Portefólio de Laboratório - Anjo Albuquerque · espectroscopia através da análise elementar por via seca que dá informações sobre a estrutura da matéria e utiliza a chama

Portefólio de Laboratório

Física e Química A

Mestrado em Ensino de Física e de Química

Carlos Alberto da Silva Ribeiro de Melo

ALF 0.1. Rendimento no

aquecimento

Física 10.º Ano


Objectivos:

Calor / Temperatura / Energia / Potência / Rendimento

Este trabalho tem como objectivo recordar alguns conhecimentos sobre calor, temperatura,

energia interna, potência, energia fornecida por um circuito eléctrico e rendimento num

processo de aquecimento. Pretende-se com este trabalho identificar o rendimento que fontes

de energia diferentes possuem quando aquecem o mesmo sistema.

Material:

Material

Fonte de tensão √

Resistência de aquecimento √

Voltímetro √

Amperímetro √

Fios de ligação √

Sensor de temperatura √

Cronómetro √

Copo de precipitação √

Agitador √

Balança √

Água √

Procedimento Experimental:

Depois de montado o circuito, mediu-se a massa de água a ser aquecida, bem como a sua

temperatura.

Colocou-se a resistência na água e ligou-se o circuito permitindo que a água fosse aquecendo

sem entrar em ebulição.

Com o auxílio de um agitador uniformizou-se a temperatura em toda a amostra de água a ser

aquecida e com um cronómetro contabilizou-se uma escala de tempo definida em três

minutos.

Foram aquecidas duas amostras de água com materiais diferentes: uma numa resistência

ligada a uma fonte de tensão (método 1) e uma resistência ligada directamente à tomada de

electricidade (método 2).

Resultados:

Dados para o método 1:

U = 3,9 V

I = 6,34 A

t = 3 min = 180 s

= 30,2 °C – 19,5 °C = 10,7 °C

m = 97,938 g = 0,09738 kg

c = 4,18 × 103 J.kg-1.°C-1

Sabendo que o rendimento do processo será a energia transferida através de calor sobre a

energia total fornecida durante um intervalo de tempo, podemos calcular o rendimento

através da expressão:

Dados para o método 2:

P = 350 W (P = U × I), pois temos o valor directo do fornecedor da resistência

t = 3 min = 180 s

= 100,9 °C – 21,0 °C = 79,9 °C

m = 95,562 g = 0,09562 kg

c = 4,18 × 103 J.kg-1.°C-1

Sabendo que o rendimento do processo será a energia transferida através de calor sobre a

energia total fornecida durante um intervalo de tempo, podemos calcular o rendimento

através da expressão:

Conclui-se que este rendimento mais baixo se deve à potência da resistência utilizada ser

muito grande para a quantidade de água a ser aquecida no intervalo de tempo definido.

ALF 1.2. Energia eléctrica fornecida por um

painel fotovoltaico

Física 10.º Ano


Objectivos:

Radiação luminosa (solar) na produção de energia eléctrica – Painel fotovoltaico

Este trabalho tem como objectivo fazer o estudo das condições de rendimento máximo de um

painel fotovoltaico. Pretende-se com este trabalho estudar a influência de diferentes factores

no rendimento de transformação energética ocorrida num painel fotovoltaico.

Material:

Material

Painel fotovoltaico √

Reóstato √

Amperímetro √

Voltímetro √


Lâmpada √


Depois de montado o esquema colocou-se a patilha do reóstato numa posição mínima e ligou-

se a lâmpada registando-se os valores fornecidos no amperímetro e no voltímetro.

Realizou-se o mesmo procedimento para diferentes posições da patilha do reóstato até se

atingir uma posição máxima.

Estudaram-se também outros factores como a intensidade da luz que incide no painel

fotovoltaico

Resultados:

Sabendo que o amperímetro nos fornece um valor em amperes (I) e o voltímetro nos fornece

um valor em volts (U), para podermos calcular a resistência e a potência usamos as

expressões:

Reóstato Intensidade (A) Tensão (V) Resistência (Ω) Potência (W)

Posição 1 2,53 × 10-3 3,20 1264,80 8,1 × 10-3

Posição 2 2,98 × 10-3 0,75 251,70 2,2 × 10-3

Posição 3 3,87 × 10-3 0,52 134,40 2,0 × 10-3

Posição 4 4,52 × 10-3 0,13 28,76 5,8 × 10-4

Conclui-se que à medida que se vai alterando a posição da patilha do reóstato menor vai sendo

a resistência interna do mesmo e, embora a luz incidente no painel fotovoltaico seja sempre a

mesma, a sua potência vai diminuindo.

ALF 2.3. O atrito e a variação de

energia mecânica

Física 10.º Ano


Objectivos:

Trabalho realizado por uma força / Força de atrito / Variação de energia mecânica

Este trabalho tem como objectivo fazer as medições das grandezas necessárias para calcular a

variação de energia mecânica de um bloco que desliza ao longo de uma rampa, partindo do

repouso. Pretende-se com este trabalho relacionar a variação da energia cinética de um corpo

que se desloca ao longo de um plano inclinado com a acção das forças de atrito que nele

actuam.

Material:

Material

Plano inclinado √

Fita métrica √

Superfícies com diferentes rugosidades √

Célula fotoeléctrica √

Marcador de tempo √

Balança √


Depois de montado o plano inclinado mediu-se a massa do bloco utilizado para descer o plano.

Colocou-se o bloco no topo do plano inclinado e largou-se sem velocidade inicial permitindo

que percorresse por si próprio o plano inclinado. No momento em que se largou o bloco deu-

se início à contagem de tempo que pára quando o bloco atravessa o sensor fotoeléctrico.

Repetiu-se o mesmo procedimento para outros tipos de superfície do plano inclinado.

Resultados:

mbloco = 117,611 g = 0,118 kg

Os dados que se podem tirar directos da experiência são a distância percorrida, d (m), a altura

inicial do bloco, h (m), e o tempo percorrido desde que se larga o carrinho até que atravessa o

sensor fotoeléctrico no final do plano inclinado, t (s).

Os restantes termos presentes na tabela são calculados através das expressões:

Dados Superfície A Superfície B Superfície C

d (m) 0,40 0,54 0,55

h (m) 0,21 0,33 0,33

t (s) 0,98 0,70 1,40

v (m/s) 0,41 0,80 0,40

Em inicial (J) 0,2470 0,3865 0,3881

Em final (J) 0,0094 0,0375 0,0094

Em (J) – 0,2376 – 0,3490 – 0,3787

W Fatrito (J) – 0,2376 – 0,3490 – 0,3787

Fatrito (N) 0,0950 0,1885 0,2083

Conclui-se que quanto maior a força de atrito presente na superfície sobre a qual o bloco

desliza, menor é a sua velocidade no ponto final, e que a variação da energia mecânica do

bloco aumenta consoante existe mais atrito na superfície.

ALQ 1.2. Análise elementar por

via seca

Química 10.º Ano


Objectivos:

Análise química qualitativa – análise elementar por via seca (teste da chama)

Este trabalho tem como objectivo permitir a observação de espectros atómicos estudados em

espectroscopia através da análise elementar por via seca que dá informações sobre a estrutura

da matéria e utiliza a chama do bico de Bunsen para o teste da chama.

Material e Reagentes:

Material

Ansa de inoculação com anel √

Bico de Bunsen √

Cápsula de porcelana √

Espátula √

Espectroscópio √

Vidro de relógio √

Reagentes

Cloreto de sódio √

Cloreto de potássio √

Cloreto de cálcio √

Sulfato de cobre √

Ácido clorídrico √


Escureceu-se o laboratório e acendeu-se o bico de Bunsen na chama não luminosa (chama

azul).

Lavou-se a ansa de inoculação com ácido clorídrico para que esta ficasse limpa de outros

resíduos e, quando à chama, não provocasse nenhuma chama colorida.

Tocou-se com a ansa de inoculação nas amostras a serem analisadas, uma de cada vez após

lavagem com ácido clorídrico, e colocou-se à chama do bico de Bunsen.

Registou-se a cor da chama e observou-se a mesma com um espectroscópio.

Resultados:

Amostra Cor da chama Elemento (catião) presente na amostra

A Amarelo Sódio

B Roxo Potássio

C Vermelho Cálcio

D Verde Cobre

Conclui-se que os diferentes catiões presentes nas amostras emitem, quando colocados à

chama, uma coloração característica, tal como a que se verifica nos espectros desses mesmos

elementos após uma comparação com os espectros de referência.

ALQ 1.3. Identificação de uma

substância e avaliação da sua pureza

Química 10.º Ano


Objectivos:

Densidade e densidade relativa / Ponto de ebulição e ponto de fusão

Este trabalho tem como objectivo determinar algumas propriedades físicas da matéria como a

densidade, por medição directa em densímetros ou por medição indirecta que permite definir

densidades relativas através do uso de picnómetros de sólidos e de líquidos, e como o ponto

de fusão e o ponto de ebulição através de técnicas tradicionais ou de aparelhos automáticos.


Material

Balança √

Picnómetro de sólidos √

Picnómetro de líquidos √

Proveta √

Densímetro √

Tubo capilar √


Termómetro √


Placa de aquecimento √

Aparelho automático √

Reagentes

Água destilada √

Acetona √

Ácido salicílico √

Cânfora √

Ácido benzóico √

Glicerina √


Densidade:

Para se determinar a densidade de um líquido com densímetro, colocou-se a acetona numa

proveta e introduziu-se um densímetro com uma escala adequada que ficou a boiar no líquido

sem tocar na proveta.

Leu-se na escala do densímetro o valor da densidade. Este valor lê-se no local onde fica o traço

da acetona em contacto com a superfície do densímetro.

Repetiu-se este procedimento três vezes até se encontrarem valores concordantes.

Para se determinar a densidade de um líquido com picnómetro, mediu-se a massa do

picnómetro vazio.

De seguida, encheu-se o picnómetro com acetona e mediu-se a massa do picnómetro cheio.

Encheu-se também o mesmo picnómetro com água e registou-se a sua massa.

No final calculou-se a densidade relativa da acetona com a expressão matemática associada.

Para se determinar a densidade de um corpo sólido com picnómetro, mediu-se a massa do

picnómetro vazio.

De seguida, encheu-se o picnómetro com água destilada e mediu-se a massa do conjunto

picnómetro cheio e berlinde de fora.

Introduziu-se o berlinde no picnómetro com água, o que fez com que alguma água fosse

expelida para fora.

Mediu-se a massa do conjunto picnómetro cheio com berlinde no interior e calculou-se a

massa de água deslocada pelo berlinde.

No final calculou-se a densidade relativa do berlinde com a expressão matemática associada.

Ponto de fusão:

Para se determinar o ponto de fusão com equipamento tradicional, triturou-se bem a amostra

a ser analisada e colocou-se o pó da substância num vidro de relógio.

Mergulhou-se um tubo capilar, com a abertura na parte inferior, no pó presente no vidro de

relógio e inverteu-se o tubo capilar de forma a deixar que o pó assentasse na extremidade

oposta.

Repetiu-se este procedimento até que o tubo capilar tenha uma quantidade apreciável de

substância no seu interior.

Fixou-se o tubo capilar a um termómetro com a ajuda de um elástico e colocou-se este

conjunto mergulhado num banho de glicerina.

Aqueceu-se o banho de glicerina até que a amostra branca sólida no interior do tubo fosse

fundindo até se tornar totalmente transparente.

Para se determinar o ponto de fusão recorrendo a um aparelho automático realizou-se o

mesmo procedimento de enchimento de tubos capilares com as substâncias a analisar e

introduziram-se no aparelho automático nos espaços dedicados aos tubos capilares.

O aparelho automático apresenta um termómetro interno que permitiu observar o aumento

da temperatura à medida que se observavam várias amostras de diferentes substâncias em

simultâneo.

Ponto de ebulição:

Para se determinar o ponto de ebulição com equipamento tradicional, introduziu-se acetona

dentro de um tubo capilar e acoplou-se este tubo a um termómetro com a ajuda de um

elástico.

Colocou-se este conjunto num tubo de ensaio contendo acetona e que foi mergulhado num

banho-maria.

Quando atingida a temperatura de ebulição da acetona, começaram a observar-se bolhas a

sair do tubo capilar.

Resultados:

Densidade de líquidos:

mpicnómetro vazio (m) = 21,460 g

mpicnómetro cheio com acetona (M) = 41,653 g

mpicnómetro cheio com água (M´) = 46,820 g

Para se calcular a densidade da acetona por este método usou-se a expressão seguinte:

Conclui-se que usar o método tradicional implica um menor gasto de reagente do que quando

é usado o método do densímetro. A densidade calculada está de acordo com os valores

tabelados a 20 °C (dacetona = 0,79 g/cm3). A diferença pode estar relacionada com a temperatura

verificada durante a realização da experiência que era aproximadamente 15 °C.

Densidade de sólidos:

mberlinde (m) = 4,228 g

mpicnómetro cheio com água e com o berlinde ao lado (M) = 141,229 g

mpicnómetro cheio com água e com berlindes no interior (M´) = 139,551 g

mágua (m´) = 141,229 – 139,551 = 1,678 g

Para se calcular a densidade da acetona por este método usou-se a expressão seguinte:

Conclui-se que a densidade do material constituinte do berlinde mais próxima do valor

experimental obtido é o vidro (dvidro = 2,5), o que está de acordo com o esperado, pois o

berlinde não deixa de ser apenas uma esfera de vidro.

Ponto de fusão e ponto de ebulição:

Substância Ponto de fusão tabelado Ponto de fusão experimental

Ácido salicílico 159 °C Automático: 150 – 155 °C Tradicional: 155 – 160 °C

Ácido benzóico 122 °C 135 – 138 °C

Cânfora 179 °C 175 – 180 °C

Substância Ponto de ebulição tabelado Ponto de ebulição experimental

Acetona 58,1 °C 54 – 56 °C

Conclui-se que pelos pontos de fusão experimentais obtidos, algo diferentes dos valores

tabelados, sobretudo para o caso do ácido benzóico, algumas destas amostras deveriam

conter algumas impurezas e não se encontrar no seu estado totalmente puro. Isto é bem

possível de acontecer, pois os reagentes já foram usados várias vezes por vários utilizadores

diferentes, o que pode justificar a causa da contaminação da substância.

Relativamente ao método do aparelho automático, este veio introduzir uma maior rapidez de

processo na determinação de pontos de fusão e de ebulição, comparativamente ao uso dos

métodos tradicionais.

ALF 1.2. Salto para a piscina

Física 11.º Ano


Objectivos:

Lançamento horizontal de um projéctil / Alcance e velocidade inicial

Este trabalho tem como objectivo relacionar a velocidade de lançamento horizontal de um

projéctil com o alcance e rever alguns conhecimentos sobre conservação de energia. Pretende-

se com este trabalho relacionar a altura do escorrega com a velocidade adquirida por um

corpo quando atinge a sua base, e esta velocidade com o alcance horizontal que esse corpo

tem.

Material:

Material

Plano inclinado √

Berlinde √

Fita métrica √

Cronómetro √

Caixa de areia √


Colocou-se o berlinde no topo do plano inclinado e sem velocidade inicial deixou-se cair

seguindo o seu caminho até atingir a caixa de areia.

Com um cronómetro mediu-se o tempo de queda para se poder relacionar a velocidade à

saída do plano inclinado e a distância atingida.

Realizou-se este procedimento várias vezes para se obter uma congruência de resultados.

Resultados:

Dados:

hinicial = 97,9 cm

hfinal = 91,3 cm

97,9 cm 91,3 cm

Começou por se calcular a velocidade final e o tempo de queda:

A massa é desprezável, pois os termos m desaparecem de acordo com as regras matemáticas.

Para calcularmos a distância alcançada nestas condições usamos a expressão:

Experimentalmente foram-se comprovar estes resultados.

tempo (s)

0,41 0,44

0,44 0,41

0,47 0,47

0,41 0,44

0,44 0,44

0,44 0,44

0,41 0,47

MÉDIA

0,44

distância (m)

0,481 0,491

0,482 0,494

0,491 0,483

0,491 0,485

0,503 0,491

0,494 0,490

0,483 0,489

MÉDIA

0,489

Conclui-se que os valores experimentais não são exactamente iguais aos valores teóricos, uma

vez que os valores teóricos foram calculados assumindo a conservação de energia, ou seja,

trabalhando em condições ideais onde, por exemplo, o atrito do plano inclinado ou a

resistência do ar são desprezados.

ALF 1.3. Será necessário uma

força para que um corpo se mova

Física 11.º Ano


Objectivos:

Leis de Newton / Movimento uniforme e uniformemente variado

Este trabalho tem como objectivo verificar se um corpo apenas se move se tiver a influência de

uma força a ele associada. Pretende-se neste trabalho estudar as características do movimento

de um corpo por acção de forças de resultante constante e comparar os resultados com as

visões do movimento segundo Aristóteles, Galileu e Newton.

Material:

Material

Carrinho √

Roldana √

Fio de pesca √

Sensor √

Papel higiénico √

Cronómetro √

Calculadora com CBR √


Começou-se por marcar o papel higiénico tornando-o numa régua grande.

Atou-se um fio ao carrinho que passava por uma roldana e estava preso a um peso na outra

extremidade.

Alinhou-se o sensor com o percurso a realizar pelo carrinho e largou-se o peso, que fez com

que o carrinho se movesse.

Este procedimento foi realizado várias vezes para se obter uma congruência de resultados.

Resultados:

Dados:

mcarrinho = 1,020 kg

mpeso = 0,098 kg

msistema = 1,118 kg

Em condições teóricas, sem atrito:

Traçando a lei do movimento sem atrito:

Traçando a lei das velocidades sem atrito:

Traçando a aceleração sem atrito:

Na prática:

tempo (s) distância (m) velocidade (m/s) aceleração (m/s2)

0,00 0,134 -0,226 0,760

0,20 0,137 -0,074 0,760

0,40 0,132 0,078 0,760

0,60 0,141 0,230 0,760

0,80 0,204 0,382 0,760

1,00 0,305 0,534 0,760

1,20 0,438 0,686 0,760

1,40 0,584 0,838 0,760

1,60 0,723 0,990 0,760

1,80 0,854 1,028 0,000

2,00 0,975 1,028 0,000

2,20 1,089 1,028 0,000

2,40 1,196 1,028 0,000

2,60 1,299 1,028 0,000

2,80 1,380 1,028 0,000

3,00 1,452 1,028 0,000

3,20 1,445 0,000 0,000

3,40 1,442 0,000 0,000

3,60 1,446 0,000 0,000

3,80 1,447 0,000 0,000

4,00 1,443 0,000 0,000

4,20 1,437 0,000 0,000

4,40 1,442 0,000 0,000

4,60 1,448 0,000 0,000

4,80 1,441 0,000 0,000

5,00 1,443 0,000 0,000

0

1

2

0 1 2 3 4 5

dis

tân

cia

(m)

tempo (s)

0

1

2

0 1 2 3 4 5

velo

cid

ade

(m

/s)

tempo (s)

Pode-se observar nos três gráficos as partes correspondentes ao movimento uniformemente

acelerado, t = [0 ; 1,5[, movimento uniforme e rectilíneo, t = ]1,5 ; 3[, e repouso, t = ]3 ; 4,5],

por exemplo.

Podíamos ainda definir explicitamente a 1.ª e a 2.ª partes da lei do movimento, ajustando

rectas que definissem uma equação.

1.ª parte (2-ª Lei de Newton)

Seleccionou-se os dados até ao tempo que continha os valores de aceleração diferentes de

zero e a equação que melhor define o movimento é:

2.ª parte (1.ª Lei de Newton)

Seleccionou-se os dados até ao tempo que continha os valores de velocidade diferentes de

zero e a equação que melhor define o movimento é:

0

1

2

0 1 2 3 4 5

ace

lera

ção

(m

/s2 )

tempo (s)

Conclui-se que um corpo pode estar em movimento sem que sobre ele estejam a actuar

quaisquer forças.

ALF 2.1. Osciloscópio

Física 11.º Ano


Objectivos:

Tensão eficaz / Tensão contínua e alternada / Osciloscópio / Sinais sonoros

Este trabalho tem como objectivo aprender a utilizar um osciloscópio e a extrair informações

diversas da representação gráfica que se vê no seu visor. Pretende-se com este trabalho uma

familiarização com o osciloscópio, o estudo da sua composição básica e das suas funções

principais.

Material:

Material

Fonte de tensão alternada √

Fonte de tensão contínua √


Crocodilos √

Gerador de sinais √

Osciloscópio √


Ligou-se o osciloscópio e ligou-se o gerador de sinais e tentou-se gerar uma onda sinusoidal.

Não se seguiu o protocolo do manual e limitou-se a explorar autonomamente cada função do

osciloscópio.

Como trabalho apresentado, o que se fez foi uma espécie de manual de utilizador com as

funções mais simples.

Resultados:

Uma onda sinusoidal apresenta-se sob a forma:

( ) ( )

Através das informações retiradas do visor do osciloscópio, pode-se determinar a equação da

onda que estamos a visualizar.

Dados:

Amplitude (x0) = 1,5 V

Período (T) = 2 ms

( ) ( )

( ) ( )

Dados:

Amplitude (x0) = 0,5 V

Período (T) = 8 ms

( ) ( )

( ) ( )

Na imagem apresentada, as informações retiradas são as seguintes:

Eixo xx: 1 ms/DIV

Eixo yy: 0,5 V/DIV

Por visualização directa podemos também determinar a frequência, o período e a amplitude:

Período (T) = 5 ms

Frequência (f) = 200 Hz

Amplitude (A) = 1 V

ALQ 1.1. Amoníaco e compostos

de amónio em materiais de uso

comum

Química 11.º Ano


Objectivos:

Identificação laboratorial da presença de amoníaco e de compostos de amónio

Este trabalho tem como objectivo realizar uma análise qualitativa para identificar

determinados iões ou espécies químicas presentes numa dada solução, mais concretamente, a

presença de iões amónio e de amoníaco em adubos e detergentes.


Material

Tubo de ensaio √

Suporte para tubos de ensaio √

Vareta de vidro √

Papel de filtro √

Esguicho com água destilada √

Lamparina √

Conta-gotas √

Proveta √

Funil √

Papel vermelho de tornesol √

Reagentes

Hidróxido de sódio √

Sulfato de cobre (II) √


Amoníaco √

Reagente de Nessler √

Adubo √

Solução de amónia √

Produto de limpeza amoniacal √


Realizaram-se quatro testes para comprovar a existência de iões amónio ou de amoníaco em

amostras de adubos, sonasol amoniacal e solução de amónia a 25%. Também se testou uma

amostra padrão que, em princípio, não teria qualquer vestígio de amoníaco na sua

constituição.

Para as amostras de adubo, dissolveu-se o adubo em água destilada e filtrou-se o mesmo,

sendo o filtrado a amostra usada para os testes realizados.

Teste A: Pesquisa de amoníaco com ácido clorídrico

Colocou-se um pouco de amostra a analisar num tubo de ensaio e adicionaram-se algumas

gotas de hidróxido de sódio para alcalinizar a solução.

Mergulhou-se uma vareta em ácido clorídrico e aproximou-se a vareta da boca do tubo de

ensaio. Esta reacção manifesta-se pela observação de fumos brancos.

Teste B: Pesquisa de amoníaco com o indicador papel vermelho de tornesol

Alcalinizou-se a amostra com hidróxido de sódio.

Aqueceu-se a solução preparada.

O amoníaco que se encontrava em solução aquosa vaporiza e reage com o papel vermelho de

tornesol, previamente humedecido, que se torna azul, devido ao carácter básico dos iões

hidróxido.

Teste C: Pesquisa de amoníaco com o reagente de Nessler

Colocou-se a amostra no tubo de ensaio, aproximou-se da boca do tubo papel de filtro

humedecido com água destilada.

De seguida, colocou-se 1 mL de amostra noutro tubo de ensaio e adicionaram-se 3 gotas de

reagente de Nessler.

Colocou-se ainda 1 mL de amostra, mais diluída, noutro tubo de ensaio e adicionaram-se 3

gotas de reagente de Nessler.

Teste D: Pesquisa de amoníaco com uma solução diluída de sulfato de cobre (II)

Colocou-se um pouco de solução aquosa de sulfato de cobre (II) num tubo de ensaio.

Adicionou-se gota a gota a amostra a analisar, tendo-se observado um precipitado azul claro.

Continuou-se a adicionar gotas da amostra, o que resulta num precipitado azul intenso.

Resultados:

Teste A: Pesquisa de amoníaco com ácido clorídrico

Amostra Resultado

Amónia a 25% Fumos brancos intensos

Solução sem Amoníaco Não há registo de fumos brancos

Adubo Fumos brancos menos intensos

Sonasol amoniacal Fumos brancos intensos

O objectivo deste teste é a obtenção de fumos brancos compostos por partículas de cloreto de

amónio sólido, que dão a cor branca ao fumo.

Conclui-se que as substâncias que têm amoníaco ou ião amónio na sua composição produzem

fumos brancos (adubos, sonasol amoniacal e solução de amónia).

Teste B: Pesquisa de amoníaco com o indicador papel vermelho de tornesol

Amostra Resultado

Amónia a 25% O papel ficou azul

Solução sem Amoníaco O papel manteve-se vermelho

Adubo O papel ficou azul

Sonasol amoniacal O papel ficou azul

O objectivo deste teste é comprovar o carácter alcalino de uma solução de amoníaco ou de

amónia, através de um indicador ácido-base (papel vermelha de tornesol).

Conclui-se que apenas as substâncias que contêm amoníaco coram o papel vermelho, pelo que

se concluiu que o adubo, o detergente e a solução de amónia a 25% possuem derivados de

amoníaco.

Teste C: Pesquisa de amoníaco com o reagente de Nessler

Amostra Resultado

Papel de Filtro Concentrado Diluído

Amónia a 25% Precipitou Precipitou mais Precipitou menos

Solução sem Amoníaco Não precipitou Não precipitou Não precipitou

Adubo Precipitou Precipitou mais Precipitou menos

Sonasol amoniacal Precipitou Precipitou mais Precipitou menos

O objectivo deste teste é a identificação do amoníaco numa solução de adubo / amónia /

detergente, através do reagente de Nessler e com o seu contacto com a solução amostra, que

origina um precipitado amarelo acastanhado.

Conclui-se que apenas as substâncias que contêm amoníaco formam precipitado, pelo que o

adubo, o detergente e a solução de amónia a 25% possuem derivados de amoníaco.

Teste D: Pesquisa de amoníaco com uma solução diluída de sulfato de cobre (II)

Amostra Resultado

Amónia a 25% Formação de precipitado azul intenso

Solução sem Amoníaco Não há formação de precipitado azul

Adubo Formação de precipitado azul menos intenso

Sonasol amoniacal Formação de precipitado azul menos intenso

O objectivo deste ensaio experimental é comprovar a existência de amoníaco numa solução de

adubo / detergente / amónia, através do precipitado do ião tetraminocobre (II).

Conclui-se que apenas as substâncias que contêm amoníaco formam precipitado azul-escuro,

pelo que o adubo, o detergente e a solução de amónia a 25% possuem derivados de amoníaco.

ALQ 1.2. Síntese do sulfato de tetraminocobre (II)

mono-hidratado

Química 11.º Ano


Objectivos:

Amoníaco como matéria-prima / Síntese de um sal usando como matéria-prima o amoníaco

Este trabalho tem como objectivo sintetizar um sal que é usado em têxteis e como fungicida, o

sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado, como forma de evidenciar as aplicações

industriais do amoníaco na produção de outros produtos.


Material

Almofariz e pilão √

Balança √


Filtração por vácuo √

Papel de filtro √

Proveta √

Vareta de vidro √


Funil de Büchner √

Kitasato √

Reagentes

Água destilada √

Álcool etílico √

Amoníaco √

Sulfato de cobre (II) penta-hidratado √


Diluíram-se 8 mL de amoníaco em 5 mL de água num copo de precipitação.

Pesou-se uma amostra de massa correspondente a cerca de 0,02 mol de sulfato de cobre (II)

penta-hidratado que foi reduzida a pó num almofariz.

Adicionou-se este pó à solução diluída de amoníaco e agitou-se com uma vareta até todo o sal

estar dissolvido.

Mediram-se 8 mL de álcool etílico, que foram adicionados ao conteúdo do copo de

precipitação, agora com a solução diluída de amoníaco e os sais de sulfato de cobre (II) penta-

hidratado dissolvidos.

Tapou-se o copo de precipitação com um vidro de relógio e guardou-se na hotte em repouso

durante uma semana.

Depois agitou-se o copo de precipitação, de modo a que a precipitação do sal formado fosse

completa e deixaram-se sedimentar os cristais formados.

Realizou-se uma decantação dos cristais desprezando a fase líquida.

Colocaram-se os cristais obtidos num filtro e submeteram-se os mesmos a uma filtração por

vácuo com lavagem dos mesmos com uma solução 1:1 de 5 mL de amoníaco e 5 mL de álcool

etílico.

No final, lavou-se os cristais apenas com 5 mL de álcool etílico ainda sob vácuo e secaram-se os

mesmos.

Resultados:

Pesagem da amostra de sulfato de cobre (II) penta-hidratado:

n = 0,02 mol

M (CuSO4 . 5 H2O) = 249,50 g/mol

Deveríamos medir a massa de 4,99 g de sulfato de cobre (II) penta-hidratado, mas a massa

com que se trabalhou foi de 5,015 g.

Determinação do reagente limitante:

ρamoníaco = 0,91 g/cm3

V (NH3) = 8 mL

M (NH3) = 17,0 g/mol

Em 8 mL de solução aquosa de amoníaco temos correspondem 7,28 g da solução de 25%

A reacção que ocorre durante a síntese deste sal pode ser descrita por:

CuSO4 . 5 H2O (aq) + 4 NH3 (aq) → [Cu(NH3)4]SO4 . H2O (aq) + 4 H2O (l)

Temos uma estequiometria de 1:4 entre os reagentes.

Para a reacção se dar completamente, considerando que se usam 1,82 g de amoníaco, teriam

que ser usados 6,68 g de sulfato de cobre (II) penta-hidratado, mas na realidade apenas foram

usados 5,015 g desta substância, logo é o reagente limitante.

Cálculo do rendimento da síntese:

M ([Cu(NH3)4]SO4 . H2O) = 245,50 g/mol

m ([Cu(NH3)4]SO4 . H2O) = 3,974 g

A reacção que ocorre durante a síntese deste sal pode ser descrita por:

CuSO4 . 5 H2O (aq) + 4 NH3 (aq) → [Cu(NH3)4]SO4 . H2O (aq) + 4 H2O (l)

Temos uma estequiometria de 1:1 entre o reagente inicial e o produto final.

]

]

De acordo com a estequiometria da reacção deveríamos obter uma massa de cristais de

sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado igual a 4,935 g, mas na realidade, a massa de

cristais final que se obteve foi de apenas 3,974 g.

Conclui-se que o processo apresenta um rendimento apreciável de cerca de 81%.

ALQ 2.6. Dureza da água e

problemas de lavagem

Química 11.º Ano


Objectivos:

Dureza da água

Este trabalho tem como objectivo determinar a dureza de uma água, classificando-a como

dura ou macia, de acordo com os testes de lavagem realizados com detergente, champô e

sabão.


Material

Esguicho √

Tubo de ensaio √

Suporte de tubos de ensaio √

Vareta de vidro √

Régua √

Pipeta graduada √

Pompete √

Reagentes

Água destilada √

Água da torneira √

Detergente √

Champô √

Sabão √


Colocou-se água destilada em três tubos de ensaio diferentes.

A cada um deles adicionou-se 1 mL de detergente, champô e sabão e agitou-se até haver

formação de espuma.

Registou-se a altura da espuma e a limpidez da solução.

Realizou-se o mesmo procedimento, mas com água da torneira em cada um dos tubos de

ensaio.

Resultados:

Agente de limpeza Variáveis a medir Água destilada Água da torneira

Detergente

Altura da espuma (cm) 2 1

Formação de escuma Não Não

Limpidez Sim Sim

Champô


Formação de escuma Não Não

Limpidez Sim Sim

Sabão


Formação de escuma Sim Sim

Limpidez Não Não

Classificação da água quanto à dureza MACIA DURA

Conclui-se que a água destilada é uma água mais macia do que a água da torneira, o que se

revela correcto, pela ausência de iões cálcio e iões magnésio. Também se confirma a dureza da

água da região onde se situa a escola, como pode ser observado em diagramas da dureza das

águas por região ao longo do país.

ALQ 1.6. Funcionamento de um

sistema tampão

Química 12.º Ano


Objectivos:

Soluções tampão / Titulação ácido forte – base fraca

Este trabalho tem como objectivo regular o pH de modo a evitar a acidose e a alcalose através

de um sistema tampão. Pretende-se com este trabalho determinar experimentalmente o

efeito de um sistema tampão.


Material

Medidores e sensores de pH √

Placa de agitação magnética √

Agitador magnético √


Pipeta volumétrica √

Funil √

Vareta √

Bureta √

Reagentes


Carbonato de sódio √


Prepararam-se soluções de ácido clorídrico 0,1 M e de carbonato de sódio 0,1 M.

Fez-se uma montagem experimental para titulação com agitação magnética.

Encheu-se a bureta com a solução de ácido clorídrico (titulante).

A solução de carbonato de sódio colocou-se no copo de precipitação (titulado).

Mediu-se o pH inicial com o auxílio dos medidores de pH e adicionou-se cerca de 1 mL de

titulante para o titulado e mediu-se novamente o valor de pH.

Repetiu-se este procedimento até se ter traçado a curva de titulação que deveria apresentar

três zonas distintas (uma de variação suave, uma de variação brusca e outra de variação

suave).

Resultados:

Titulante:

Ácido clorídrico 0,1 M (ácido forte)

Titulado:

Carbonato de sódio 0,1 M (base fraca)

pH inicial = 11,54

pH final = 2,12

pH no 1.º ponto de equivalência = 7,86

pH no 2.º ponto de equivalência = 3,03

Volume de Titulante (mL) pH Volume de Titulante (mL) pH

1 11,28 26 6,84

2 11,07 27 6,73

3 10,90 28 6,64

4 10,76 29 6,52

5 10,63 30 6,47

6 10,52 31 6,35

7 10,44 32 6,29

8 10,34 33 6,19

9 10,25 34 6,11

10 10,18 35 6,02

11 10,09 36 5,96

12 9,99 37 5,87

13 9,91 38 5,76

14 9,82 39 5,62

15 9,70 40 5,46

16 9,62 41 5,23

17 9,51 42 4,74

18 9,32 43 3,03

19 9,16 44 2,62

20 8,93 45 2,45

21 8,59 46 2,34

22 7,86 47 2,27

23 7,36 48 2,21

24 7,10 49 2,15

25 6,93 50 2,12

Conclui-se e verifica-se a existência de dois patamares referentes às regiões tampão da

solução estudada.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

pH

Volume de Titulante (mL)

ALQ 1.7. Catálise enzimática:

efeito da temperatura e de um inibidor sobre

uma reacção bioquímica

Química 12.º Ano


Objectivos:

Catalase / Cinética enzimática / Reacção química em função de temperatura e de inibidor

Este trabalho tem como objectivo verificar acção de determinados factores relativamente à

catálise enzimática, como a temperatura e a utilização de um inibidor. Pretende-se com este

trabalho determinar experimentalmente a variação da rapidez de uma reacção química

catalisada por variação da temperatura e determinar experimentalmente a variação da rapidez

de uma reacção química catalisada por adição de um inibidor.


Material

Termómetro √

Cronómetro √

Tubo de ensaio √

Tubo de borracha √

Tina √

Proveta √

Rolha furada √

Kitasato √

Reagentes

Peróxido de hidrogénio √

Sulfato de cobre √

Catalase √


Actividade normal da catalase:

Descascaram-se batatas e partiram-se em pedaços pequenos e foram trituradas e moídas em

água com um triturador de cozinha e aguardou-se cerca de meia hora até a mistura repousar.

Filtrou-se a mistura para ser recolhida a fase aquosa.

Depois de feita a montagem experimental introduziu-se catalase no Kitasato e tapou-se.

Adicionou-se com uma seringa a solução de peróxido de hidrogénio e iniciou-se a agitação do

sistema.

Foi-se registando de dez em dez segundos o volume de oxigénio formado até que a reacção

estivesse terminada.

Efeito da temperatura:

Arrefeceu-se o banho de água por adição de gelo e repetiu-se o procedimento da actividade

normal da catalase.

Deixou-se repousar a enzima antes de se adicionar o solvente e depois aqueceu-se o banho até

cerca de 50 °C.

Efeito do inibidor:

Preparou-se uma solução 0,1 M de sulfato de cobre.

Realizou-se o mesmo procedimento que em actividade normal da catalase, mas adicionando à

enzima no Kitasato a solução de sulfato de cobre.

Resultados:

Actividade normal da catalase:

Tempo (s) Volume (mL) Tempo (s) Volume (mL)

0 7,0 160 12,5

10 7,0 170 13,0

20 7,0 180 13,0

30 7,5 190 13,5

40 8,0 200 14,0

50 8,0 210 14,5

60 8,5 220 14,5

70 8,5 230 15,0

80 9,3 240 15,5

90 10,0 250 16,5

100 10,0 260 16,5

110 10,5 270 17,0

120 11,0 280 17,5

130 11,5 290 18,0

140 11,5 300 18,5

150 12,0 310 18,5

Conclui-se com esta actividade que a enzima está a produzir oxigénio à medida que se vai

dando a reacção.

Efeito da temperatura:


0 114 942 167

100 118 960 168

175 128 982 168

225 130 1010 170

325 136 1045 170

405 140 1065 170

470 142 1094 172

0

5

10

15

20

0 50 100 150 200 250 300

Vo

lum

e (

mL)

tempo (s)

520 144 1130 175

540 146 1157 176

567 150 1190 178

625 152 1216 180

655 152 1264 180

678 154 1292 182

697 154 1310 182

709 155 1335 184

723 156 1353 186

778 158 1395 188

814 160 1423 188

827 160 1451 190

856 162 1484 192

895 165 1509 192

920 165 1527 192

Conclui-se com esta actividade que a temperatura desempenha um factor importante na

rapidez da reacção mas, se compararmos com os valores anteriores, observa-se que sem o

0

50

100

150

200

0 500 1000 1500

Vo

lum

e (

mL)

tempo (s)

efeito do aumento da temperatura a reacção produz mais quantidade de oxigénio durante

menos tempo.

Efeito do inibidor:


0 8,0 120 8,5

10 8,0 180 8,5

20 8,2 240 8,5

30 8,3 300 8,5

40 8,5 600 8,5

50 8,5 900 8,5

60 8,5 1200 8,5

Conclui-se com esta actividade que deveras o inibidor estava presente e teve um efeito muito

acentuado na reacção, uma vez que quase nenhum oxigénio foi produzido, uma vez que a

enzima ficou inibida pelo sulfato de cobre.

0

2

4

6

8

10

0 200 400 600 800 1000 1200

Vo

lum

e (

mL)

tempo (s)

ALQ 2.3. Determinação da

entalpia de neutralização da

reacção NaOH (aq) + HCl (aq)

Química 12.º Ano


Objectivos:

Reacção de neutralização termométrica / Entalpia de reacção

Este trabalho tem como objectivo determinar a variação de entalpia na reacção de

neutralização de soluções aquosas de hidróxido de sódio e de ácido clorídrico, através da

realização de uma titulação termométrica, onde o ponto de equivalência corresponde à

temperatura mais elevada registada no decorrer da reacção.


Material

Erlenmeyer √

Bureta √

Termómetro √

Suporte Universal √

Garra √

Noz √

Reagentes


Hidróxido de sódio √

Fenolftaleína √


Iniciou-se o trabalho realizando uma titulação ácido-base com fenolftaleína como indicador,

usando concentrações de 0,5 M de ácido clorídrico (titulado) e 0,5 M de hidróxido de sódio

(titulante).

Realizou-se uma titulação termométrica que consistiu em adicionar titulante mL a mL e ir

registando a cada adição a temperatura para depois se comparar o volume correspondente à

temperatura mais alta com o ponto de equivalência determinado na titulação ácido-base.

Resultados:

0,5 M de ácido clorídrico + 0,5 M de hidróxido de sódio

Titulação termométrica:

Titulação termométrica versus Titulação ácido-base:

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25

Tem

pe

ratu

ra (

°C)

Volume de titulante (mL)

0

2

4

6

8

10

12

14

0

5

10

15

20

25

30

1 4 7 10 13 16 19 22 25

pH

Tem

pe

ratu

ra (

°C)

Volume de titulante (mL)

Conclui-se e observa-se que o ponto de equivalência em ambos os métodos de titulação

ocorre quando são gastos entre 17 e 18 mL de titulante, o que comprova que numa titulação

termométrica, o valor mais elevado da temperatura corresponde ao ponto de equivalência de

uma titulação tradicional.

ALQ 2.4. Determinação da

entalpia de combustão de diferentes

combustíveis líquidos (hexano, hexan-1-ol)

Química 12.º Ano


Objectivos:

Equações de combustão

Este trabalho tem como objectivo determinar a entalpia de combustão de diferentes

moléculas e verificar se um alcano tem maior poder combustível do que o respectivo álcool,

uma vez que a variação de entalpia na combustão de combustíveis diferentes difere entre si

pelo facto de terem ou não oxigénio na sua molécula.


Material

Lamparina √

Proveta √

Calorímetro √

Balança √

Agitador √

Termómetro √

Gelo de água destilada √

Reagentes

Água destilada √

Hexano √

Hexan-1-ol √


Misturou-se água destilada com o gelo para arrefecer a água destilada até cerca de 5 °C.

Mediu-se a massa da parte metálica do calorímetro.

Colocou-se a água arrefecida no calorímetro e registou-se a temperatura.

Encheu-se uma lamparina com hexano e mediu-se a sua massa.

Acendeu-se a lamparina contendo hexano e aqueceu-se o calorímetro onde foi sendo

registada a temperatura da água no seu interior com um termómetro, até uma temperatura

de cerca de 40 °C.

Desligou-se o aquecimento e anotou-se o valor da temperatura mais elevada alcançada pela

água.

Mediu-se a massa final para se calcular a massa de combustível gasta.

Repetiu-se o mesmo procedimento para o hexan-1-ol.

Resultados:

Hexano:

Temperatura inicial da água = 5,5 °C

Temperatura final da água = 42,0 °C

T = 42,0 – 5,5 = 36,5 °C

m = 159,891 – 158,982 = 0,909 g

ANTES

Massa de Hexano (g) MÉDIA

159,890

159,891 159,893

159,890

DEPOIS

Massa de Hexano (g) MÉDIA

159,000

158,982 158,984

158,963

Hexan-1-ol:

Temperatura inicial da água = 7,0 °C

Temperatura final da água = 42,0 °C

T = 42,0 – 7,0 = 35,0 °C

m = 133,206 – 129,535 = 3,671 g

ANTES

Massa de Hexan-1-ol (g) MÉDIA

133,208

133,206 133,206

133,205

DEPOIS

Massa de Hexan-1-ol (g) MÉDIA

129,535

129,535 129,536

129,533

Conclui-se que o hexan-1-ol necessita de quatro vezes mais combustível para provocar igual

variação à do hexano, ou seja, o hexano é melhor combustível que o hexan-1-ol, logo o alcano

é melhor combustível que o respectivo álcool.

Mestrado em Ensino de Física e de Química


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