Caderno Laboratorial - Trabalho 1 FINAL

7/31/2019 Caderno Laboratorial - Trabalho 1 FINAL

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Caderno LaboratorialEstrutura e Reactividade em Qumica Inorgnica

Grupo de Trabalho 4110309054 | Henrique Silva Fernandes100309057 | Miguel de Lima Gonalves110309008 | Ricardo Jorge Santos Almeida


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Estrutura e Reactividade em Qumica Inorgnica

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Henrique Fernandes | Miguel Gonalves | Ricardo Almeida 1

Trabalho Prtico 1: Estudo das propriedades qumicas do

dicloro utilizando tcnicas de micro-escala

Objectivo

Esta atividade experimental tem como objectivo concluir acerca dareatividade do dicloro em algumas reaes qumicas. Para isso recorrer-se- observao colorimtrica dos produtos das reaes em micro-escala.

Inferir acerca da reatividade do dicloro em diferentes reaes qumicas.Introduo terica

O dicloro um gs, em condies ambientais, com um poder oxidantemuito elevado pelo que possvel verificar isso a partir da oxidao de certos

compostos.Na tcnica que se pretende utilizar permite avaliar as diferentes reaesnas quais o dicloro estar envolvido. O dicloro por ser um gs ser preparada insitu pela adio de hipoclorito de sdio (lixvia) e cido (cido sulfrico, H2SO4).A lixvia comercial uma soluo aquosa que contm 10% de cloro ativado naforma de anio hipoclorito (ClO-) e ainda 10 a 12 g L-1 de hidrxido de sdio(NaHO). A lixvia portanto obtida atravs da reaco do dicloro (Cl2) gasosocom uma soluo de hidrxido de sdio. O Cloro ativado a denominaoatribuda ao anio hipoclorito que sofre dismutao em meio alcalino e que podeser traduzida pela seguinte equao qumica,

As fichas de segurana (MSDS) relativas aos reagentes qumicos a usarencontram-se em anexos neste documento.

O Cloro possu uma anio monoatmico por ganho de um electrooriginando o cloreto. No entanto existe, muitos polianies, dois quais sedestacam os polianies com oxignio oxoanies de Cloro. O Cloro sendo umhalogneo (pertence ao grupo 17 da tabela peridica) apresenta 6 numeros deoxidao frequentes, -1, 0, +1, +5, +5 e +7. Para alm disso um elementobastante electronegativo, caractersticas estas que lhe conferem uma certacapacidade para reagir com praticamente qualquer outro elemento. Osoxoanies que se foram com tomos de Cloro apresentam proprieades deoxidantes fortes. O hipoclorito um oxidante instvel e tende a reagir rapido eexotermicamente com compostos orgnicos. Quanto maior o estado de dooxoanio, maior o seu carcter oxidante, assim como a diminuio do pH. Opoder de oxidao do oxoanio aumenta com a diminuio do nmero deoxidao do Cloro.


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Reaes qumicas

Deteco da presena do catio Ferro (II)

Deteco da presena de anio Sulfato

Deteco da presena de anio Triiodeto

O triiodeto pouco estvel e quando oxidado tende logo a passar para aforma de iodeto (mais estvel).

Clculo das constantes de Equilbrio

Constantes:

R = 8,314510 J K1

mol1

T = 298,15 KF = 9,6485309x104 J V1 mol1pKa(HClO) = 7,50

i)Cl2(g) ClO-(aq) + Cl(aq)

Cl2 + 2e-2 Cl- E0 = 1,35V

2ClO- + 2H2O + 2e- Cl2 + 4OH- E0 = 0,40V

Reao inversa: Cl2 + 4OH- 2ClO- + 2H2O + 2e- E0 = -0,40V

Par Oxidao/Reduo Equao Qumica E0 (meio bsico)

ClO4-(aq)/ClO3-(aq) ClO4- + H2O + 2e- ClO3- + 2OH- 0,36VClO3-(aq)/ ClO2-(aq) ClO3- + H2O + 2e- ClO2- + 2OH- 0,33VClO2-(aq)/ ClO-(aq) ClO2- + H2O + 2e- ClO- + 2OH- 0,66V

ClO-(aq)/Cl2(g) 2ClO- + 2H2O + 2e- Cl2 + 4OH- 0,40VCl2(g)/Cl-(aq) Cl2 + 2e-2 Cl- 1,35V

ClO-(aq)/ Cl-(aq) ClO- + H2O + 2e- Cl- + 2OH- 0,89V


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Cl2 + 2e-2 Cl- E0 = 1,35VCl2 + 4OH- 2ClO- + 2H2O + 2e- E0 = -0,40V +

2 Cl2+ 4OH 2ClO- + H2O + 2 Cl- E0 = 0,95V

Dividindo a equao por 2:Cl2+ 2OH ClO- + H2O + Cl- E0 = 0,95V

[][][][] , logo

( )

ii)

Cl2 + 2OH- ClO- + H2O + Cl- K = 1,143x1016

Ka = 10-7,50 = 3,16228x10-8Reao Inversa:

Ka = Ka-1 = 3,16228x107

Cl2 + 2OH- ClO- + H2O + Cl- K = 1,143x1016 Ka = 3,16228x107 K = 3,754x1023

Auto-protlise da gua: KW = 1,0x10-14 K = 3,754x1023

KW = 1,0x10-14

Simplificando,

K = 3,754x109

K = 3,754x109 KW = 1,0x10-14


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Simplificando,

K=3,754x10-5ou

K=3,754x10-5

Representao grfica do E0

do par HClO (1M)/Cl2 (1M) em funo do pH

[

]

[] Acerto da equao em meio cido

2HClO + 2H+ + 2e- Cl2 + 2H2O E0 = 1,63V

[][][]

[

]

[] []

HClO(aq)/ Cl2(g) 2HClO + 2H+ + 2e- Cl2 + 2H2O E0 = 1,63V


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Resultados

Adio de cido sulfrico a lixvia:

A adio do cido sulfrico lixvia, leva libertao de dicloro gasoso, um

forte oxidante que vai reagir com os outros compostos na caixa de petri. Alibertao de dicloro facilmente observvel pela formao de bolhas gasosas nagota central.

Reao do Cl2 com o (NH4)2Fe(SO4)2

Esta reaco pode ser traduzida pela seguinte equao:

Aps dez minutos no se verificaram quaisquer alteraes visveis a olho nu,

de modo que se procedeu adio de uma gota de tiocianato de potssio gotado composto de ferro.

Reao do Cl2 com o iodeto, I-


A presena de I3- observvel, em soluo, pela formao de uma cor amarela,facilmente visvel, como pode ser verificado na imagem, na gota da direita.


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Figura 1- Formao da cor amarelada no composto de iodo, visvel na gota da esquerda.

Reao do Cl2 com o sulfito de sdio, Na2SO3

Esta reao pode ser traduzida pela seguinte equao:

Aps dez minutos no se verificaram quaisquer alteraes visveis a olho nu,

de modo que se procedeu adio de uma gota de cloreto de brio para detectara presena do anio sulfato em soluo.

Reao do Cl2 com o sumo

O dicloro reagiu com as antocianinas presentes no sumo, os compostoschamados de antioxidantes, por serem redutores muito fortes e por issoimpedirem os outros compostos de serem oxidados. So tambm eles osresponsveis pela cor avermelhada do sumo. A reaco de oxidao , aqui;observvel pela perda de cor da gota, mais visvel nos bordos, como se v naimagem na gota em baixo, ao centro:

Figura 2- Oxidao das antocioninas. Um indicador desta reaco a perda de cor nos bordos da gota embaixo.


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Deteo da presena do catio Ferro (III) por adio de uma gota detiocianato de potssio, KSCN


A formao do composto Fe(SCN)3, d uma cor vermelho intensa soluo,

reveladora da existncia de Fe(III) em soluo, visvel na imagem na gota emcima, ao centro:

Figura 3- A formao da cor vermelha no composto de ferro, visvel na gota em cima, centrada, umindicador da presena de Fe(III).

Deteo da presena de anio Sulfato, por adio de uma gota de cloreto debrio, BaCl2


A formao do composto BaSO4, d uma cor mais esbranquiada soluo,

reveladora da existncia do anio sulfato em soluo, visvel na imagem na gota direita (difcil visualizar na imagem, devido baixa qualidade da mesma):


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Figura 4- A formao de uma cor esbranquiada, aqui, pouco visvel na gota esquerda, um indicador da

presena do anio sulfato

Concentrao de hipoclorito na lixivia

Em 100 ml, esto presentes 10 g de cloro activo

M(ClO-)= 51.45 g. mol-1

n=

n= 0.1943 mol

C= C= C= 1.943 mol.dm-3

Estruturas de Lewis dos oxoanies

ClO4-

Geometria:TetradricaHibridao (Cl): sp3Ligao: 3 ligaes e 1 ligao Orbitais: PN de oxidao: +7


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ClO3- Geometria:Trigonal TriangularHibridao (Cl): sp3

Ligao: 2 ligaes e 1 ligao Orbitais: PN de oxidao: +5

ClO2-

Geometria: AngularHibridao (Cl): sp2Ligao: 2 ligao Orbitais: P

N de oxidao: +3

ClO-

Geometria: LinearHibridao (Cl): spLigao: 1 ligao Orbitais: PN de oxidao: +1

Libertao de dicloro

Cl2 (g) + 2HO-(aq) ClO-(aq) + Cl-(aq) + H2O(l)

O Acido sulfrico um cido forte (

), ou seja, a sua primeira

desprotonao completa. Quando adicionamos o cido (H+) soluo contendoo hipoclorito foramos a reaco a ocorrer no sentido inverso, levando aformao de OH- e Cl2 gasoso.

Poder oxidante do Cl2

O poder oxidante do dicloro aumenta medida que o pH diminui, como j foiaferido anteriormente.


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Discusso e Concluso

Foi possvel com este trabalho avaliar indirectamente reaces deoxidao-reduo entre gases e lquidos, atravs de reaces cloromtricas e deprecipitao. Verificou-se que a reaco entre a lixivia e o cido sulfrico, libertadicloro, chegando s outras gotas sobre a forma de gs.

Quando o dicloro entra em contacto com a gota de KI o poder oxidantedeste oxida o I- a I2 e por consequente, formao de I3- que mais estvel(equao 1). possvel detectar o Iodo (produto de reaco), uma vez que seforma um precipitado escuro em volta da gota.

Equao 1Na reaco entre o Cl2 e (NH4)2Fe(SO4)2, no existe nenhuma propriedade

que permita, sem recorrer a equipamentos, determinar o estado da reaco. Para tal

recorreu-se a um teste indirecto para determinar o estado de oxidao do Fe, presente

na amostra. Sabendo que a reaco de oxidao do Cl2 origina Fe3+

(equao 2),

adicionou-se uma gota de KSCN. A reaco entre o Fe3+

e o KSCN faz com que a cor

mude para vermelho (equao 3).

Equao 2 Equao 3

A reaco do Cl2 com o sulfito (equao 4) apresenta como a anterior aausncia de uma propriedade que altere visivelmente a quando da reao. Paratal adicionou-se gota cloreto de brio. Na presena de sulfato o brio precipitasobre a forma de Sulfato de brio (Equao 5). Esse precipitado pode ento servisualizado e avaliar qualitativamente a presena de Sulfato.

Equao 4 Equao 5

O sumo de frutos vermelhos, assim como o de uva, rico em anti-oxidantes. Osanti-oxidantes protegem o organismo uma vez que so substncias facilmenteoxidveis. Desta forma os elementos com poder oxidante maior do prefernciaaos anti-oxidantes ao invs de causar danos em tecidos do organismo. Verificou-se que a gota ia ficando mais clara medida que o tempo passava. A oxidao dasantocianinas faz com que estas percam a cor.


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Bibliografia

Martin C., Microscale chemistry in a plastic petri dish: Preparation and chemicalproperties of chlorine gas.Jchem. Educ. 2002, 79, 992-993.


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Anexos


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Documents

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