Título: Água

Objetivo:Investigar a ação da água dura no sabão.

Materiais e Reagentes:Carbonato de cálcioSabão em pedraSulfato de magnésio 0,01NFosfato trissódicoCloreto de cobaltoSulfato de sódio decahidratadoSulfato de cobre hidratadoBico de BunsenErlenmeyerBastão de vidroCanudo de plásticoFiltroPapel filtroCápsula de porcelana

Procedimento Experimental:

2.1. Destilação SimplesMontar o aparelho de destilação simples. Colocar 200ml de água no balão de destilação. Adicionar cerca de 1g de cloreto de sódio, em seguida 0,1g de permanganato de potássio.Conectar o condensador ao balão de destilação. Iniciar o processo, ligando o bico de Bunsen e o sistema de refrigeração. Como o processo é demorado, passar para os itens seguintes, não esquecendo de desprezar as primeiras porções do destilado definitivo e adicioná-lo a um tubo de ensaio (I) contendo 1ml de nitrato de prata 0,1N; adicionar 1ml de cloreto de sódio 0,1N a outro tubo de ensaio (II) contendo 1ml de nitrato de prata 0,1N.

Observações:

Observações de dados:

A solução é aquecida até a ebulição, etapa em que ocorre a vaporização apenas da fase líquida. O vapor, ao ser expulso do balão de destilação, dirigi-se para o condensador,que é refrigerado a água; quando entra em contato com suas paredes frias, condensa-se retornando ao estado líquido. Em seguida, escorre pelo condensador, atingindo a unha; onde é recolhido em um frasco

apropriado e recebe o nome de destilado (nesse caso, água destilada).No final desse processo o destilado fica retido no frasco e o sólido, no balão.Em resumo, a destilação simples consiste na vaporização de um líquido por aquecimento, seguida da condensação do vapor e recolhimento do condensado num frasco apropriado.O condensador permite que a mistura seja aquecida na temperatura de ebulição do solvente, sem que esta seja perdida para a atmosfera.O ponto de ebulição é a temperatura em que o vapor e o líquido estão em equilíbrio a uma dada pressão. O ponto de ebulição das misturas varia dentro de um intervalo de temperatura que depende da natureza e das proporções dos seus constituintes. O aumento de calor de um líquido em ebulição não produzirá elevação do seu ponto de ebulição, pois o calor absorvido é todo consumido em formas de bolhas de vapor, o que resulta num aumento da velocidade da destilação.

Conclusão:a) Por que deve ser desprezada a primeira porção do destilado?

Porque pode conter impurezas.

b) Escreva a equação química ocorrida no tubo de ensaio (II).AgNO3 + NaOH AgOH + NaNO3

2.2. Dureza temporária

Águas duras de dureza temporária são aquelas que contém íons Ca2+ e/ou Mg2+ na forma de bicarbonato.O abrandamento pode ser feito por fervura ou pela adição de substâncias amolecedoras tais como NaOH, Ca(OH)2, Na2CO3, Na3PO4.

Procedimento:

Procedimento Experimental:Colocar 1g de CaCO3 em pó em um erlenmeyer contendo 100ml de água destilada. Borbulhar gás carbônico, durante 5 minutos agitando com bastão de vidro. Filtrar e ter-se-á água de bicarbonato de cálcio.Retirar 40ml do filtrado e transferir 20 ml para o erlenmeyer I e 20ml para o erlenmeyer II. Ferver o erlenmeyer I durante cinco minutos, deixá-lo esfriar e depois filtrar. O novo filtrado é passado para o erlenmeyer III.Colocar um pedacinho de sabão em cada um dos erlenmeyers II e III e agitar vigorosamente.

Observações:

Figura 1-Não apresenta espuma água dura Figura 2- Apresenta espuma água mole

Observações de dados:A dureza temporária pode ser eliminada pela fervura, o que expulsa o CO2 e desloca o equilíbrio. Assim, os bicarbonatos se decompõem aos carbonatos, precipitando o carbonato de cálcio. Se este for filtrado ou for removido por sedimentação, a água estará livre da dureza. Os bicarbonatos de cálcio e de magnésio, que também são responsáveis pela alcalinidade, causam a dureza chamada temporária, que pela ação de calor ou de substâncias alcalinas geram a precipitação dos carbonatos destes íons.Carbonatos de Ca e Mg são virtualmente insolúveis, e a presença de CO2converte-se em bicarbonatos (solúveis) CaCO3(s) + CO 2(aq) + H2O(l) → Ca(HCO3)2(aq)

MgCO3(s) + CO3(s) + H2O(l) → Mg(HCO3)2(aq)

Conclusão:a) Por que em III formou muita espuma e em II formou pouca?Porque no III formou água mole isso ficou evidenciado pois formou espuma.Já no II forma pouca espuma porque ficou evidenciado que é água dura por não formar espuma.

b) Qual foi a reação química ocorrida entre o carbonato de cálcio e o gás carbônico proveniente do gerador?CaCO3(s) + CO 2(aq) + H2O(l) → Ca(HCO3)2(aq)

c) Qual foi a reação química no erlenmeyer I, durante o aquecimento?CaCO3(s) + CO 2(aq) + H2O(l) → Ca(HCO3)2(aq)

d) Equacione as reações químicas entre a água dura de dureza temporária obtida e os amolecedores acima mencionados?MgCO3(s) + CO3(s) + H2O(l) → Mg(HCO3)2(aq)

2.3. Dureza permanente

Águas duras de dureza permanente são aquelas que apresentam íons Ca2+

e/ou Mg2+ na forma de outros anions tais como: cloretos, nitratos, sulfatos, etc.O abrandamento não pode ser efetuado por fervuras e sim somente por adição de substâncias que provocam amolecimento, tais como NaOH, Ca(OH)2, Na3PO4, Na2CO3.

Procedimento Experimental:Retirar 40 ml de solução de sulfato de magnésio 0,01N e transferir 20 ml para o erlenmeyer IV e 20 ml para o erlenmeyer V. Adicionar ao tubo IV 5ml de fosfato trissódico em seguida filtrar para dentro do erlenmeyer VI.Colocar um pedacinho de sabão em cada um dos erlenmeyer V e VI e agitar vigorosamente

Observações:A dureza desde não pode ser eliminada pela fervura.

Observações de dados:A dureza permanente não pode ser eliminada por fervura. Esta decorre principalmente da presença de MgSO4 ou CaSO4 na solução. Os íons de sódio não afetam a capacidade dos sabões de produzir espuma.

Conclusão:

a) Por que em V formou pouca espuma e em VI formou muita espuma?Porque em V formou de dureza permanente que não pode ser eliminada por fervura e em VI formou a agura mole que ficou com o amolecimento porque adicionou o fosfato.

b) Qual é a reação química entre o sulfato de magnésio e o sabão?

c) Se ao invés de sabão, o aluno usasse detergente, o que ocorreria?O detergente é mais efetivo e mais solúvel ou seja não forma precipitados

2.4. Água de constituição e água de cristalização

Lembrar a seguinte equação química:

Mg(OH)2 350ºC > MgO + H2O

Colocar cerca de 0,5g de sulfato de sódio decahidratado no tubo de ensaio (I). Aquecer à chama do bico de Bunsen. Anotar as observações.Colocar cerca de 0,5g de sulfato de cobre hidratado numa cápsula de porcelana. Aquecer até obter um pó branco. Em seguida transferir o pó branco para um tubo de ensaio (II) e adicionar uma gota de água. Em seguida 2ml de água. Anotar as observações.Colocar cerca de 0,5g de cloreto de cobalto (II) hidratado em uma cápsula de porcelana e aquecer até obter uma substância azul. Em seguida transferi-lo para o tubo de ensaio III e adicionar uma gota de água. Em seguida 2ml de água.Anotar as observações.

Observações:O Sulfato de cobre quando foi aquecido tornou-se um pó branco,ou seja, desintratadoO Sulfato de cobre quando aquecido ficou transparente.O cloreto de cobalto II quando aquecido adquiriu uma coloração azul.

Observações de dados:

Sulfato de cobre sua coloração azul deve-se às suas águas de hidratação.Quando aquecido fica um pó branco pois ele se desitratda.CuSO4·5H2O(s) + Δ CuSO4(s) + 5H2O(g).

Água de constiuiçãoÁgua de

cristalização

Quando se adicionou água novamente a solução votou ao seu estado inicial ficando com a coloração azul,pois o Sulfato de cobre se hidratou novamente.

Conclusão:

a) Que é água de constituição?É aquela que não ocorre na forma molecular, H2O, mas é eliminada como tal durante a decomposição térmica da substância, a partir de grupos OH- presente.

b) Que é água de cristalização? Água de cristalização é água que ocorre em cristais mas não é ligada covalentemente a molécula ou íon "hospedeiro". Um exemplo característico é o caso do sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O), em que cada íon de cobre está coordenado com quatro moléculas de água através dos pares de elétrons do oxigênio formando-se o complexo [Cu(H2O)4]2+ . Cada íon de sulfato tem uma molécula de água ligada através de ligações de hidrogênio.Classicamente, "água de cristalização" refere-se a água que é encontrada em uma grade cristalina de um complexo metálico mas que não é diretamente ligada ao íon metálico. Obviamente a "água de cristalização" é ligada ou interage com "alguns" outros átomos e íons ou não seria incluído na estrutura cristalina.

Referências Bibliográficas:Vasconcelos, T. H. Práticas de QuímicaFlach, S. E. Introdução a Química Inorgânica experimental.RUSSEL, John B. Química Geral. 2ª Ed. São Paulo: Makron Books, 1994. 2 v. ISBN 853460192 (v.1)