calor para o exterior, provocando decrscimo da temperatura e dando origem a valores de calor especfico sobreestimados. Essa perda de calor poder ser atenuada com a utilizao de recipientes trmicos ou melhoramento do isolamento. 3. a. Procedimento experimental Determinao da capacidade calorfica do calormetro

a) Utilizando uma proveta, medir 100 mL de gua; b) Coloque a gua no calormetro de alumnio temperatura ambiente e agite a gua at a temperatura permanecer constante, isto , atingir o equilbrio trmico. Mea e anote o valor desta temperatura inicial da gua (tgua fria) e da massa de gua (mgua fria); c) Utilizando novamente a proveta, medir 100 mL de gua (mgua quente) e aquea em um becker at cerca de 50C (tgua quente); d) Adicione rapidamente a gua aquecida gua dentro do calormetro, tampe-o. Resfrie o termmetro em gua corrente, antes de introduzi-lo no calormetro. Agite a gua at a temperatura permanecer constante, isto , at atingir o equilbrio trmico. Anote o valor da temperatura final (tequilbrio). Vgua fria = 100 mL mgua fria = Vgua quente = 100 mL mgua quente = tgua fria = tgua quente = tequilbrio = Dados: 1cal = 4,18J Calor especfico da gua = 1cal/g C Densidade da gua em funo da temperatura:

37

b. Determinao do calor especifico de um metal a) Coloque 100 mL de gua (medidos com a proveta) no calormetro de alumnio e mea a temperatura da gua (tgua). Mea e anote o valor desta temperatura inicial da gua (tgua) e da massa de gua (mgua); b) Determine a massa do metal (mmetal) em uma balana; c) Coloque a pea de metal, presa por um fio, em um bquer com gua (aproximadamente 100 mL) e aquea o conjunto at atingir a temperatura de ebulio. Mea e anote esta temperatura que ser a temperatura inicial da pea de metal (tmetal); d) Rapidamente retire a pea da gua em ebulio e coloque-a no calormetro e tampe o calormetro; e) Resfrie o termmetro em gua corrente antes de introduzi-lo no calormetro; f) Agite a gua do calormetro, at a temperatura ficar constante, ou seja, atingir o equilbrio trmico. Mea e anote esta temperatura (tequilbrio)

Vgua = 100 mL mgua = mmetal = tgua = tmetal = tequilbrio =

38 c. Determinao do calor de neutralizao

a) Mea 80 mL de soluo de hidrxido de sdio 0,5 mol/L na proveta e transfira para o calormetro de vidro. Mea e anote a temperatura (tbase); b) Coloque 80 mL de soluo de cido clordrico 0,5 mol/L na proveta. Mea e anote a temperatura (tcido); c) Misture as duas solues no calormetro e verifique a temperatura, anotando o maior valor observado (tequilbrio). Dados: C = 36 cal/C dNaOH (0,5 mol/L) = 1,0190 g/mL dHCl (0,5 mol/L) = 1,0090 g/mL csoluo cgua = 1cal/g C 4. Materiais e reagentes Materiais/Quantidade 5. Calormetro de alumnio 01 Calormetro de vidro 01 Termmetro 02 Chapa aquecedora e agitador 02 Barra magntica 01 Esptula 01 Becker 250 mL 02 Amostra de metal 01 Piceta 01 Proveta 100 mL 03 Reagentes gua destilada Soluo de HCl 0,5 mol/L Soluo de NaOH 0,5 mol/L

Referncias

BUENO, W.; Manual de laboratrio de fsico-qumica; McGraw-Hill; /So Paulo; 1980. MASTERTON, W. L.; SLOWINSKI, E. J.; STANITSKI, C. L. Princpios de Qumica; 6 ed. Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 1990.

39 Ps-Laboratrio 1. 2. Calcule a capacidade calorfica do calormetro de alumnio. Calcule o calor especfico do metal utilizado e compare com o valor da tabela do

item 2.2. Qual o desvio percentual do valor experimental obtido com o de referncia? Explique a causa deste desvio. 3. 4. 5. Calcule o calor molar de neutralizao da reao ocorrida no item 3.3. Comparando o calor especfico do metal com o da gua, o metal se aquece ou se Suponha que se tenham duas peas metlicas, uma de ferro e a outra de

resfria mais ou menos rapidamente que a gua? Por qu? alumnio, de mesma massa, em gua em ebulio. Ambas so colocadas em recipientes iguais com gua a 25C. Em qual caso a temperatura final da gua ser mais elevada? Justifique.

40

Aula 09 EXPERINCIA 7: Fatores que influenciam a velocidade de uma reao qumica1. Objetivos

Mostrar como a concentrao dos reagentes e a temperatura modificam a velocidade de uma reao qumica. 2. Consideraes gerais

A observao das reaes qumicas ao longo do tempo mostra que a rapidez, ou lentido, com que se produzem varia de uma para outra; entre o inicio e o trmino de uma reao decorre um intervalo de tempo, mais curto ou mais prolongado, mas no nulo. A durao desse intervalo extremamente varivel segundo varias circunstncias; algumas reaes so to rpidas que parecem instantneas enquanto outras se desenvolvem to lentamente que, a uma observao menos atenta, passam despercebidas. para caracterizar a maior ou menor rapidez com que se efetua uma reao que se introduz o conceito de velocidade de reao. A Cintica Qumica tem por objetivo o estudo da velocidade das reaes e dos fatores que podem modific-la. A velocidade de reao depende de vrios fatores. Alguns dos fatores que influem sobre a velocidade de uma reao so: o estado fsico dos reagentes, a temperatura, a presso, a concentrao das substancias em reao, bem como os catalisadores, isto , substancias que, embora estranhas reao em si, por mera presena no sistema atuam modificando sua velocidade. Existem vrias tcnicas para estudar as velocidades de reaes. O procedimento geral o de separar parcelas do sistema reacional, de tempos em tempos, e analisa-las. Podem ser utilizados tambm, na analise, procedimentos convencionais, como a titulao de um cido ou a formao de precipitado. mais conveniente, porm, encontrar alguma propriedade fsica ou qumica que se modifique durante a reao. Por exemplo: a cor, o

41 ndice de refrao, a atividade tica, a condutividade eltrica, a concentrao de ons hidrognio, o potencial de um eletrodo, etc. 3. Procedimento experimental

a) Em um erlenmeyer, pipete 5 mL de soluo de acido oxlico 0,25 mol/L e 1 mL de soluo de acido sulfrico 3 mol/L. Prepare um relgio para marcar o tempo (segundos). Acrescente mistura do erlenmeyers, 4 mL de soluo de permanganato de potssio 0,01 mol/L. Anote o tempo que a soluo leva para descolorir totalmente. b) Em outro erlenmeyer, pipete 5 mL de soluo de acido oxlico 0,25 mol/L e 1 mL de soluo de acido sulfrico 3 mol/L. Acrescente 10 mL de gua destilada e adicione a mistura restante, 4 mL de soluo de permanganato de potssio 0,01 mol/L, controlando o tempo gasto para a soluo descolorir por completo. Compare com o tempo gasto no erlenmeyer do item a. c) Em outro erlenmeyer, pipete 5 mL de soluo de acido oxlico 0,25 mol/L e 1 mL de soluo de acido sulfrico 3 mol/L. Em seguida, coloque 5 gotas de soluo de sulfato de mangans 1 mol/L. Adicione 4 mL de soluo de permanganato de potssio 0,01 mol/L e anote o tempo que a soluo leva para descolorir. Compare este resultado com aquele do item a. d) Em outro erlenmeyer, pipete 5 mL de soluo de acido oxlico 0,25 mol/L e 1 mL de soluo de acido sulfrico 3 mol/L. Coloque o erlenmeyer em banho-maria 60C durante 5 minutos, agitando-o eventualmente. Adicione ao erlenmeyer, ainda em banho maria, 4 mL de soluo de permanganato de potssio 0,01 mol/L e anote o tempo que a soluo leva para descolorir. Compare este resultado com aquele observado no experimento do item a. 4. Materiais e reagentes Materiais 5. Erlenmeyer Pipeta Cronmetro Pra Pisseta Banho-maria Reagentes Acido oxlico Acido sulfrico Permanganato de potssio Sulfato de mangans

Referncias

42

BRADY, J. E.; HUMISTON, G. E. Qumica Geral; 2 ed; Livros Tcnicos e Cientficos Editora SA; Rio de Janeiro; 1992. MAHAN, Bruce M. e MYERS, Rollie J. Qumica: um curso universitrio. 4. ed. So Paulo: Edgard Blcher, 1995. 582 p.

Ps-Laboratrio 1. Defina velocidade de reao.

2. Explique, a nvel molecular, o efeito da diluio sobre a velocidade das reaes qumicas. Explique a influncia da natureza dos reagentes, da temperatura e do catalisador, na velocidade das reaes qumicas.

43

Aula 10 EXPERINCIA 8: Soluo Tampo1. Objetivos

Entender o funcionamento das solues tampo.

2. Consideraes gerais

As solues tampes so solues que resistem a mudanas de pH quando a elas so adicionados cidos ou bases ou quando uma diluio ocorre. Essa resistncia resultado do equilbrio entre as espcies participantes do tampo. Um tampo constitudo de uma mistura de um cido fraco e sua base conjugada ou de uma base fraca e seu cido conjugado. Exemplos de solues tampes: a) b) c) d) e) cido actico + acetato de sdio; cido brico + borato de sdio; cido ctrico + citrato de sdio; cido fosfrico + fosfato de sdio; Amnia + cloreto de amnio.

Os tampes tm um papel importante em processos qumicos e bioqumicos, nos quais essencial a manuteno do pH. Assim, muitos processos industriais e fisiolgicos requerem um pH fixo para que determinada funo seja desempenhada. Por exemplo, o sistema tampo HCO3/H2CO3 importante fisiologicamente, uma vez que controla o transporte de CO2 no sangue e o pH do mesmo. Os tampes tm a propriedade de resistir a mudanas no pH. Isto ocorre porque essas solues contm um componente cido e um bsico em sua constituio. Para que possamos entender o mecanismo de ao dessas solues, vamos considerar o sistema

44 tampo cido actico e acetato de sdio. Desde que o sal (acetato de sdio) um eletrlito forte, em soluo aquosa estar completamente dissociado:

O cido actico estar em equilbrio com seus ons:

A constante de ionizao para o cido actico dada por:

importante ressaltar que, na soluo tampo, a principal contribuio para a concentrao de ons acetato, que a base conjugada do cido actico, proveniente do sal. Portanto, a ionizao do cido actico negligencivel frente ao excesso de sal (efeito do on comum), assim como negligencivel a hidrlise do on acetato frente ao excesso de cido actico. Por isso, possvel reescrever a expresso da constante de equilbrio para o cido actico, substituindo- se o termo [CH3COO] (que representa a base conjugada do cido) por [Sal]:

Assim, possvel verificar o que acontece com uma soluo tampo, composta por cido actico e acetato de sdio, quando a ela for adicionado um cido ou uma base forte.

2.1 Adio de cido

Se um cido for adicionado a um tampo, ocorrer uma elevao da concentrao dos ons H+ no meio (uma perturbao ao equilbrio); de acordo com o princpio de Le Chatelier, essa perturbao ser neutralizada pela base conjugada do tampo, restabelecendo o estado de equilbrio, e o pH da soluo ir variar pouco, conforme a reao abaixo:

45 Componente bsico do tampo

2.2 Adio de base

Se uma base for adicionada a um tampo, ocorrer uma elevao da concentrao dos ons OH no meio (uma perturbao ao equilbrio); de acordo com o princpio de Le Chatelier, essa perturbao ser neutralizada pelo cido actico do tampo, restabelecendo o estado de equilbrio, e o pH da soluo ir variar pouco, conforme a reao abaixo:

Componente cido do tampo importante lembrar que existe um limite para as quantidades de cido ou de base adicionadas a uma soluo tampo antes que um dos componentes seja totalmente consumido. Esse limite conhecido como a capacidade tamponante de uma soluo tampo.

2.3 Equao de Henderson-Hasselbalch

Os sistemas tampes so escolhidos de acordo com a faixa de pH que se deseja tamponar, utilizando-se a equao de Henderson-Hasselbalch. De acordo com a teoria de cidos e bases de Brnsted-Lowry, um cido (HA) uma espcie qumica doadora de prtons (H+) e uma base (B) uma espcie qumica aceptora de prtons. Aps o cido (HA) perder seu prton, diz-se existir como base conjugada (A). Da mesma maneira, uma base protonada dita existir como cido conjugado (BH+). Segundo a teoria de pares conjugados cido-base de Brnsted-Lowry, o on acetato a base conjugada do cido actico. Para a reao de dissociao do cido actico em meio aquoso, descrita anteriormente, pode-se escrever a seguinte constante de equilbrio:

46

Rearranjando essa expresso, tem-se:

Aplicando-se -log10 em ambos os lados da expresso acima e como por definio pKa = -logKa e pH = - log[H+], tem-se:

Para um tampo feito a partir de uma base:

Tem-se: ou Esta a equao de Henderson-Hasselbalch, apenas uma forma rearranjada da expresso da constante de equilbrio Ka ou Kb, porm extremamente til no preparo de tampes, pois alm de permitir encontrar a proporo exata dos constituintes para a obteno do pH desejado, possibilita estimar variaes no pH dos tampes, quando da adio de H+ ou de OH. Tambm permite o clculo rpido do pH do tampo, quando a proporo dos componentes conhecida.

3. Procedimento experimental 3.1 Preparo de uma soluo tampo g) Utilizando a equao de Henderson-Hasselbalch, calcule a quantidade em gramas de acetado de sdio (CH3COONa) que dever ser adiciona a 100 mL de uma soluo de cido actico (CH3COOH) 1 mol/L, para que o tampo tenha pH = 4,75. Dados: MM CH3COONa = 82 g/mol; Ka = 1,78x10-5. 3.2 Variao do pH da gua em presena de indicadores cido-base

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a) Reserve trs tubos de ensaio e identifique-os em A, B e C; b) Adicione a cada tubo, aproximadamente, a mesma quantidade de gua destilada (3 mL); c) Em cada tubo de ensaio, adicione 10 gotas de indicador cido-base natural e anote o ocorrido; d) Ao tubo A adicione 1 gota de cido clordrico (HCl) 1 mol/L. Anote o ocorrido e comente. e) Ao tubo C adicione 1 gota de hidrxido de sdio (NaOH) 1 mol/L. Anote o ocorrido e comente. 3.3 Propriedades da soluo tampo a) Reserve mais trs tubos de ensaio e enumere-os em 1, 2 e 3; b) Adicione a cada tubo 2 mL de soluo tampo; c) Em cada tubo de ensaio, adicione 10 gotas de indicador cido-base natural e anote o ocorrido; d) Ao tubo 1 adicione gotas de cido clordrico (HCl) 1 mol/L at a modificao de sua colorao. Justifique o ocorrido. e) Ao tubo 3 adicione gotas de hidrxido de sdio (NaOH) 1 mol/L at a modificao de sua colorao. Justifique o ocorrido. f) Ao tubo 2 adicione 4 mL de gua. Anote o ocorrido e justifique. 4. Materiais e reagentes Materiais/Quantidade Tubo de ensaio 06 Pipeta de Pasteur 02 Estante para tubo de ensaio 01 Pisseta 01 Reagentes cido clordrico 1,0 mol/L Hidrxido de sdio 1,0 mol/L Indicador cido-base natural Soluo tampo

5. Referncias

48 BROWN, T. L.; LEMAY, E.; BURSTEN, B. E.; Qumica A Cincia Central. 9 ed.; Pearson ; So Paulo; 2006. HARRIS, D.C. Anlise qumica quantitativa. 5a ed. Trad. C.A.S. Riehl e A.W.S. Guarino. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2001. Ps-Laboratrio 1. De qu constitudo um tampo? 2. Demonstre a partir da constante de equilbrio, que para um tampo feito a partir de uma base a . 3. Calcule a concentrao em quantidade de matria e a massa em gramas de acetado de sdio (CH3COONa) que dever ser adiciona a 250 mL de uma soluo de cido actico (CH3COOH) 0,20 mol/L, para que o tampo tenha pH = 5. Dados: MM CH3COONa = 82 g/mol; Ka = 1,78x10-5. (R = 0,356 mol/L; 7,2980 g) Obs.: Usar todas as casas decimais. 4. Calcule o pH de um tampo obtido pela adio de 2 mol de NH3 a 2,0 L de uma soluo 0,10 mol/L de NH4Cl. O Kb da base 1,78x10-5. (R = 10,25) Calcule o pH de um tampo obtido pela adio de 0,03 mol de H2PO4- a 3,0 L de uma soluo 0,02 mol/L de HPO42-. (Ka= 6,32 x 10-8). (R = 7,50) equao de Henderson-Hasselbalch

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Modelo de Relatrio Simplificado para as aulas prticas de Laboratrio de Qumica Geral. 1- Escrito a mo, em folhas de papel A4. 2- O prazo mximo de entrega do relatrio ser sempre a aula seguinte ao experimento. 3- Preencher e anexar o comprovante de entrega de relatrio. 4- Na capa deve conter o Local, Nome da Disciplina, Turma, Nome do professor, Ttulo da experincia, Nome da equipe e data. (Ver modelo na pgina seguinte). 5- Nas prximas sees Colocar: I Introduo: Uma breve descrio que descreva o contexto terico abordado pela prtica. II- Objetivos: Objetivos da experincia. III- Parte Experimental: Descrever como foram realizadas as etapas dos experimentos. IV- Resultados e Discusso: Apresentar o resultados, e observaes feitas durante a experincia e discutir estes resultados procurando chegar a concluses pertinentes ou dar a explicao cientfica adequada para os resultados obtidos. V Concluses: Principais concluses obtidas, levando em considerao os objetivos traados. VI Questionrio: Resoluo das perguntas do Ps-laboratrio que se encontram ao fim do procedimento experimental da apostila. VII Referncias: Colocar os livros, ou site, e outros que ajudaram voc na elaborao do relatrio.

Veja a seguir um modelo:

50 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-RIDO DEPARTAMENTO DE AGROTECNOLOGIA E CINCIAS SOCIAIS DISCIPLINA: LABORATRIO DE QUMICA GERAL - 1200538 Turma: XX Professor: Nome do Professor

Experincia No X: Medidas e Tratamentos de Dados

Equipe 1: Joo joao@hotmail.com Maria maria@gmail.com

Mossor-RN 13 de Abril de 2009.

51 I Introduo: Uma breve descrio que descreva o contexto terico abordado pela prtica. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla II Objetivos: Objetivos da experincia , Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. III- Parte Experimental: Descrever como foram realizadas as etapas dos experimentos. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla.Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla

III- Resultados e Discusso: Apresentar o resultados, e observaes feitas durante a experincia e discutir estes resultados procurando chegar a concluses pertinentes ou dar a explicao cientfica adequada para os resultados obtidos. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla.

IV Concluso: Principais concluses obtidas, levando em considerao os objetivos traados. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla.

V Ps-laboratrio: Resoluo das perguntas do ps-laboratrio que se encontram ao fim do procedimento experimental da apostila. OBS: responder as perguntas na ordem. Questo 1: Escrever o enunciado da questo: Resposta: Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla. Bla la bla Bla la bla. Bla la bla. VI Referncias: Colocar os livros, ou site, e outros que ajudaram voc na elaborao o relatrio. - RUSSELL, J. B. , Qumica Geral, Volume 1 e 2, Makron Books, So Paulo,1994. (LIVRO TEXTO). - MAHAN, B. M. e MYERS, R. J.; Qumica Um Curso Universitrio, Ed. Edgard Blucha, So Paulo, 4 Edio, 1993. - ATKINS, P.W. e BERAN, J. A., General Chemistry; Scientific American Books, New York, 1992. - BRITO, M. A. de e PIRES, A. T. N., Qumica Bsica, Teoria e Experimentos, Srie Didtica, Ed. UFSC, 1997.

53 UFERSA/DACS/COMPROVANTE DE ENTREGA DE RELATRIO DISCIPLINA: LABORATRIO DE QUMICA GERAL 1200538 Alunos/Matrcula:_____________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Turma: ________ Professor: ______________________________________ Nome do Experimento: ________________________________________________ Visto do Professor ____________________________ Data ___________________ ....................................................................................................................................... UFERSA/DACS/COMPROVANTE DE ENTREGA DE RELATRIO DISCIPLINA: LABORATRIO DE QUMICA GERAL 1200538 Alunos/Matrcula:_____________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Turma: ________ Professor: ______________________________________ Nome do Experimento: ________________________________________________ Visto do Professor ____________________________ Data ___________________

UFERSA/DACS/COMPROVANTE DE ENTREGA DE RELATRIO DISCIPLINA: LABORATRIO DE QUMICA GERAL 1200538 Alunos/Matrcula:_____________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Turma: ________ Professor: ______________________________________ Nome do Experimento: ________________________________________________ Visto do Professor ____________________________ Data ___________________ ....................................................................................................................................... UFERSA/DACS/COMPROVANTE DE ENTREGA DE RELATRIO DISCIPLINA: LABORATRIO DE QUMICA GERAL 1200538 Alunos/Matrcula:_____________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Turma: ________ Professor: ______________________________________ Nome do Experimento: ________________________________________________ Visto do Professor ____________________________ Data ___________________