UNIVERSIDADE CATÓLICA DO SALVADOR ENGENGENGENG----221 QUÍMICA APLICADA À ENGENHARIA221 QUÍMICA APLICADA À ENGENHARIA221 QUÍMICA APLICADA À ENGENHARIA221 QUÍMICA APLICADA À ENGENHARIA

PROFESSORPROFESSORPROFESSORPROFESSOR---- CRISTÓVÃO MACEDO DANTASCRISTÓVÃO MACEDO DANTASCRISTÓVÃO MACEDO DANTASCRISTÓVÃO MACEDO DANTAS

Prática No 03

TESTE DA CHAMA

O teste de chama é uma técnica de análise elementar que recorre ao aquecimento de um pequena porção de amostra sólida a analisar e à chama de um bico de bunsen, onde se conseguem temperaturas muito elevadas. O aquecimento produz a passagem da amostra para o estado gasoso e posteriormente a excitação de certos átomos. Esta é uma técnica muito utilizada para identificar um número reduzido de elementos metálicos que constituem os iões positivos de diversos sais que, como sabe, são compostos iónicos. O quadro seguinte indica as cores da luz emitida por alguns elementos químicos quando aquecidos num bico de bunsen. Elemento Cor da luz emitida Lítio Vermelha Sódio Amarela Potássio Violeta Cálcio Alaranjada Estrôncio Vermelho – carmim Cobre Verde azulado Bico de Bunsen

Utilização do bico de Bunsen 1º. Abrir o manípulo (a); 2º. Rodar a anilha (b) para fechar as entradas de ar; 3º. Aproximar o fósforo da parte superior da chaminé (c); 4º. Abrir a torneira do gás. Formar-se-á uma chama amarela menos quente, que se deve manter enquanto não está a ser utilizada no aquecimento. 5º. Abrir as entradas de ar. Formar-se-á uma chama azulada onde se notam três zonas distintas:

1- zona interior, de cor azul intenso; 2- Zona intermédia, a mais brilhante; 3- Zona exterior de cor violeta claro, a menos brilhante. É na base da zona exterior, onde a temperatura é mais elevada (cerca de 1600 ºC), que se deve colocar o que se pretende aquecer. Para apagar o bico de bunsen 1º. Rodar a anilha (b) para fechar as entradas de ar; 2º. Fechar a torneira (a) de gás e o manípulo Material

→ bico de Bunsen;

→ estilete com ansa de crómio/níquel ou fio de platina;

→ espátula;

→ vidro de relógio;

→ espectroscópio de bolso. →

Reagentes

→ a) cloreto de lítio;

→ b) cloreto de sódio;

→ c) cloreto de potássio;

→ d) cloreto de cálcio;

→ e) cloreto de estrôncio;

→ f) cloreto de cobre (II);

Obs:

São colocados em vidros de relógio identificados apenas pelas letras A, B, C, etc.

Procedimento experimental 1º. Acenda o bico de Bunsen de modo a obter a chama azulada; 2º. Recubra a ansa com um dos sais, tocando com ela na respectiva amostra; 3º. Coloque a ansa na zona mais externa da chama do bico de Bunsen;

4º. Observe a chama obtida directamente e através do espectroscópio de bolso; 5º. Repita os procedimentos de 2 a 4 com outras amostras, use uma ansa para cada amostra; 6º. Registe as observações num quadro adequado.

Amostra Cor da luz emitida Espectro observado 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Conclusões: Conclua sobre o elemento que forma o catião de cada um dos sais experimentados.

Reação de combustão de parafinas:

CnH(2n+2) + (3n+2)/2 O2 → n O2 + (n+1) H2O

Vela é uma fonte de luz que consiste tipicamente num pavio inserido num combustível sólido, tipicamente cera. A função do pavio é ser queimado no intuito de produzir fogo, e este, por sua vez, iluminar o ambiente. Além da cera, existem outros combustíveis que podem ser utilizados, como o azeite e outros óleos vegetais.

A vela é uma fonte de luz utilizada desde tempos remotos, quer na sua forma simples ou acopladas em lanternas, utilizadas muito antes da descoberta da lâmpada e outros sistemas de iluminação eléctricos.

Durante a preparação da vela, previamente à ignição, o pavio é saturado com o combustível na forma sólida. O calor do fósforo ou outra fonte de fogo irá derreter e vaporizar uma pequena porção de combustível que, no estado gasoso irá combinar-se com o oxigénio da atmosfera para formar a chama. A chama irá então providenciar calor suficiente para manter a vela acesa, numa típica reacção em cadeia auto-sustentável: o calor da chama derrete a superfície do combustível sólido, liquefazendo-o e fazendo-o deslocar-se em direcção ao pavio e subi-lo, por capilaridade; o líquido passará, com o calor, para o estado gasoso, que irá ser consumido pela chama.

O combustível é queimado em várias e distintas regiões (como evidenciado pelas diferentes cores produzias pela chama da vela). No interior das regiões mais quentes, azuladas (1), o hidrogénio está a ser separado do combustível e queimado, formando vapor de água. A zona mais clara da chama, amarelada (4), é explicado pela oxidação do carbono residual, produzindo dióxido de carbono.

À medida que o combustível sólido é derretido e consumido, a vela vai diminuindo de tamanho. As porções do pavio que não estão a provocar a evaporação do líquido combustível são consumidas pela chama, limitando o comprimento do pavio exposto.

Espectroscópio (Fundamentos e construção)

Prof. Luiz Ferraz Netto leobarretos@uol.com.br

Introdução Um espectroscópio é um instrumento destinado a separar os diferentes componentes de um espectro óptico. Constitui-se essencialmente de uma fresta situada no plano focal de um colimador, um prisma ou rede de difração e um anteparo (tela) onde se projeta (imagem real) o feixe dispersado.

Ainda que seu fundamento, a decomposição da luz branca em diferentes cores que a compõem, data do século XVIII, devido ao físico, matemático e astrônomo Isaac Newton, não foi senão no início do século XX. A partir de então, passou a ser utilizado para observar, analisar e medir os diferentes aspectos físico-químicos (temperatura, composição química, velocidade etc.) da luz proveniente das estrelas, das galáxias e demais objetos astronômicos, inaugurando, dessa forma, uma nova era na Astronomia: a Astrofísica.

Isaac Newton

Decomposição por prisma Para produzir a decomposição de uma luz composta de várias cores (freqüências) Newton utilizou um prisma, que desvia em diferentes ângulos de emergência cada cor (comprimentos de onda) ao ser atravessado pelo feixe composto. Abaixo ilustramos essa decomposição para três diferentes ângulos de incidência do feixe de luz branca.

Decomposição por rede de difração Posteriormente se utilizaram de redes de difração, que consistem num suporte (transparente ou refletor) com ranhuras (linhas) finíssimas, em cada milímetro de extensão podem caber nada menos de 500 a 1000 dessas ranhuras (linhas), que fazem com que, inicialmente, cada cor do feixe de luz incidente se disperse em todas as direções (difração). A seguir, segundo direções determinadas desse feixe difratado, cores iguais (comprimentos de ondas iguais) sofrem interferência construtiva e se reforçam (somam geometricamente suas amplitudes) e em outras direções sofrem interferência destrutiva. O resultado final é equivalente a aquele obtido mediante o prisma, a saber, a decomposição de um feixe de luz policromática em seus componentes monocromáticos, porém desta vez, com maior eficiência, quer dizer, com melhor e mais uniforme separação dos mesmos.

Abaixo ilustramos a decomposição da luz branca ao incidir num disco compacto (C.D.), entrando pela fresta que, na figura indicamos por 'janela'. Detalharemos isso no experimento do "espectroscópio simples", a seguir.

Espectros de emissão Abaixo ilustramos os espectros de emissão de alguns elementos químicos:

A seguir, alguns espectros de emissão de alguns elementos em comparação com o espectro da luz solar (espectro de absorção):

Espectroscópio simples Nessa parte experimental vamos mostrar como construir um espectroscópio muito simples e econômico, mas que apresenta uma excelente relação qualidade/precisão (medida pelo poder separador das cores). Seu poder separador se baseia no fenômeno de difração produzido, neste caso, por 'espelhinhos' microscópicos para a leitura do laser em um disco compacto (CD). Em um CD típico há 1000 pontos de difração para cada milímetro do disco, o que permite separar muito bem as cores elementares.

Material

• Uma caixa de fósforos das grandes, • Um CD (compact-disc o CD-rom) não mais utilizado.

Montagem

• Inicialmente vamos partir o CD em vários pedaços (com o devido cuidado para não cortar-se!). Pode-se usar um tesoura de cozinha ou mesmo uma de cortar finas chapas de ferro para essa tarefa. Necessitaremos de um pedaço de CD de aproximadamente 1/8 do disco.

• A seguir, com uma lâmina protegida, vamos abrir uma pequena janela na parte superior da caixa de fósforo. Oriente-se nas figuras abaixo para bem localizar essa janela. Corte e dobre esse pedaço de madeira (ou papelão) de modo a funcionar como uma janela.

• Cole, a seguir, o pedaço de CD no centro da gaveta da caixa de fósforos. Isso deve ser feito de modo que, abrindo-se ligeiramente a gaveta para permitir a entrada da luz solar, o pincel refletido e difratado saia pela janela praticada na face superior. Eis a ilustração disso:

Procedimento

• Pegue seu espectroscópio e oriente-o para a luz proveniente, por exemplo, de uma lâmpada incandescente comum. O que você observa?

• Experimente agora com uma lâmpada fluorescente. Que diferença você pode observar? • Experimente agora observar o espectro solar (espectro de absorção). Tome cuidado para não

focalizar diretamente o Sol. Procure identificar com cuidado as linhas mais características. • Você poderá também observar os espectros de emissão de algumas lâmpadas para iluminação

pública (branca, de mercúrio, de sódio etc.) e aquele de alguns anúncios luminosos (gás néon etc.). • No laboratório de Química, seu professor poderá 'queimar' pedaços de cobre, zinco, alumínio etc.

ou sais sobre o bico de Bunsen; as luzes emitidas poderão ser observadas e analisadas com seu espectroscópio.