Atividade: Materiais básicos de laboratório – parte 5

Público-alvo: 9º ano do Ensino Fundamental / 1º ano do Ensino Médio

Objetivo Apresentar aos alunos os principais materiais utilizados nos laboratórios de química, comentando a finalidade de cada um. Introdução Os sistemas de aquecimento de um laboratório químico são muito importantes, pois deles dependem os métodos de separação de misturas, como as recristalizações, a destilação simples e a destilação fracionada. A análise gravimétrica exige que os sólidos obtidos de filtrações sejam totalmente secos antes da pesagem; e alguns sólidos obtidos de reações químicas precisam ser calcinados, ou seja, totalmente queimados até às cinzas para, depois, serem pesados. Outros processos acontecem em aquecimento brando e controlado, como em “banho-maria” (banho em água fervente, limitado em torno dos 100ºC).

A “retorta” é um frasco onde se realizam aquecimentos de amostras diversas, em que há perda de gases ou vapores, que se desprendem e condensam no

seu bico longo, escorrendo no estado líquido para outro recipiente. A abertura do alto é para introduzir a amostra a ser aquecida. A retorta é um dos equipamentos criados pelos alquimistas, nos séculos anteriores à era

científica. Disponível (acesso: 17.9.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:My_retort.jpg

Além dos equipamentos de aquecimento, são muito importantes também os diversos tipos de medidores de pH, agitadores, centrífugas e esterilizadores. Tudo isso, sem mencionar os principais reagentes químicos, dos quais não trataremos aqui. Procedimento 1. Ler o presente roteiro item por item; e, ao mesmo tempo, observar e manusear o equipamento correspondente. 2. Associar o formato e as diversas características de cada equipamento com a sua função. 3. As observações relativas às técnicas de utilização, escritas ao lado das ilustrações, devem ser demonstradas pelo professor e, depois, repetidas pelos alunos. 4. As recomendações de segurança, como uso do avental ou guarda-pó devem ser observadas. 5. Não se deve cheirar nenhum reagente químico.

Quinta parte: Sistemas de aquecimento Historicamente, o fogo (e logicamente os combustíveis) e o Sol foram as fontes de energia que promoveram o aquecimento para diversas finalidades. Na era científica moderna, a eletricidade é a principal fonte de energia, que é transformada em calor, dentro das residências e dos laboratórios. Ainda que o retorno à energia solar seja uma necessidade das décadas mais recentes e para o futuro, essa energia ainda não está presente significativamente nos equipamentos de laboratório mais comuns. A) Bico de gás ou “Bico de Bunsen” É fonte de calor destinada ao aquecimento de materiais não inflamáveis.

O bico de Bunsen tem uma entrada regulável de ar, na lateral e base do cilindro, para variar as características e a temperatura da chama.

Nas fotos, vemos, de 1 a 4, as chamas com a entrada totalmente fechada (1) até totalmente aberta (4). A chama mais amarela (1) é a mais “fria”, e não queima totalmente o carbono, produzindo muita fuligem (pó escuro e fino de carbono puro), monóxido de carbono (CO) e menor quantidade de dióxido de carbono (CO2), além de vapor

d’água. É semelhante à chama de uma vela, mas de maior comprimento.

Nas outras chamas, a quantidade de dióxido de carbono (CO2) aumenta da esquerda para a direita, enquanto as produções de monóxido de carbono (CO) e de fuligem diminuem.

A chama azul (4) é a chama mais “quente”, que queima totalmente o carbono do gás combustível e emite carbono apenas na forma de dióxido de carbono (CO2); e, logicamente, vapor d’água.

Disponíveis (acesso: 17.9.2014):

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bunsen_burner.jpg e http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bunsen_burner_flame_types.jpg

B) Materiais auxiliares do aquecimento com chama de gás (bico de Bunsen)

Tela de amianto

Distribui uniformemente o calor Triângulo de ferro com porcelana

Usado para apoiar o cadinho no centro que Tripé

Sustenta a tela de amianto e o

da chama do bico de bunsen. É apoiada sobre o tripé, com o frasco em cima e a chama do

bico abaixo.

fica dependurado, com a parede nas laterais do triangulo. A base do cadinho fica

diretamente em contato com a chama, dispensando a tela de amianto.

frasco a ser aquecido, com o bico de bunsen posicionado

abaixo.

C) “Forno mufla”, “forno” ou “mufla” É utilizada na “calcinação” de substâncias, por aquecimento em altas temperaturas (até 1000ºC ou 1500ºC). A calcinação é a queima ou oxidação completa de um material, de forma que restem apenas as cinzas, ou seja, os óxidos dos metais presentes na amostra.

O forno mufla é um forno elétrico, revestido internamente com cerâmica refratária para diminuir a perda de calor para o ambiente. Por isso, seu

espaço interno é bem menor do que seu volume total.

Disponíveis (acesso: 17.9.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Muffle-furnace.jpg e http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ausbrennofen.jpg

D) Estufa Equipamento empregado na secagem de materiais, por aquecimento elétrico e ventilação interna, em torno dos 110ºC, para total vaporização da água, podendo chegar até 200ºC.

Estufa desidratando papéis filtros em

placas de Petri. Em análise gravimétrica (por massa), os resíduos das filtrações

precisam estar totalmente secos, antes de serem pesados.

Disponível (acesso: 17.9.2014):

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trockenschrank.jpg

E) Mantas e chapas elétricas É utilizada no aquecimento de líquidos inflamáveis, contidos em balão de fundo redondo.

Disponíveis (acesso: 17.9.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:E

lectrothermal_Heating_Mantle.jpg, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:C

hauffe_ballon.jpg, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:H

eating_in_Erlenmeyer_flask.png e http://commons.wikimedia.org/wiki/File:H

ot_plate.jpg.

Sexta parte: Outros equipamentos importantes A) Medidores de Ph

Papel indicador universal. A tira de papel foi molhada em alguma solução aquosa; e, comparando suas cores com as da escala na caixinha, a semelhança indica que o pH está entre 3 e 4. Disponíveis (acesso: 17.9.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PH_indicator_paper.jpg, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Red_pH_meter_reads_4.96.jpg e http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hanna_HI_8314_membrane_pH_meter.jpg

Dois modelos de pHmetros eletrônicos

O sensor é mergulhado na solução e o resultado é lido no display digital.

B) Centrífuga (manual ou elétrica) Instrumento que serve para acelerar a sedimentação de sólidos em suspensão em líquidos.

Disponível (acesso: 17.9.2014):

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tabletop_centrifuge.jpg

A centrífuga elétrica tem capacidade para vários tubos de ensaio. O equipamento faz girar os tubos de ensaio em alta velocidade, acelerando a sedimentação de partículas sólidas das misturas heterogêneas sólido-líquido. A aplicação mais comum da centrífuga é a separação do plasma (fase aquosa) das células (fase sólida), de amostras de sangue, para a produção de vacinas.

C) Câmara de esterilização com luz ultravioleta

A luz ultravioleta é mortal para os microorganismos, podendo ser usada na esterilização de meios de cultura, para experimentos de Biologia e de Química. Disponível (acesso: 17.9.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:UV-ontsmetting_laminaire-vloeikast.JPG

D) Misturador ou agitador elétrico com ímã

O “misturador” ou “agitador” elétrico é constituído por um motor elétrico interno, que gira uma haste magnetizada, abaixo da

plataforma.

O laboratorista coloca dentro do recipiente um ímã (bastonete branco da foto), que é revestido de um polímero resistente à

corrosão. Quando o aparelho é ligado, a haste magnetizada abaixo da plataforma faz o imã girar, agitando a mistura dentro do

recipiente.

Disponível (acesso: 17.9.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Magnetic_Stirrer.JPG

E) “Capela” com exaustor É um equipamento de segurança, para o manuseio de substâncias voláteis tóxicas.

Para manusear substâncias voláteis, cujos vapores sejam tóxicos, o ideal é se utilizar a “capela”. O laboratorista fica posicionado de pé, de frente à capela, insere os braços para dentro, por baixo do vidro, e abre os frascos das substâncias na parte interna da capela. Um exaustor suga os gases para cima, retirando-os do ambiente do laboratório, eliminando-os por uma chaminé. Disponível (acesso: 19.9.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fume_hood.jpg

Observações e questões

1. Diferencie o “forno mufla” da “estufa”, quanto a: a) Finalidade:

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

b) Circulação interna de ar (ventilação):

______________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

c) Faixa de temperatura usada:

______________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

2. Qual regulagem deve ser feita na entrada de ar do bico Bunsen para que ele produza uma chama de características químicas semelhantes às da chama de uma vela? Explique.

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

3. Você deve ter percebido que um laboratório de Química, em muitos aspectos, se “parece” muito com uma cozinha. É verdade! Muitos dos equipamentos, instrumentos, vidrarias, etc. possuem semelhanças com algum utensílio de cozinha ou até de banheiro, da residência de qualquer um de nós.

Para os instrumentos abaixo, encontre algum correspondente doméstico:

A) Espátula: _________________________________________________________ B) Béquer: __________________________________________________________ C) Mufla: _________________________________________________________ D) Bico de Bunsen: ____________________________________________________ E) Capela: __________________________________________________________

F) Pinça de madeira: ____________________________________________ G) Estufa: ______________________________________________________ H) Pipeta: ______________________________________________________ I) Garrafa lavadeira ou “pisseta” (ilustração): _____________________________

4. Considere que as pipetas muitas vezes são usadas como canudinhos, sendo levadas diretamente à boca para fazer a sucção de líquidos. Certamente essa não é uma atitude recomendada pelas normas de segurança dos laboratórios. No lugar da boca, o correto é a utilização das “pêras” de borracha (foto).

A “pêra” de borracha tem três válvulas para entrada e saída de ar pelos orifícios do alto e da lateral. Na foto, uma pipeta (vidro) está inserida corretamente; o bico da pipeta está à direita, fora do campo de enquadramento da foto. Disponível (acesso: 19.9.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Propipette-et-pipette.jpg

Realize algumas “pipetagens” com líquidos que não ofereçam riscos, utilizando a “pêra” de borracha, transferindo quantidades exatas de um frasco para outro. Observe que as três válvulas são utilizadas em todas as “pipetagens”. Explique, no espaço abaixo, as etapas da utilização da “pêra” e a função de cada válvula e o momento correto em que são acionadas. ______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________