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Engenharia Química

Reações químicas aspectos Qualitativos eQuantitativos.

Henrique Silva PintoJulio Cesar 

Fabiano RodriguesVinicius Felipe Ferreira

São Bernardo do Campo2010

Objetivo:Estudar sistemas químicos, pesquisando dados qualitativos (alteração de temperatura, cor,estado físico, emanação de gases) a fim de verificar a ocorrência de transformações químicas

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nas substâncias utilizadas.

Introdução:A Química Analítica é a ciência que estuda os princípios e a teoria dos métodos de análisequímica que nos permitem determinar a composição química das substâncias ou de misturasdas mesmas. A análise permite-nos determinar a composição qualitativa da substância emestudo, ou seja, identificar os elementos ou íons que a constituem e também a composiçãoquantitativa, ou seja, estabelecer as proporções entre os elementos ou íons que tinham já sido

identificados Normalmente, a Análise Qualitativa deve preceder a Análise Quantitativa. Deve-se recorrer àAnálise Qualitativa mesmo quando se trate de determinar a percentagem de um constituintecuja presença na substância em estudo é conhecida antecipadamente. De fato,só se podeescolher o método mais adequado para determinação quantitativa de um componente depoisde saber quais os outros elementos ou íons presentes na substância em estudo.

 Na qualitativa a matéria encontra-se em transformação permanente na Natureza. Sob a açãode agentes, a matéria pode sofrer alterações em seu estado físico ou químico. Umatransformação física não altera a identidade da substância ou matéria, a exemplo dasmudanças de estado. Água gelada ou congelada, mesmo que sólida, ainda é água. Um pedaçode ferro pode ser triturado e ainda fundido, mas continua sendo ferro. Uma transformação

química é mais fundamental, pois nela a substância ou matéria é destruída e outra ou outrasnovas são formadas. O exemplo perfeito é a exposição de um pedaço de ferro ao ar livre echuva. Há uma combinação química do ferro com o oxigênio e água, formando óxido deferro, ou ferrugem. A transformação química é denominada reação química. Assim, reaçãoquímica é o processo pelo qual átomos ou grupos de átomos são redistribuídos, resultando emmudança na composição molecular das substâncias.As substâncias que desaparecem durante essas reações recebem o nome de reagentes, e asque são formadas, produtos. Esses produtos obtidos dependem das condições sob as quais areação química toma lugar.

Reações de síntese ou adição Reações de análise ou decomposição Reações de deslocamento ou simples troca Reações de dupla troca

Os experimentos a seguir serão analisados qualitativamente, ou seja, tentar-se-á identificar assubstâncias que são formadas no final do experimento. Esta análise é comumente baseada em

qualidades facilmente identificáveis, como cor, calor, insolubilidade. Com base nessa análise, poder-se-á separar as reações segundo a classificação científica de

A definição de cada tipo será feita durante a discussão dos experimentos que aexemplificaremEm química geralmente uma propriedade qualitativa é uma propriedade organoléptica, isto,uma propriedade que fere diretamente os sentidos.

Uma propriedade qualitativa carrega sempre uma dose de subjetividade, da avaliação dohumano, já que envolve uma interpretação consciente ou inconsciente.Exemplos de propriedades qualitativas são a cor , o sabor , o odor , o timbre de um instrumentomusical e a textura, respectivamente ligadas aos sentidos da visão, do paladar , do olfato, daaudição e do tato.Mesmo não sendo diretamente mensuráveis, as propriedades qualitativas podem ter uma certacorrespondência com as propriedades quantitativasA finalidade da Análise Qualitativa é a identificação ou pesquisa dos elementos ou íons queconstituem a substância em estudo.

Uma propriedade quantitativa é um atributo que existe em uma escala de magnitudes,

 podendo ser medido. Medidas de quaisquer propriedades particulares quantitativas sãoexpressas em uma grandeza específica, referida como uma unidade, multiplicado por umnúmero. Exemplos de grandezas físicas são distância, massa e tempo. Muitos atributos nasciências sociais, incluindo as habilidades e traços de personalidade, também são estudadascomo propriedades quantitativas e princípios.

 

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Uma Análise quantitativa é o estudo quantitativo de um componente de uma mistura ousolução. Usado para determinar a concentração, volume ou massa exata da substância,através de técnicas de gravimetria ou volumetria, instrumentais ou outras.

Equipamentos e Reagentes:

Equipamentos Reagentes 

Conta gotas Água destilada  

Tubo de ensaio Hidróxido de amônio- Vetec quimica fina  

Erlenmeyer 125ml Acido clorídrico- Vetec quimica fina 

Bico de Bunsen Nitrato de chumbo II  

Papel manteiga Iodeto de potássio  

Balança Sulfato de alumínio  

Béquer 250ml Sulfato de cobre II  

Balão volumétrico 250ml Hidróxido de sódio- Vetec quimica fina 

Pipeta graduada Acido nítrico  

Bureta- 10mL Fe metálico  

Suporte universal Cu metálico  

Palito de Fósforo Vermelho de metila  

Balança analitica Biftalato de potássio  

Fenolftaleína 

Dicromato de amônio 

tetraborato de sodio decahidratado

Procedimentos:

Aspectos Qualitativos:

Reaches por via úmida

Efetuou-se as seguintes reações:Em um tubo de ensaio adicionou-se 5 gotas de solução de hidróxido de amônio 1mol/L, 1gota de fenolftaleína e solução de ácido clorídrico 0,5mol/L e observou-se alterações.Em outro de ensaio adicionou-se 5 gotas de iodeto de potássio 0,5mol/L e 5 a 10 gotas desolução de nitrato de chumbo II 0,25mol/L.Em outro tubo de ensaio adicionou-se 5 gotas de solução de sulfato de alumínio 0,1mol/L e 5a 10 gotas de hidróxido de amônio 1mol/L.Em outro tubo de ensaio adicionou-se 5 gotas de sulfato de cobre II 0,5mol/L e solução dehidróxido de amônio 4mol/L.Em outro tubo de ensaio adicionou-se 5 gotas de sulfato de cobre II 0,5mol/L e 5 a 10 gotas

de hidróxido de sódio 4mol/L.Em outro tubo de ensaio adicionou-se 5 gotas de sulfato de cobre II 0,5mol/L e um pedaço deferro metálico.Em outro tubo de ensaio adicionou-se 5 gotas de ácido nítrico 10mol/L e um pedaço de fio de

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cobre metálico.Reações por via seca

Aquecimento do sulfato de cobre:Colocou-se uma pequena quantidade de sulfato de cobre penta hidratado num tubo de ensaioe aqueceu-se cuidadosamente. Verificou-se o ocorrido. Após o resfriamento do tubo àtemperatura ambiente, adicionou-se cerca de 2ml de água e observou-se. Anotou-se oocorrido.

Decomposição do dicromato de amônio: Num tubo de ensaio, colocou-se uma pequena quantidade de dicromato de amônio e aqueceu-se com cuidado na chama de um bico de Bunsen, até iniciar alguma transformação.Observou-se e anotou-se o ocorrido.

Aspectos Quantitativos:

Preparação e padronização da solução de hidróxido de sódio;Para preparação, ferveu-se 350ml de água destilada durante 5 minutos para eliminar o gáscarbônico dissolvido e em seguida, deixou-se esfriar. Com papel manteiga pesou-se na

 balança técnica aproximadamente 1,0g de hidróxido de sódio em pastilhas e transferiu-se para um béquer pequeno. Adicionou-se 5 a 6 ml da água destilada e agitou-se rapidamente.Desprezou-se essa água de lavagem.Adicionou-se água destilada e dissolveu-se todo o hidróxido de sódio remanescente,transferiu-se a solução para um balão volumétrico de 250ml de capacidade. Completou-se ovolume do balão com água destilada. Agitou-se para homogeneizar.Para a padronização utilizou-se o biftalato de potássio. Pesou-se 0,10g de biftalato de

 potássio, transferiu-se para um erlenmeyer de 125ml e adicionou-se aproximadamente 20mlde água destilada, isenta de gás carbônico.

 Na solução de padrão primário adicionou-se 3 gotas de fenolftaleína e titulou-se com asolução de hidróxido de sódio até a viragem do indicador. Repetiu-se o procedimento com

uma nova solução do padrão primário.Calculou-se a concentração molar real do hidróxido de sódio.

Reação:KHC8H4O4 + NaOH ----> KNaC8H4O4 + H2O

Preparação e padronização da solução de acido clorídrico;Para a preparação, pipetou-se 2,2ml de acido clorídrico concentrado P.A. em um balãovolumétrico de 250ml, contendo aproximadamente 50ml de água destilada, em seguidacompletou-se o volume do balão volumétrico com água destilada. Agitou-se parahomogeneizar a solução.

Para a padronização utilizou-se como padrão primário o tetraborato de sódio decahidratado.Pipetou-se 5ml do padrão primário, adicionou-se 20ml de água destilada, adicionou-se 3gotas de vermelho de metila. Titulou-se com acido clorídrico até a viragem do indicador.Determinou-se a concentração do acido clorídrico.

Resultados:

- Reações via úmida:Aspectos qualitativos:

a)Reação entre hidróxido de amônio e acido clorídrico: Formou um liquido rosa na presença de 6 gotas de fenolftaleína.

b) Reação entre iodeto de potássio e nitrato de chumbo: Formou um precipitado amarelofloculoso.

c) Reação entre sulfato de alumínio e hidróxido de amônio: Formou um precipitado

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 branco floculoso.

d) Reaçao entre sulfato de cobre e hidróxido de amônio: Formou um precipitado azulgelatinoso.

e) Reaçao entre sulfato de cobre e hidróxido de sódio: Formou um liquido de coloraçãoazul escuro.

f) Reaçao entre sulfato de cobre e pedaço de fio metálico: Não houve reação.

g) Reaçao entre acido nítrico e um pedaço de cobre metálico: Não houve reação.

- Reaçoes por via seca:

a) Aquecimento do sulfato de cobre: Após o aquecimento a substancia adquiriu umacoloração cinza, e quando foi adicionou-se água na amostra ela passou a ter umacoloração azul.

 b) Decomposição do dicromato de amônio: Ocorreu uma reação fortemente exotérmica,fazendo que a amostra inicialmente laranja,durante o aquecimento passa-se para a cor 

verde.

Aspectos quantitativos:

Preparação e padronização do HCl:

Peso do tetraborato de sódio: Volume gasto:P1 = 0,1017g V1 = 3,5mLP2 = 0,1012 g V2 = 3,4mL

1º experimento:M(HCl).V(HCl).10-³=2.M(pesada)/mmM(HCl). 0,0035 = 2x0,1017/381,37M(HCl) =0,15238295 mol/L

2º experimento:M(HCl). 0,0034 = 2x0,1012/381,37M(HCl) = 0,156093588 mol/L

Media = 1ºexp + 2º exp / 2Media = 0,15238295 + 0,15238295 /2Media = 0,154238269 mol/L

Preparação e padronização do NaOh:Peso do NaOH: 1,00gPeso do hidrogenoftalato de potássio: Volume gasto:P1 = 0,1014g V1= 3,75mLP2 = 0,1355g V2= 8,5mL

1º ExperimentoM(NaOH).V(NaOH).10-³=M(pesada)/mmM(NaOH)x 0,00375 = 0,1014/204,23

M(NaOH) = 0,132399745 mol/L

2ºExperimento:M(NaOH).V(NaOH).10-³=M(pesada)/mm

 

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M(NaOH) x 0,0085 = 0,1355g /204,23M(NaOH) = 0,078055018 mol/L

Media = 1ºexp + 2º exp / 2Media = 0,132399745 + 0,078055018 /2Media = 0,105227381mol/L

Questionário Aspecto qualitativo:

1- Escreva todas as observações praticas das reações efetuadas.

a)Reação entre hidróxido de amônio e acido clorídrico: Formou um liquido rosa na presença de 6 gotas de fenolftaleína.

b) Reação entre iodeto de potássio e nitrato de chumbo: Formou um precipitado amarelofloculoso.

c) Reação entre sulfato de alumínio e hidróxido de amônio: Formou um precipitado branco floculoso.

d) Reaçao entre sulfato de cobre e hidróxido de amônio: Formou um precipitado azulgelatinoso.

e) Reaçao entre sulfato de cobre e hidróxido de sódio: Formou um liquido de coloraçãoazul escuro.

f) Reação entre sulfato de cobre e pedaço de fio metálico: Não houve reação.

g) Reação entre acido nítrico e um pedaço de cobre metálico: Não houve reação.

- Reações por via seca:

a) Aquecimento do sulfato de cobre: Após o aquecimento a substancia adquiriu uma

coloração cinza, e quando foi adicionou-se água na amostra ela passou a ter umacoloração azul. b) Decomposição do dicromato de amônio: Ocorreu uma reação fortemente exotérmica,

fazendo que a amostra inicialmente laranja,durante o aquecimento passa-se para a cor verde.

a) HCl + NH4Oh = NH4Cl + H2O b) Pb(NO3)2 + 2 KI = PbI2(s) + 2 KNO3

c) Al2 (SO4)3 +  NH4Oh = (NH4)2SO4 + Al(OH)3

d) CuSO4 + NH4OH = (NH4)2SO4 + CuSO4

 

2- Equaci one todas as reações ocor ridas e no caso das reações em solução aquosa 

escreva a equação iônica cor respondente.

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e) CuSO4 + 2NaOH→ Na2SO4+ Cu(OH)2

Questionário Aspecto quantitativo:

1- O que épadrão primário? Um padrão primário é uma substância empregada como titulante em uma análisevolumétrica. Deve possuir uma concentração exata para que seja possível adeterminação fidedigna da concentração de outras substâncias ou ainda para

 padronização de outras soluções titulantes, denominadas padrões secundários. Para umasubstância ser considerada um padrão primário ele deve possuir algumas características,tais como: (a) ser de fácil obtenção, purificação e secagem, (b) ser facil de se testar e deeliminar eventuais impurezas, (c) ser estável ao ar sob condições normais de manuseio(pesagem, diluição, etc.) (d) possuir massa molar elevada para se evitar erros associadosà pesagem.

2- O que ée como éfeita a padronização? Padronização é um modo de conhecer a concentração de uma solução, como no casodos experimentos do HCl e do NaOH, e é feita através de titulação, usando um padrão

 primário de concentração já conhecida como titulado, e usar a substancia que se desejasaber a concentração como titulante na bureta.

3- Por que se deve uti l izar  gua destilada fervida para o preparo da solu o de hi dróxido de sódio? Para eliminar o CO2 contido na água para ele não interferir durante a titulação como por exemplo no pHda água.

4- I ndique todos os cálculos reali zados no experimento.

1º experimento:

M(HCl).V(HCl).10-³=2.M(pesada)/mmM(HCl). 0,0035 = 2x0,1017/381,37M(HCl) =0,15238295 mol/L

2º experimento:M(HCl). 0,0034 = 2x0,1012/381,37M(HCl) = 0,156093588 mol/L

1º ExperimentoM(NaOH).V(NaOH).10-³=M(pesada)/mmM(NaOH)x 0,00375 = 0,1014/204,23

M(NaOH) = 0,132399745 mol/L2ºExperimento:M(NaOH).V(NaOH).10-³=M(pesada)/mmM(NaOH) x 0,0085 = 0,1355g /204,23M(NaOH) = 0,078055018 mol/L

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Conclusão:

 Nas análises qualitativas dentre os 7 experimentos feitos em vias umidas foi observado queas reações obtidas variam em core grau de reação, sendo que pode-se observar que asvariações dos resutados entre as amostras se encontra devido aos Cátions (gruposnormalmento contidos nos Elemento Alcalinos, alcalinos Terrosos e metais de transição).Sendo que nas reaçãos por via seca, que são: aquecimento so Sulfato de Cobre e adecomposição do Dicromato de Amônio, observou-se a decomposição dos elementoshavendo que também ouve a liberação de gases providos da reação.Os ensaios efetuados nas análises quantitativas mostram que nos ensaios efetuados (ver itemresultados), foi obtida uma varição, em alguns casos, devido a diversidade de pesos queforam encontradas nas amostras utilizadas, provando assim a relativa coerrência doexperimento.

Bibliografia:

Sites:http://www.dqi.ufms.br/QUALI2008-A.pdf http://www2.fc.unesp.br/lvq/exp11.htmhttp://www.unirio.br/laqam/NaOH.pdf (ultimo acesso 17/04/2010)

Apostila:Apostila, laboratório de química geral- Prof. Mestre Djalma de Mello e Profa.Dra. MárciaGuekezian.