Relatrio de Qumica Geral

G4

1- IntroduoSOLUBILIDADE

Quando uma substncia se dissolve em outra, o resultado uma soluo, isto , uma mistura homognea que pode ser slida, lquida ou gasosa. O soluto afeta as propriedades fsicas do solvente. [ATKINS, 2007]Na dissoluo slido solvel em gua, imediatamente aps a adio do composto solvel este comea a desintegrar-se, as molculas do solvente atacam a superfcie do solido a interao e forte fazendo a estrutura do solido quebrar, ate que toda a soluo esteja completamente saturada o processo de dissoluo e espontneo. A temperatura influencia diretamente na solubilidade, para alguns solutos observe-se um aumento para outros uma diminuio, depende das interaes soluto-soluto, soluto-solvente e solvente-solvente, a influencia da temperatura sobre a solubilidade e dada pela equao de vant Hoff [RUSSEL, 1981]Saturao e solubilidade - solutos no dissociveisSuponhamos a seguinte experincia: um bquer contendo um pouco de gua destilada a 25 C. Agora adicionamos lentamente um pouco de uria slida gua, agitando a mistura aps cada adio para acelerar o processo de dissoluo. A primeira poro de uria dissolve-se rapidamente, [RUSSEL, 1981]CO(NH2)2(s) CO(NH2)2(aq)Nova poro de uria tambm dissolve-se rapidamente, mas gradualmente o tempo necessrio para uma dada poro dissolver aumente at que finalmente uma ltima micro poro da uria no se dissolve mais. Contudo, uma inspeo visual nos revela tudo. Na superfcie de cada cristal de uria, duas reaes esto ocorrendo: uma a contnua passagem de molculas de uria para a soluo, e a outra a deposio de ons (cristalizao) das molculas de uria da soluo sobre a superfcie do cristal. Estas reaes ocorrem simultaneamente e mesma velocidade, de maneira que uma compensa a outra. O sistema, em outras palavras, est em equilbrio. Esta soluo de uria diz-se estar saturada. [RUSSEL, 1981]Uma soluo saturada aquela que est em equilbrio com excesso de soluto, ou seria se estivesse presente excesso de soluto. Uma soluo insaturada aquela que tem uma concentrao de soluto menor do que a soluo saturada. Uma soluo supersaturada aquela em que a concentrao do soluto maior do que a da soluo saturada. [RUSSEL, 1981]A solubilidade de um soluto em um dado solvente definida como a concentrao da soluo saturada. [RUSSEL, 1981]Saturao e solubilidade - solutos dissociveis

Quando a uria dissolvida em gua, as partculas do soluto que esto dispersas na soluo resultante so molculas de uria. Por outro lado, quando alguns solutos se dissolvem, eles sofrem dissociao, isto , tornam-se ons, os quais esto dispersos. Por exemplo, quando um cristal de cloreto de sdio se dissolve em gua, os ons Na+ e Cl- deixam o retculo cristalino e vo para a soluo, como descrito pela equaoNaCl(s) Na+(aq) + Cl-que mostra a dissociao do cloreto de sdio em seus ons. A solubilidade molar de uma substncia a concentrao molar de sua soluo saturada, contudo, a solubilidade de um soluto pode no ser a mesma que as concentraes de ons que se formam durante o processo de dissoluo. [RUSSEL, 1981]Solubilidade e temperatura

A maior parte das substncias dissolve mais depressa em temperaturas mais elevadas do que em temperaturas mais baixas. Porm, isso no significa necessariamente que elas so mais solveis, isto , que atingem uma concentrao mais alta de soluto, em temperaturas mais altas. Em alguns casos, a solubilidade mais baixa em temperaturas mais elevadas. [ATKINS, 2007]

Se o processo de dissoluo endotrmico, um equilbrio de solubilidade pode ser descrito como, [RUSSEL, 1981]:Calor + soluto + solvente soluo (H > 0)

ou se for exotrmico,

Soluto + solvente soluo + calor (H < 0)

De acordo com o princpio de Le Chtelier, podemos alterar este equilbrio pela mudana de temperatura. No caso endotrmico, um aumento de temperatura muda o equilbrio para a direita, favorecendo a soluo e assim aumentar a solubilidade. No caso exotrmico, um aumento de temperatura altera o equilbrio para a esquerda, favorecendo o soluto no dissolvido e, assim, diminuindo a solubilidade. A maioria dos slidos exibe solubilidades em gua que aumentam com a temperatura. [RUSSEL, 1981]CURVA DE SOLUBILIDADE

Como a constante de equilbrio varia com a temperatura, a solubilidade tambm varia com ela. Se considerarmos (Hsol < 0) e a temperatura aumentar, o equilbrio desloca para a esquerda () e a solubilidade diminui. Se, a temperatura diminui, o equilbrio desloca para direita () e a solubilidade aumenta. Agora, se considerarmos (Hsol > 0) e diminuir a temperatura, o equilbrio desloca para a direita () e a solubilidade aumenta. Se a temperatura diminui, o equilbrio desloca para a esquerda () e a solubilidade diminui. [CARVALHO, 1997]

A solubilidade de KNO3 em gua aumenta com a elevao da temperatura, por exemplo, se Hsol > 0. [CARVALHO, 1997]

Fig. 1: Curva de Solubilidade do KNO3Fonte: CARVALHO, 1997Quando uma substncia se dissolve na gua, com liberao de calor, isto , Hsol < 0, e sua curva de solubilidade ascendente, isso significa que o corpo de fundo no propriamente a substncia dissolvida, mas um de seus hidratos, cujo Hsol > 0. Algumas curvas de solubilidade apresentam ponto de inflexo, tais como a do Na2SO4 e a do CaCl2. Quando a curva de solubilidade apresenta pontos de inflexo, podemos afirmar que o soluto forma hidratos definidos. Esses pontos de inflexo esto localizados nas temperaturas em que h decomposio de hidratos. [CARVALHO, 1997]

Fig. 2: Curva de Solubilidade do Na2SO4 e CaCL2Fonte: CARVALHO, 1997

PRECIPITAO

Precipitao uma reao em que o produto uma fase condensada (slida ou lquida) pouco solvel em gua. [RUSSEL, 1981]Quando a concentrao de um produto comea a exceder a solubilidade daquela substncia, ento qualquer quantidade a mais deste produto precipita na soluo, desde que esta no fique supersaturada. [RUSSEL, 1981]Ocorre uma reao de precipitao quando duas solues de eletrlitos fortes so misturadas e eles reagem para formar um slido insolvel. [ATKINS, 2007]

AgNO3(aq) + KI(aq) KNO3 + AgI(s)Reagentes e produtos so eletrlitos fortes, mas somente o AgI insolvel em gua, portanto, precipita na soluo.

COMPLEXAO

Cloreto de prata (AgCl) tem uma solubilidade muito baixa em gua, de modo que, quando ons de Ag+ em uma soluo de nitrato de prata (AgNO3) so misturados com ons Cl- em uma soluo de cloreto de sdio (NaCl), precipitam cloreto de prata branco [RUSSEL, 1981]: Ag+ (aq) + Cl- (aq) AgCl (s)Se a amnia, NH3, for adicionada ao precipitado AgCl, este dissolve, formando uma soluo incolor. Isto ocorre devido formao de um ction muito estvel, Ag(NO3)2 +. Este um exemplo de um on complexo, e formado na reao [RUSSEL, 1981]:AgCl (s) + 2NH3 (aq) Ag(NH3)2 + (aq) + Cl- (aq)

Neste processo, cada on de prata foi complexado pelas duas molculas de NH3. O processo chamado complexao, e NH3 um agente complexante. [RUSSEL, 1981]Um on complexo significa um agregado quando um on metlico se liga a vrios outros ons ou molculas que se aglomeram ao seu redor. Em tais aglomerados, as unidades do agente complexante so os ligantes e podem ser removidos ou substitudos por outros ligantes, em vrias reaes. [RUSSEL, 1981]COMPOSTOS SOLVEIS E INSOLVEIS (SOLUES AQUOSAS)

Para prever se ocorrer ou no uma precipitao, devemos estar atentos para a referncia s seguintes generalizaes [RUSSEL, 1981]:1. Todos os compostos de amnio (NH4+) e compostos de metais alcalinos so solveis, com exceo de alguns compostos de ltio, que so insolveis;

2. Todos os nitratos NO3- so solveis;

3. A maioria dos haletos (cloretos, brometos, etc.) so solveis, com exceo dos cloretos, brometos e iodetos de Ag (I), Pb (II) e Hg (I), que so insolveis e fluoretos de Mg, Ca, Sr, Ba e Pb (II), que tambm so insolveis;

4. Todos os cidos inorgnicos so solveis;

5. A maioria dos acetatos (C2H3O2-) solvel, com exceo do AgC2H3O2 e Hg2 (C2H3O2)2, que so insolveis;

6. A maioria dos sulfatos (SO42-) solvel, com exceo do CaSO4, SrSO4, BaSO4, PbSO4, AgSO4 e Hg2SO4, que so insolveis;

7. A maioria dos carbonatos (CO3 2-), cromatos (CrO4 2-), oxalatos (C2O4 2-), fosfatos (PO4 3-), sulfetos (S2-) e sulfitos (SO3 2-) so insolveis, com exceo daqueles mencionados no item 1 acima;

8. A maioria dos hidrxidos (OH-) insolvel, com exceo dos hidrxidos de Sr e Ba, que so moderadamente solveis e daqueles mencionados no item 1 acima.SAISSal um composto formado na reao entre um cido e uma base, que se neutralizam mutuamente. O ction da base e o nion do cido formam o sal. [CARVALHO, 1997]HCl + NaOH NaCl + H2O

O NaCl um sal; e seus ons Na+ e Cl- permanecem em soluo aps as reaes de HCl e NaOH. Os ons H+ e OH- no esto presentes aps a reao. Portanto, em uma reao de neutralizao, formam-se molculas de gua e os ons de um sal permanecem em soluo. No caso especial em que a solubilidade do sal baixa, seus ons podem se combinar e o prprio sal precipita em soluo. [RUSSEL, 1981]IDENTIFICAO DE CTIONS

Para fins de anlise qualitativa sistemtica, os ctions so classificados em cinco grupos, tomando-se por base sua peculiaridade a determinados reagentes [Bacan, 1997]. Os reagentes usados para a classificao dos ctions mais comuns so o cido clordrico (HCl), cido sulfdrico (H2S), sulfeto de amnio (NH4S) e o carbonato de amnio ((NH4)2CO3). [Vogel, 1992]A classificao baseia-se no modo como os ctions reagem pela formao ou no de precipitados. Por isso, pode-se dizer que a classificao dos ons mais comuns baseada nas diferenas de solubilidade de seus cloretos, sulfetos e carbonatos. Os ctions comuns, que no reagem com nenhum destes reagentes, formam um grupo que inclui os ons magnsio, sdio, potssio, amnio, ltio e hidrognio. Neste caso, como no h reagentes especficos para estes ctions, eles so analisados por reaes especficas ou ensaios fsicos, como o teste de chama. Tal teste consiste em inserir uma amostra contendo o ction de interesse na chama de um bico de Bunsen. Quando os tomos do elemento recebem energia da chama ocorre promoo de seus eltrons a nveis energticos mais elevados. Esta energia quantizada, isto , apenas uma energia especfica pode promover eltrons entre os diferentes nveis energticos. Assim, quando o eltron retorna ao estado fundamental, ocorre a liberao da mesma quantidade de energia usada para sua excitao. Uma vez que ela quantizada ela especifica para uma dada espcie qumica e, quando a emisso se d no visvel ela ocorre com cores caractersticas e especficas. [Vogel, 1992; Whitten, 1981; Okumura, 2004]Os ctions encontram-se divididos em cinco grupos analticos de acordo com suas similaridades. Cada grupo, com exceo daquele constitudo pelos ons Na+, K+ e NH4+, possui um reagente precipitante que forma compostos insolveis com todos os ctions do grupo e que por esse motivo recebe o nome de reagente de grupo. Alguns autores, como N. Baccan et al. e V. N. Alexiev, adotam a classificao apresentada na tabela 1.

Os nions tambm podem ser classificados em grupos. No entanto, isso no to usual porque, ao contrrio dos ctions, no h uma separao sistemtica para eles6. A classificao dos nions baseada em reaes que ocorrem em meio cido diludo na presena ou ausncia de Ag+. Os nions do grupo I so aqueles que se decompem em soluo cida diluda, originando gases. Nessa condio, CO32- gera CO2, NO2- se decompe em NO e NO2, S2- forma H2S e SO3- e S2O32- do origem a SO2. Os nions do grupo II so aqueles que precipitam com Ag+ em meio cido, enquanto que os do grupo III precipitam com Ag+ em meio neutro. O grupo IV no possui um reagente de grupo. Em uma anlise de nions, o grupo no qual cada um desses aparecer vai depender da sequencia adotada para a realizao dos testes de identificao. Se, por exemplo, uma amostra contendo todos os nions apresentados na tabela 2 for primeiramente acidificada, todos os nions pertencentes ao grupo I sero eliminados e na sequencia, obviamente, eles no precipitaro com Ag+. Por outro lado, se o meio no for acidificado, esses nions no sero eliminados e precipitaro como sais de prata. Os nions C2H3O2- , NO2- e SO42- so classificados como pertencentes ao grupo III. No entanto, esses nions s precipitaro como sais de Ag+ se a concentrao dos mesmos em soluo exceder 5 mg mL-1, concentrao relativamente alta. Por esse motivo, C2H3O2- e SO42- tambm so classificados no grupo IV.

TESTE DE CHAMA

O teste de chama ou prova da chama um procedimento utilizado em Qumica para detectar a presena de alguns ons metlicos, baseado no espectro de emisso caracterstico para cada elemento. O teste envolve a introduo da amostra em uma chama e a observao da cor resultante. As amostras geralmente so manuseadas com um fio de platina previamente limpo com cido clordrico para retirar resduos de analitos anteriores. O teste de chama baseado no fato de que quando certa quantidade de energia fornecida a um determinado elemento qumico (no caso da chama, energia em forma de calor), alguns eltrons da ltima camada de valncia absorvem esta energia passando para um

de energia" nvel de energia mais elevado, produzindo o que chamamos de estado excitado. Quando um desses eltrons excitados retorna ao

fundamental" estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiao. Cada elemento libera a radiao em um comprimento de onda caracterstico, pois a quantidade de energia necessria para excitar um eltron nica para cada elemento. A radiao liberada por alguns elementos possui comprimento de onda na faixa do espectro visvel, ou seja, o olho humano capaz de enxerg-las atravs de cores. Assim, possvel identificar a presena de certos elementos devido cor caracterstica que eles emitem quando aquecidos numa chama. A temperatura da chama do bico de Bnsen suficiente para excitar uma quantidade de eltrons de certos elementos que emitem luz ao retornarem ao estado fundamental de cor e intensidade, que podem ser detectados com considervel certeza e sensibilidade atravs da observao visual da chama. Porm, a quantidade de elementos detectveis pequena e existe uma dificuldade em detectar concentraes baixas de alguns elementos, enquanto que outros elementos produzem cores muito fortes que tendem a mascarar sinais mais fracos. [WIKIPEDIA, 2010]Cores de alguns elementos no teste de chamaSmboloNomeCor

AsArsnioAzul

BBoroVerde

BaBrioVerde

CaClcioLaranja para vermelho

CsCsioAzul

Cu(I)Cobre(I)Azul

Cu(II)Cobre(II) (no-haleto)Verde

Cu(II)Cobre(II) (halet])]]Verde

FeFerroDourada

InndioAzul

KPotssioLils

LiLtioMagenta

MgMagnsioBranco brilhante

Mn(II)Mangans(II)Verde amarelado

MoMolibdnioVerde amarelado

NaSdioAmarelo intenso

PFsforoVerde turquesa

PbChumboAzul/Azul

SbAntimnioVerde plido

SeSelnioAzul celeste

SrEstrncioVermelho carmesim

TeTelrioVerde plido

Tabela 3: Cores de elementos no teste de chama

Fonte: WIKIPDIA, 20102- Objetivo Geral

Compreender a solubilidade das substncias e identificar os componentes presentes no sal de cozinha (NaCl).2.1- Objetivos Especficos

1. Verificar a ocorrncia de precipitados;

2. Construir a curva de solubilidade de um sal;

3. Identificar ctions pelo teste de chama e por solubilidade;4. Identificar nions;5. Compreender as operaes envolvidas nos testes de chama;

6. Observar a cor da chama associada presena de elementos qumicos metlicos presentes em sais.

3- Materiais e Reagentes

A) Material e Equipamentos utilizados

Basto de vidro Bquer de 100 mL Bquer de 600 mL Bico de bunsen

Esptula metlica

Estante para tubos de ensaio

Fio de platina com ala Funil de vidro

Proveta 100 mL

Suporte universal

Tela de amianto

Termmetro

Tubos de ensaio

Vidro de relgioB) Solues e Reagentes

cido clordrico concentrado (6M) cido perclrico em etanol 10% Hidrxido de sdio granulado

cido sulfrico

Hidrxido de amnio

Cloreto de brio

Cloreto de amnio Dicromato de potssio anidro4 Procedimentos Experimentais

A) Ensaio qualitativo do sal de cozinhaA.I) Identificao do sdio pelo teste de chama 1. Lavou-se a pina de platina com cido clordrico concentrado e com o auxlio de uma pina de platina e um bico de bunsen, realizou-se o teste de chama na amostra de sal de cozinha. Observou-se a colorao de chama.A.2) Identificao do cloreto1. Primeiramente, preparou-se uma soluo aquosa da amostra de sal de cozinha e adicionou-se nitrato de prata. Observou-se a formao do precipitado;

2. Em seguida, adicionou-se algumas gotas de cido sulfrico concentrado em uma pequena frao da amostra e observou-se o ocorrido. Confirmou-se a presena de na forma de HCl, aproximando dos vapores formados um papel embebido com hidrxido de amnio;A.3) Identificao de iodo, potssio e magnsio no sal de cozinha1. Adicionou-se cloreto de brio (BaCl2 (aq)) em uma soluo preparada da amostra. Observou-se o ocorrido e anotou-se;

2. Em seguida, preparou-se nova soluo da amostra (saturada) e adicionou-se gotas de uma soluo de cido perclrico em etanol (HClO4:etanol). Observou-se a formao do precipitado e filtrou-se a mistura para a realizao do teste de chama no precipitado. Observou-se a colorao da chama;

3. Em outro momento, preparou-se nova soluo teste e adicionou-se gotas da soluo de hidrxido de sdio. Observou-se a formao de precipitado. Para confirmao, dissolveu-se o precipitado na presena de soluo de NH4Cl (aq).B) Construo da curva de solubilidade de um sal1. Adicionou-se em uma proveta 20 mL de gua;2. Pesou-se em um vidro de relgio a massa de 20 gramas de dicromato de potssio (K2Cr2O7) e transferiu-se para a proveta com gua;3. Com o auxlio do basto de vidro, agitou-se a mistura at que todo o sal sasse das paredes da proveta;4. Submeteu-se a proveta contendo a mistura dentro de um bquer com gua de tal forma que a mistura da proveta ficasse imersa na gua;5. Colocou-se o sistema para aquecimento em um bico de bunsen. Anotou-se a temperatura da soluo e o volume do sal antes do aquecimento;

6. Aqueceu-se o sistema e anotou-se o volume do sal slido, medida que a temperatura aumentar (a cada 10 C) at que a temperatura do interior da proveta chegasse a 60 C acima da primeira leitura. Encerrou-se o aquecimento;7. Montou-se a curva de solubilidade do sal.

5- Resultados e Discusses

A) Ensaio qualitativo do sal de cozinhaA.I) Identificao do sdio pelo teste de chama 1.1) Ao realizar o teste, primeiramente lavou-se o fio de platina com HCl para retirada de impurezas de outros analtos, a chama ficou amarela devido presena de sdio metlico na soluo, que segundo a literatura tem esta cor.A.2) Identificao do cloreto2.1) Ao misturar a soluo de sal de cozinha com o nitrato de prata, formou-se imediatamente um precipitado branco, ou seja, cloreto de prata insolvel, conforme a reao abaixo:

AgNO3 (aq) + NaCl (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq)2.2) Quando se adicionou gotas de cido sulfrico concentrado em uma frao da amostra, observou-se a formao de um precipitado amarelo e formao de vapor. Ao aproximar o papel embebido com hidrxido de amnio observou-se ..........NaCl () + H2SO4 NaSO4 + HCl

HCl + NH4OH NH4Cl + H2OA.3) Identificao de iodo, potssio e magnsio no sal de cozinha3.1) A soluo tornou-se turva e houve formao de precipitado branco cristalino.

NaCl + BaCl2 no ocorre reao3.2) Ocorreu a formao de pequena quantidade de potssio, porm no foi possvel a identificao pelo teste de chama, devido a pequena quantidade de potssio.3.3) Ocorreu uma reao com liberao de calor. A soluo ficou turva e houve formao de precipitado branco. Aps adio de soluo de NH4Cl o precipitado se dissolveu e a soluo ficou lmpida.NaCl + NaOH no ocorre reao

B) Construo da curva de solubilidade de um salItem 1Item 2Item 3 (Item 2 x 1,48 )Item 4 (20 Item 3) Item 5 (5 x Item 4)

Temperatura

cVolume

mLMassa no dissolvida em g/ 20 g H2OMassa dissolvida em g/ 20 g H2OMassa g/ 100 g H2O

251217,762,2411,20

471217,762,2411,20

571116,283,7218,60

60913,826,6833,40

63811,848,1640,80

66710,369,6448,20

6968,8811,1255,60

8057,4012,6063

Clculos realizados para originar a curva de calibrao:Para construir a curva de solubilidade do K2Cr2O7 fez-se necessrio encontrar a massa de dicromato que no dissolveu a cada volume, utilizando para isso a densidade do K2Cr2O7 que de 1,48 g/cm3, em seguida encontrou-se a massa que dissolveu subtraindo-se das 20 g iniciais a massa que no dissolveu, para encontrar a massa de K2Cr2O7 que dissolve em 100 g de gua a cada temperatura, multiplicou-se por 5 a massa que dissolveu e montou-se o grfico com esses dados da temperatura versus a solubilidade K2Cr2O7/ 100 g de H2O.Temperatura (c)Solubilidade do K2Cr2O7/ 100g de gua

2511,2

4711,2

5718,6

6033,4

6340,8

6648,2

6955,6

8063

Com este grfico torna-se fcil perceber como a solubilidade do dicromato de potssio aumenta com o aumento da temperatura que foi o objetivo deste experimento.6- Concluso

7- Referncias Bibliogrficas

HARRIS, D. C.Anlise Qumica Quantitativa.5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005.;VOGEL, A. I.Anlise qumica quantitativa.5. ed Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1992.;BACCAN, N.Qumica analtica quantitativa elementar.3. ed. rev.,ampl. e reest. So Paulo: E. Blucher, 2005;Disponvel em> www.wikipedia.com.br< acesso em 27 de junho de 2010;CARVALHO, G. C. Qumica Moderna. 1. ed. So Paulo: Scipione, 1997;WHITTEN, K.W. R.E. Davis, M.L. Peck General Chemistry with Qualitative Analysis, 5th, Saunders, Forth Worth, 1981;RUSSEL, J. B. Qumica Geral. So Paulo, McGrawn-Hill, 1981;ALEXEYEV, V.N. Qualitativa Chemical Semimicroanalysis, Mir, Moscou, 1980; OKUMURA, F.; CAVALHEIRO, E. T. G.; NBREGA, J. A. Experimentos simples usando fotometria de chama para ensino de princpios de espectrometria atmica em cursos de qumica analtica. Qumica Nova, So Paulo, v. 27, n. 5, p. 832-836, 2004.ANEXOS

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