Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernanbuco

Monitor: Luan Gabriel Alves do Nascimento

Disciplina: Química Experimental

Professoras: Ana Carmela Mesquita e Dulce Lins

Fenômenos físicos e químicos

1- Aquecimento do Magnésio

Quando aquecida, a fita de Magnésio emite uma forte luz branca brilhante, ofuscante, e após o aquecimento, a fita, que tinha cor cinza-metálica e era sólida compacta, passou a apresentar uma substância em forma de pó de cor branca ao seu redor. Isso se deveu ao fato de que, aquecido em presença do ar atmosférico, o Magnésio entra em combustão, formando, assim, Óxido de Magnésio (MgO), de acordo com a equação:

2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s) + Luz

É uma reação de síntese, formação ou adição total. De síntese porque duas substâncias reagiram e originaram outra mais complexa e total porque todos os reagentes são substâncias elementares. Os átomos de Magnésio reagem com o O2 existente no ar, onde há uma quebra das ligações metálicas e covalentes, respectivamente, de cada uma das substâncias e formação do MgO que é uma substância iônica. Isso ocorre porque, na quebra das ligações, o Oxigênio (O8 – 1s2, 2s2, 2p4), que possui seis elétrons na última camada, captura os dois elétrons da camada de valência do Magnésio (Mg12 – 1s2, 2s2, 2p6, 3s2), fazendo com que, o mesmo adquira um caráter positivo e o Oxigênio, negativo, e seus átomos sejam unidos por forças eletrostáticas, acarretando uma variação de NOX dos dois elementos. Com isso, é uma reação de oxirredução.

Mg – Aumentou o NOX (0 - +2), logo, é o agente redutor. Vai ser oxidado, pois cedeu elétrons para o Oxigênio, fazendo-o reduzir.

O – Reduziu o NOX (0 - -2), logo, é o agente oxidante. Vai fazer o Magnésio oxidar, pois recebeu os elétrons cedidos por ele, reduzindo, assim, seu NOX.

As evidências de que a reação ocorreu, são: A liberação da luz e a mudança da aparência da fita.

O cientista dinamarquês Niels Bohr, em 1913, aprimorou o modelo atômico de Rutherford, utilizando para isso, a teoria de Max Planck e assim, surgiram os postulados de Bohr:

Os elétrons se movem ao redor do núcleo em um número limitado de órbitas bem definidas, que são denominadas órbitas estacionárias;

Movendo-se em uma órbita estacionária, o elétron não emite nem absorve energia;

0 0 +2 -22℮ -

Δ

Ao saltar de uma órbita estacionária para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade bem definida de energia, chamada quantum de energia.

O que se observa então, é que: durante o aquecimento, o Magnésio absorve energia da chama (térmica), excitando (ou ativando) seus elétrons, transferindo os mesmos de uma órbita mais interna para outra mais externa, e quando esses elétrons voltam ao seu estado fundamental, emitem um quantum de energia, na forma de luz (cor característica de cada elemento, de acordo com o comprimento de onda da energia liberada) ou outra radiação eletromagnética. Como o Magnésio emite luz ultravioleta (V = 8,6 x 1014 Hz), a luz é vista a olho nu na cor branca. A energia absorvida pelo Magnésio no processo pode ser calculada pela equação:

E = h.V, onde: E – energia, h – constante de Planck (6,63 x 10 -34 J.s) e V – frequência da luz emitida.

E = 6,63 x 10-34 . 8,6 x 1014

E = 5,702 x 10-19 J

Quando o MgO (óxido básico) entra em contato com a água destilada que contém fenolftaleína, reage formando Mg(OH)2, que é uma base forte (Mg – Metal alcalino-terroso), fazendo com que o meio reacional passe de incolor para rosa, indicando, assim, a formação da base segundo a reação:

MgO(s) + H2O(ℓ) Mg(OH)2(aq)

É uma reação de síntese, formação ou adição parcial. De síntese porque duas substâncias reagiram e originaram outra mais complexa e parcial porque todos os reagentes são substâncias compostas. Os átomos de MgO reagem com a água, onde há uma quebra das ligações iônicas e covalentes, respectivamente, de cada uma das substâncias e reorganização dos seus átomos para a formação do Mg(OH)2 que é uma substância iônica. Não é de oxirredução porque não houve variação de NOX de nenhum dos elementos.

A evidência de que a reação ocorreu é a mudança de cor do meio por conta da alteração do pH. A fenolftaleína apresenta os seguintes pontos de viragem: pH < 8,2 – transparente (meio ácido) e pH ≥ 10 ≤ 12 – rosa (ou púrpura – se o indicador tiver concentrado – em meio básico), logo, quando o meio passou para rosa, indicou-se a formação da base.

Trata-se de um fenômeno químico, pois ocorreu uma alteração na composição química da fita de Magnésio, ou seja, as moléculas de O2 quebram suas ligações covalentes e os átomos de Mg rompem suas ligações metálicas e reagem entre si para formar uma nova substância (MgO) que posteriormente sofre outra alteração química para formar Hidróxido de Magnésio.

+2 -2

+2

+1 -2 +2

-2

-1

2- Sublimação do Iodo

O Iodo (I2) é um sólido lustroso, com leve brilho metálico, que sublima em condições normais, formando um gás de coloração violeta e odor irritante.

Sublimação é a passagem do estado sólido para o gasoso, e ocorre quando a pressão do ambiente não é suficiente para frear as partículas atômicas da substância, permitindo, deste modo, que elas atinjam o estado gasoso imediatamente, sem passar pelo líquido.

O Iodo sublima porque a pressão de vapor na sua superfície no estado sólido é menor que a pressão atmosférica.

Os cristais de Iodo, inicialmente de coloração rosa-acinzentada, sublimam. Os vapores de Iodo ao atingirem a face inferior do vidro de relógio (que está com água na face superior), resfriam-se e re-sublimam.

O Iodo re-sublimado (gasoso para sólido) na face convexa do vidro de relógio possui aspecto acinzentado e brilhante, assumindo forma cristalina geométrica semelhante a uma ponta de lança. Como não ocorreram transformações na composição química do Iodo, houveram apenas mudanças de estado físico (Sublimação e re-sublimação) caracteriza-se a sublimação do Iodo como um fenômeno físico.

I2(s) I2(g)

3- Carbonização do açúcar

A Sacarose (C12H22O11), também conhecida como açúcar caseiro, é um tipo de glicídio (Carboidrato) formado por uma molécula de Glicose e uma de Frutose ligadas por uma ligação peptídica α,β-1,2, produzida pela planta ao realizar o processo de fotossíntese e encontrada, normalmente, no estado sólido cristalino. Apresenta a seguinte estrutura:

Carbonização é um processo químico de combustão incompleta de determinados sólidos (neste caso, C12H22O11) quando submetidos ao calor elevado. O produto desta reação química é chamado de carvão. Pela ação do calor, a carbonização remove hidrogénio e oxigênio do sólido, de modo que a matéria restante é composta principalmente de carbono. Neste caso, é utilizado um agente desidratante: Ácido Sulfúrico (H2SO4 – agente dessecante - substâncias químicas capazes de absorver ou adsorver água), segundo a reação:

C12H22O11(s) + 11 H2SO4(aq) 12C(s) + 11 H2SO4.H2O(g)

Glicose – Forma piranosídica Frutose – Forma furanosídica

Observando a fórmula da Sacarose, percebemos que ela nada mais é do que C12(H2O)11, ou seja, Carbono e água. Então o Ácido Sulfúrico, que é um ácido forte (α = 61%) e um poderoso agente desidratante, vai reagir com a Sacarose e retirar a água existente em sua molécula, sobrando apenas o Carbono (Carvão).

Como a hidratação do Ácido Sulfúrico é termodinamicamente favorável (ΔH = -880 KJ/mol), este ácido é um excelente agente desidratante. A afinidade do H2SO4 por água é tanta que o ácido toma átomos de Hidrogênio e Oxigênio de outros compostos. Para que a desidratação ocorra, a concentração do ácido deve ser > 90%.

É uma reação exotérmica, ou seja, que libera calor e seu ΔH (variação de entalpia – medida da quantidade de calor liberado ou absorvido pela reação, a pressão constante) é negativo: ΔH < 0. A reação fica com cheiro de queimado.

A reação pode liberar um gás de cor rósea que pode conter Óxido de Enxofre (SO2).

O volume de Carvão, em relação ao da sacarose, é maior devido à formação de bolhas que se expandem, formadas a partir do contato entre a água e o ácido, já que tal reação libera uma grande quantidade de calor.

As evidências de que a reação ocorreu são: A liberação de calor e de gás, além da própria formação do Carvão .

É um fenômeno químico, pois ocorre uma alteração na composição química da Sacarose a partir da desidratação.

Reações químicas

1- Lã de Aço em solução de Sulfato cúprico

O Aço é uma liga metálica formada essencialmente por Ferro e Carbono, com porcentagens deste último variando entre 0,008% e 2,11%. Distingue-se do Ferro fundido, que também é uma liga de Ferro e carbono, mas com teor de Carbono entre 2,11% e 6,67%. O carbono age como agente de resistência, prevenindo o deslocamento de um átomo de Ferro em uma estrutura cristalina.

O Sulfato cúprico existe sob algumas formas, que se diferem por seu grau de hidratação. Na sua forma anidra, ele apresenta-se como um pó de coloração verde opaca ou cinzento, enquanto na sua forma penta-hidratada (CuSO4.5H2O), a forma no qual é mais encontrado, ele é azul brilhante (azul cúprico).

O CuSO4 é dissolvido em água e não reage com a mesma por ser uma substância hidrofílica (Possui afinidade por moléculas de água). A capacidade de uma substância se dissolver em água depende dela poder, ou não, igualar ou superar as grandes forças atrativas que as moléculas de água exercem umas sobre as outras. Se uma substância tiver propriedades que a impeçam de superar essas grandes forças intermoleculares (pontes de Hidrogênio), suas moléculas são ”expulsas” da água, e não se dissolvem.

CuSO4(s) CuSO4(aq)

Colocando a placa de Ferro, obtemos:

CuSO4(aq) + Fe(s) FeSO4 + Cu(s)

Trata-se de uma reação de simples troca, deslocamento ou substituição, onde uma substância simples reage com uma substância composta e desloca uma nova substância simples e forma uma nova substância composta. É de oxirredução, pois houve transferência de elétrons, logo, mudança nos NOX do Cobre e do Ferro.

Essa reação só é possível porque o Ferro (Polo negativo – Ânodo), que é um metal comum, é mais reativo (Reatividade consiste na tendência que uma reação química tem de acontecer. No caso dos metais, quanto maior a eletropositividade – capacidade de ceder elétrons –, maior a reatividade.) que o Cobre (Polo positivo – Cátodo), que é um metal nobre. Com isso, o Ferro transfere dois elétrons para o Cobre, fazendo o mesmo voltar ao seu estado metálico. Isso ocorre porque o Cu+2 (E0

Cu+2/Cu = +0,34V) tem maior capacidade de se reduzir, que o Fe+2 (E0

Fe+2/Fe = -0,44V). E0 – Potencial-padrão de redução.

A seguir, as semi-reações e a reação global deste tipo de representação da pilha de Daniell (pilha constituída de dois eletrodos metálicos – originalmente Zn e Cu – interligados por um fio metálico inerte – por onde passa a corrente elétrica – e imersos em soluções de seus respectivos sais):

Fe0 Fe2+ + 2℮-

Cu2+ + 2℮- Cu0

Fe0 + Cu2+ Fe2+ + Cu0

Ou: Fe0/ Fe2+// Cu2+/ Cu0

Realizando-se a dirença entre o potencial-padrão do cátodo e do ânodo, obtemos como diferença de potencial (ddp) ou força eletromotriz (fem) desta pilha:

ΔE0 = +0,34 – (-0,44)

ΔE0 = + 0,78V

Como o ΔE0 desta pilha é positivo, podemos concluir que esta reação é espontânea.

Fe – Aumentou o NOX (0 - +2), logo, é o agente redutor. Vai ser oxidado, pois cedeu elétrons para o Cobre, fazendo-o reduzir.

Cu – Reduziu o NOX (+2 – 0), logo, é o agente oxidante. Vai reduzir, pois recebeu os elétrons cedidos pelo Ferro, fazendo-o oxidar.

+2 +2-2 -20 0

H2O

2℮-

Na reação, o Cobre metálico precipita-se e forma cristais de cor marrom-avermelhado, que se agarram à palha de Aço.

Se todo o cobre reagir com o aço, a solução passará de azul (Cor característica do íon cúprico em solução aquosa) para verde azulado, que é uma cor característica do íon ferroso. Todos os sulfatos de Ferro dissolvem em água para dar o mesmo complexo aquoso [Fe(H2O)6]2+ - Verde azulado -, que tem geometria molecular octaédrica e é paramagnético (consiste na tendência que os dipolos magnéticos atômicos tem de se alinharem paralelamente com um campo magnético externo).

Após certo tempo, observa-se que essa reação é um pouco exotérmica, ΔH < 0. Isso ocorre porque a energia interna total dos reagentes é maior que a energia interna total dos produtos, logo, a energia que está em excesso é liberada na forma de calor.

Todos os sulfatos presentes na reação são solúveis. Os únicos insolúveis são: Ag2SO4, CaSO4, SrSO4, BaSO4 e PbSO4.

As evidências de que a reação ocorreu são: A formação do cobre metálico, mudança de cor da solução e a liberação de calor.

OBS:

1- O íon Fe+2, em ambientes oxigenados, não é estável e, por conta disso, converte-se em Fe+3.

2- Devido ao E0Cu+/Cu = +0,52V e o E0

Cu+2/Cu+ = +0,16V terem potencial de redução dentro do campo de estabilidade da água, os íons Cu+2 não devem ser oxidados nem reduzidos. Apesar disso, Cu+ não é estável em solução aquosa, porque pode sofrer desproporcionamento, uma reação na qual o número de oxidação (NOX) de um elemento é simultaneamente aumentado e diminuído, ou seja, o elemento que sofre essa reação serve como seu próprio agente oxidante e redutor.

2- Reação da água sanitária com Iodeto de Potássio

A água sanitária é um composto químico para limpeza e desinfecção de superfícies, cujo produto ativo, o Hipoclorito de Sódio, é um sal obtido da neutralização entre o Ácido hipocloroso e o Hidróxido de Sódio, e tem a fórmula química NaCℓO.

HCℓO(aq) + NaOH(aq) NaCℓO(aq) + H2O(aq)

Ou fazendo-se passar uma corrente de gás Cloro a uma solução de Hidróxido de Sódio.

2NaOH(aq) + Cℓ2(g) NaCℓO(aq) + NaCℓ(aq) +H2O(aq)

É utilizada, geralmente, como uma mistura de Hipoclorito de Sódio e água (na proporção de 2% a 2,5% de Hipoclorito de Sódio), sendo considerada uma solução aquosa.

Adicionando-se Iodeto de potássio, obteremos:

NaCℓO(aq) + KI(s) KCℓO(aq) + NaI(aq)

É uma reação de dupla troca ou dupla-substituição, onde dois compostos reagiram, permutando entre si dois elementos e dando origem a dois novos compostos. Não é de oxirredução porque não há transferência de elétrons, logo, não ocorre variação no NOX.

Trata-se de uma reação endotérmica, ou seja, que absorve calor durante a reação, já que a energia interna total dos reagentes é menor que a energia interna total dos produtos. Neste caso, ΔH > 0.

Todos os hipocloritos e iodetos presentes na reação são solúveis. Os iodetos insolúveis são: PbI2, HgI2 e AgI.

A evidência de que a reação ocorreu é a absorção de calor do meio.

3- Placa de cobre em solução de Nitrato de Magnésio

Mg(NO3)2(aq) + Cu(s) X

Não ocorre reação porque o Magnésio, que é um metal alcalino-terroso, é mais reativo que o Cobre, que é metal nobre. Através disso, o Cobre não pode doar elétrons para o Magnésio, e assim, fica incapaz de desloca-lo. Além de que o Cobre (E0

Cu +2/Cu = +0,34V) tem maior tendência a se reduzir que o Magnésio (E0

Mg+2/Mg = -2,36V). Isso pode ser comprovado a partir do cálculo da ddp desta hipotética reação, sabendo que o Mg teria que reduzir (cátodo) e o Cu teria que oxidar (ânodo)

ΔE0 = -2,36 – (+0,34)

ΔE0 = -2,7V

Como a ddp é negativa, podemos concluir que essa hipotética reação não seria espontânea.

4- Placa de Zinco em solução de Sulfato Cúprico

CuSO4(aq) + Zn(s) ZnSO4(aq) + Cu(s)

Se trata de uma reação de simples troca, deslocamento ou substituição, onde uma substância simples deslocou um elemento da substância composta, formando duas novas substâncias, uma simples e uma composta. É de oxirredução, pois há transferência de elétrons e mudança no NOX, neste caso, no do Cobre e do Zinco.

Essa reação só é possível porque o Zinco (Polo negativo – Ânodo), que é um metal comum, é mais reativo que o Cobre (Polo positivo – Cátodo), que é um metal nobre. Por conta disso, O Zinco transfere dois elétrons para o Cobre, fazendo o mesmo ser deslocado. Isso

+1 +1 +1 +1-1 -1-1 -1

+2

-2

-10

+2 +2-2 -20 0

2℮-

ocorre porque o Cu2+ (E0Cu+2/Cu = +0,34V) tem maior capacidade de reduzir que o Zn2+ (E0

Zn2+/Zn = -0,76V).

A seguir, estão apresentadas as semi-reações e a reação global deste tipo de representação da pilha de Daniell:

Zn0 Zn2+ + 2℮-

Cu2+ + 2℮- Cu0

Zn0 + Cu2+ Zn2+ + Cu0

Ou: Zn0/ Zn2+// Cu2+/ Cu0

Calculando a ddp desta reação, obtemos:

ΔE0 = +0,34 – (-0,76)

ΔE0 = + 1,1V

Como a força eletromotriz é positiva, podemos concluir que esta reação é espontânea.

Zn – Aumentou o NOX (0 - +2), logo, é o agente redutor. Vai ser oxidado, pois cedeu elétrons para o Cobre, fazendo-o reduzir.

Cu – Reduziu o NOX (+2 – 0), logo, é o agente oxidante. Vai fazer o Zinco oxidar, pois recebeu os elétrons cedidos pelo mesmo.

Na reação ocorre o escurecimento do Zinco metálico. A reação é lenta, mas com o tempo, é possível observar que a placa vai ficando porosa, e ao se sacudir o béquer, pedaços marrons avermelhados soltam-se da placa. A crosta marrom avermelhada que se forma em volta do pedaço de Zinco, é precisamente o Cobre metálico.

A coloração azul da solução é característica do íon cúprico, mas com o tempo, a solução torna-se incolor devido à presença do Zn2+ na solução.

É uma reação exotérmica, ou seja, que libera ou produz calor. Logo, ΔH < 0.

Todos os sulfatos presentes na reação são solúveis.

As evidências que comprovam que a reação ocorreu, são: Formação do Cobre metálico, mudança da coloração da solução e a liberação de energia térmica.

5- Identificação do íon férrico (Vermelho sangue)

Em química analítica, essa reação é utilizada para determinação qualitativa de íons férricos (Fe3+) e pode ser esquematizada da seguinte forma:

FeCℓ3(aq) + 3NH4SCN(aq) 3NH4Cℓ(aq) + Fe(SCN)3(aq) +3 +3

+3

+1

+3

+1

-3

-1

-3

-1

-3

-1

-3

-1

É uma reação de dupla troca ou dupla-substituição, onde duas substâncias compostas reagem entre si e formam dois novos compostos por troca mútua de cátions e ânions. Não é de oxirredução, pois não há transferência de elétrons e, logicamente, mudança de NOX.

O Fe3+ reage com o tiocianato para dar uma série de compostos intensamente vermelhos, que permanecem em solução. Dependendo da concentração do tiocianato, obtém-se uma série de complexos: estes são todos vermelhos e são representados pela fórmula: [Fe(SCN)n]3-n, onde n= 1, 2, 3, 4, 5 ou 6. Em baixa concentração de tiocianato, a espécie predominante é [Fe(SCN)]2+. Na concentração de 0,1 mol/L, a espécie predominante é [Fe(SCN)2]+, e em altas concentrações de tiocianato, [Fe(SCN)6]3-. Além destes, existe a presença dos complexos indissociáveis [Fe(SCN)3(H2O)3], juntamente com os íons [Fe(SCN)2(H2O)4]+ e [Fe(SCN)(H2O)5]2+. Por isso, não se percebe, visualmente, nenhum produto com a cor característica do íon férrico (amarelo).

A evidência de que a reação ocorreu é a mudança da cor do meio reacional.

6- Fotólise do Cloreto de Prata

AgNO3(aq) + NaCℓ(aq) NaNO3(aq) + AgCℓ(s)

É uma reação de dupla troca ou dupla substituição, onde dois compostos reagem entre si, para formar dois novos compostos. Não é de oxirredução, pois não ocorre transferência de elétrons e variação de NOX.

O precipitado (sólido insolúvel originado após a interação de dois reagentes solúveis) branco é o Cloreto de Prata formado, e a cor é característica da Prata.

A evidência de que a reação ocorreu é a formação do precipitado.

Na presença de luz ocorre a reação da análise ou decomposição, que é quando um composto se dissocia em duas ou mais substâncias, do AgCℓ. Em específico, essa reação é chamada de fotólise (decomposição pela luz). Isso ocorre porque o Cloreto de Prata é uma substância fotossensível (sensível à luz), que na absorção de luz, transfere seus elétrons de um estado energético fundamental para um estado excitado. Como consequência, a ligação iônica entre a Prata (Ag47 - [Kr], 5s1, 4d10) e o Cloro (Cℓ17 – [Ne], 3s2, 3p5) é rompida, e o elétron da última camada da Prata, que havia sido emprestado ao Cloro, volta para seu local de origem. Por isso, tanto a Prata como o Cloro voltam aos seus estados fundamentais.

2AgCℓ(s) 2Ag(s) + Cℓ2(g)

É uma reação de oxirredução, pois houve variação nos NOX da Prata e do Cloro.

Ag – Reduziu o NOX (+1 – 0). É o agente oxidante. Faz o Cloro oxidar, pois ficou com o elétron que, anteriormente, estava com o Cloro, reduzindo seu NOX.

Cℓ - Aumentou o NOX (-1 – 0). É o agente redutor. Faz a Prata reduzir, pois devolveu ao mesmo o elétron, que anteriormente, havia sido emprestado, oxidando-se.

+1 +1 +1 +1-1 -1-1 -1

ppt branco

-1+1 0 0

ppt cinza

Luz

Por conta da fotólise, a reação geral na presença de luz é:

2AgNO3(aq) + 2NaCℓ(aq) 2NaNO3(aq) + 2Ag(s) + Cℓ2(g)

O precipitado cinza é a Prata metálica e ocorre liberação de gás Cloro.

Todos os nitratos são solúveis, e dos cloretos presentes na reação, apenas o de Sódio é solúvel. O AgCℓ, junto com: PbCℓ2 e HgCℓ2 formam os cloretos insolúveis.

As evidências de que a reação ocorreu, são: A formação da Prata metálica e a liberação do gás Cloro.

7- Dissociação do Ácido carbônico

CaCO3(s) + 2HNO3(aq) Ca(NO3)2(aq) + H2CO3(aq)

É uma reação de dupla troca ou dupla-substituição, onde ocorre uma troca mútua de cátions e ânions, para formar dois novos compostos. Não é de oxirredução porque não há variação de NOX, logo, não ocorre transferência de elétrons.

Como o Ácido carbônico (produto da reação) é um ácido instável, apresenta preferência a se decompor, sobrando poucas moléculas para se ionizarem (reagir quimicamente com a água para formar os íons H3O+ e CO3

-2). Por conta da sua pouca ionização, é considerado um ácido fraco.

Sua decomposição (dissociação do composto em duas ou mais substâncias) ocorre espontaneamente. A água atua como catalizadora nesse processo de decomposição. Embora essa reação seja energeticamente viável (já que os produtos são mais estáveis que o reagente), eles precisam do “empurrãozinho” da água. A reação ocorre a uma temperatura de 20 – 25°C.

H2CO3(aq) + 2H2O(ℓ) CO2(g) + 3H2O(aq)

Duas moléculas de água se unem a uma molécula de Ácido carbônico por pontes de Hidrogênio e forma-se um intermediário cíclico, que favorece a troca de posições entre as pontes e as ligações covalentes no intermediário.

Luz

ppt cinza

0 0

+2

+1

+2

+1

+2

+1

-2

-1

-2

-1

-2

-1

+2

+1

+2

+1

-2

-1

-2

-1+2 +2-2 -2

+2

+1

+6

+1

-6

-2

-4

-2+4 +4

-4

-2

+2

+1

-6

-2

Por meio de um "salto de prótons", o Hidrogênio de um dos grupos -OH do Ácido carbônico migra, através das moléculas de água, para o outro grupo -OH do ácido, fazendo com que ele se torne uma molécula de H2O que se desprende da estrutura do ácido. O que sobra é uma molécula de CO2. As moléculas envolvidas se separam. Ocorre então o desmantelamento da molécula do ácido, que se separa formando uma molécula de CO2 e uma de H2O, além de regenerar as duas moléculas de água que iniciaram o processo. Essas moléculas de água, juntamente com a formada na decomposição, irão catalisar a decomposição de outras moléculas do ácido, reiniciando o ciclo.

Por conta dessa reação, nunca se tinha conseguido produzir este ácido puro, porque todas as tentativas eram feitas em solução aquosa. Atualmente os cientistas já conseguiram obtê-lo em ambiente, com pressão e temperatura controladas, nos estados sólido e gasoso, e descobriu-se que esse composto tem uma meia-vida (tempo necessário para que a concentração do composto caia pela metade - exponencialmente), a temperatura ambiente, de 180 mil anos. Uma única gota de água consegue decompor uma amostra inteira de H2CO3, por originar uma reação em cadeia.

Não é de oxirredução, pois não há variação de NOX em nenhum dos elementos presentes na reação, o que prova que não houve transferência de elétrons.

Por conta desta etapa anterior (não se pode observar esta etapa durante a reação), apresentamos a seguinte ração final:

CaCO3(s) + 2HNO3(aq) Ca(NO3)2(aq) + CO2(g) + H2O(aq)

O Dióxido de Carbono (óxido de caráter ácido) é o que provoca o borbulhamento na reação. A reação (feita no laboratório) apresenta um excesso de Carbonato de Cálcio (parte branca aparente no tubo de ensaio).

Todos os nitratos são solúveis. A única substância insolúvel da reação é o CaCO3, como a grande maioria dos carbonatos. Os carbonatos solúveis são: (NH4)2CO3, Li2CO3, Na2CO3, K2CO3 e Rb2CO3.

A evidência de que a reação ocorreu é a liberação de Dióxido de Carbono.

8- Recristalização do Iodeto Plumboso (Chuva de Ouro)

2KI(aq) + Pb(NO3)2(aq) 2KNO3(aq) + PbI2(s)

É uma reação de dupla-troca ou dupla-substituição, pois dois compostos reagiram entre si para formar dois novos compostos. Não há transferência de elétrons e, logicamente, não há variação de NOX. Por conta disso, ela não é de oxirredução.

O precipitado formado é o Iodeto Plumboso, e a cor é característica do íon Pb+2.

Aquece-se o PbI2 por ser pouco solúvel em água fria, mas bastante solúvel em água quente. Durante o aquecimento, a temperatura acelera o processo de dissolução (quando as moléculas do solvente envolvem as partículas sólidas do soluto) de tal substância. Como produto do aquecimento, obtemos uma solução incolor.

Quando o tubo de ensaio é resfriado, ocorre a cristalização do Iodeto plumboso em plaquetas hexagonais de cor dourada (amarelo brilhante - aspecto de “lantejoulas”).

Esse processo de aquecer uma substância insolúvel em determinado solvente, para que a mesma se torne solúvel e posterior resfriamento para que a mesma venha a cristalizar-se é chamado de recristalização e serve para separar sólidos de líquidos e purificá-los.

A única substância insolúvel na reação é o PbI2.

A evidência de que a reação ocorreu é a formação do precipitado.

+2

+1

+2

+1

-2

-1

-2

-1

-4

-2+2 +2-2 -2+4

+2

+1

+2

+1

-2

-1

-2

-1

-2

-1

-2

-1+2 +2

ppt amarelo

9- Oxidação energética do Etanol (Varinha mágica)

O Etanol (CH3CH2OH) é uma substância orgânica da função oxigenada álcool (Hidroxila ligada a Carbono sp3), e que possui a sua hidroxila (única hidroxila – monoálcool) no C1 (álcool primário). Pode ser obtido a partir da fermentação de açúcares, hidratação do Etileno ou redução do Acetaldeído. Pode ser encontrado em bebidas (cerveja, vinho, aguardente) e na indústria de perfumaria, além de poder ser empregado como combustível. Em concentração 70% m/m, é empregado como antisséptico.

Obtenção através da Glicose (processo fermentativo): C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2

A oxidação energética (total) de álcool primário pode ser feita a partir da decomposição do Permanganato de Potássio (agente oxidante) em meio ácido (concentrado), que pode ser representada esquematicamente pela reação:

2MnO4(s) K2O(aq) + 2MnO(aq) + 5|O|(g)

É uma reação de decomposição, onde um composto se dissocia, formando duas ou mais substâncias. Ocorre a redução do Manganês.

Reagindo-se os produtos da decomposição com o ácido, obtemos:

K2O(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + H2O(aq)

MnO(aq) + H2SO4(aq) MnSO4(aq) + H2O(aq)

As duas reações são de dupla troca ou dupla-substituição, onde dois compostos dão origem a dois novos compostos por uma troca mútua de cátions e ânions. Não são de oxirredução, pois não ná transferência de elétrons, e, consequentemente, mudança de NOX.

Como reação final, obtemos:

2KMnO4(s) + 3H2SO4(aq) 2MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + 3H2O(aq) + |O|(g)

É importante resaltar, que as etapas intermediárias desta reação não são observadas. Experimentalmente, quando ela ocorre, só se observa os produtos da reação final.

Essa reação libera uma fumaça rosa, que possui tal coloração devido à presença do íon MnO4

-. Ela também pode produzir Mn2O7 oleosa, que é instável e pode se decompor explosivamente.

É uma reação exotérmica, ou seja, que libera calor. Com isso, ΔH < 0. O vapor gerado na reação é capaz de incendiar o álcool.

O Oxigênio nascente, além de ser altamente reativo, tem um alto poder oxidante, e rapidamente oxida o ET-OH, provocando a combustão do mesmo.

+2+7 H2SO4

 Saccharomyces cerevisiae

A oxidação total ocorre porque a redução do KMnO4 em meio ácido é bastante intensa, ocasionando uma grande produção de Oxigênio atômico.

A seguir está esquematizada a reação de oxidação energética do Etanol:

O Carbono que sofre oxidação é o que está ligado ao grupo funcional –OH. Como o Oxigênio é mais eletronegativo que o Carbono, ele atrai para perto de si o elétron da ligação σ (sigma) entre ele e o Carbono, deixando o mesmo com um caráter positivo, tornando-o mais propício ao ataque do |O|.

O |O| se coloca no meio da ligação entre o Carbono que possui o grupo funcional e o Hidrogênio a ele ligado. Como duas hidroxilas no mesmo Carbono formam uma estrutura altamente instável (já que o Oxigênio é altamente eletronegativo, e por isso enfraquece as ligações), a molécula irá se decompor por desidratação intramolecular, formando Acetaldeído (Etanal) e água (oxidação parcial).

Como a oxidação é muito intensa, não se observa a oxidação parcial, pois rapidamente o [O] oxida o aldeído, formando ácido carboxílico.

Como produtos da oxidação total do Etanol obtêm-se: Ácido acético (Ác. etanóico) e água. Lembrando que: A oxidação de compostos orgânicos é dada, ou pelo aumento do número de Oxigênio na molécula ou diminuição do número de Hidrogênio, já que não são compostos por íons.

10- Dissociação do Hidróxido de amônio

Ba(OH)2(s) + 2NH4Cℓ(s) BaCℓ2(s) + 2NH4OH(aq)

+ [O] + |O|

+ H2O + |O| + H2O + H2O

|O|δ+ δ+δ2-

δ-

δ+

|O|

-2

-1

-2

-1

-2

-1

-2

-1

+2

+1

+2

+1+2 +2

+ H2O

É uma reação de dupla troca ou dupla-substituição, onde dois compostos reagem entre si e originam dois novos compostos. Não é de oxirredução, pois não há variação de NOX e transferência de elétrons.

Como o NH4OH é muito instável, ocorre espontaneamente sua reação de decomposição, onde uma substância composta se decompõe e origina duas ou mais substâncias.

NH4OH(aq) NH3(aq) + H2O(aq)

Essa dissociação ocorre porque, para a formação do Hidróxido de amônio, o NH3

se liga a molécula de água por pontes de Hidrogênio e a temperatura faz com que o Nitrogênio atraia para perto de si um dos átomos de Hidrogênio, formando, NH4OH (mesmo o Oxigênio sendo mais eletronegativo). O que acontece, é que ele perde essa energia e volta atrás do caminho que tinha traçado. Não é de oxirredução.

Essa etapa intermediária não é observada.

Como reação final, teremos:

Ba(OH)2(s) + 2NH4Cℓ(s) BaCℓ2(s) + 2NH3(g) + 2H2O(aq)

O Cloreto de Bário é altamente higroscópico (absorve humidade) e os vapores de Amônia são tóxicos.

É uma reação endotérmica, ou seja, que absorve calor. Logo, ΔH > 0.

11- Formação de precipitado gelatinoso

Os precipitados gelatinosos resultam da floculação de coloides (consiste numa mistura na qual uma ou mais substâncias se encontram uniformemente disseminadas – dispersas – numa outra substância, sob a forma de pequenas partículas, formadas por agregados de átomos, íons ou moléculas) hidrófobos (repelem água). São volumosos, têm a consistência de flocos e arrastam quantidades consideráveis de água. Oferecem dificuldades à filtração e à lavagem e não podem permanecer por longo tempo em contato com a água-mãe devido a sua grande superfície que provoca absorção de impurezas do meio.

Para que a floculação (é o processo onde coloides saem de suspensão na forma de agregados, formando partículas maiores, ditos "flocos" ou "flóculos". Não há adensamento de material ao fundo do recipiente, dado que todos os focos estão na suspensão.) ocorra, é necessário fazer com que as partículas coloidais rompam suas forças de repulsão (por possuírem a mesma carga elétrica) e passem a aglomerar-se.

2NaOH(aq) + CuSO4(aq) Cu(OH)2(s) + Na2SO4(aq)

-3 +1-2

+4

+1 -3

+3

+1

+2

+1 -2

+2

-2

-1

+2

+1

-2

-1 +2

-2

-1

+6

+1

-6

-3

+4

+1

-4

-2

+2

+1

-2

-1 +2 -2 +2

-2

-1

+2

+1 -2

ppt azul (gelatinoso)

É uma reação de dupla troca ou duplo-deslocamento, onde há uma troca mútua de cátions e ânions, formando dois novos compostos. Como não ocorre transferência de elétrons entre os elementos da reação, e, consequentemente, variação de N OX, não é de oxirredução.

O precipitado azul intenso é devido à formação do Hidróxido cúprico, e a cor é característica do Cobre.

O Cu(OH)2 é a única substância insolúvel da reação, assim como todas as outras bases compostas por outros metais. Lembrando que: Metais alcalinos e NH4OH – Solúveis, metais alcalino-terrosos – Pouco solúveis e outros metais – Insolúveis.

A evidência de que a reação ocorreu é a formação do precipitado.

12- Formação de precipitado branco

3BaCℓ2(aq) + Aℓ2(SO4)3(aq) 2AℓCℓ3(aq) + 3BaSO4(s)

É uma reação de dupla troca, ou dupla-substituição, onde ocorre uma troca mútua de cátions e ânions, e não é de oxirredução, pois não houve variação de N OX de nenhum dos elementos.

O precipitado branco é o Sulfato de Bário, e a cor é característica do Bário.

A evidência de que a reação ocorreu, é a formação do precipitado.

13- Redução da Prata através do Formaldeído (Espelho de Prata)

Nesta reação explora-se a redução do Ag+ a Prata metálica pelo Formaldeído (Metanal), com a finalidade de produzir um espelho de Prata. Para tal, começa-se por preparar o reagente de Tollens.

O reagente de Thollens consiste numa solução amoniacal de Nitrato de Prata, obtida a partir de uma reação entre soluções de Nitrato de Prata e Hidróxido de Sódio com formação de Óxido de Prata, que, por sua vez, reage com o Amoníaco, originando o íon complexo [Ag(NH3)2]+. As reações que ocorrem na preparação do reagente de Tollens podem ser traduzidas pelas seguintes equações químicas:

2AgNO3(aq) + 2NaOH(aq) Ag2O(s) + H2O(ℓ) + 2NaNO3(aq)

Ag2O(s) + 4NH3(aq) + H2O(ℓ) 2Ag(NH3)2OH(aq) (Reagente de Tollens)

O reagente de Thollens é utilizado em química orgânica qualitativa na identificação de açúcares redutores (qualquer açúcar que, em solução básica, forma algum aldeído ou cetona - como a Glicose).

Após a preparação do reagente de Tollens basta adicionar uma pequena quantidade de Formaldeído.

+6

+2

-6

-1

+6

+3

-6

-2

+6

+3

-6

-1

+6

+2

-6

-2

ppt branco

Os aldeídos alifáticos (cadeia aberta) são capazes de reduzir o Ag(NH3)2OH. O reagente de Thollens é um agente oxidante, que vai oxidar o grupo funcional aldeído (-COH) do formaldeído a grupo carboxílico (-COOH), simultaneamente, a Prata (do complexo) passa do seu estado de oxidação +1 para 0.

Esta reação química pode ser traduzida pela seguinte equação química:

CH3COH + 2[Ag(NH3)2]+(aq) + 2OH-

(aq) CH3COOH(aq) + 2Ag(s) + 4NH3(aq) + H2O(ℓ)

A razão pela qual se adiciona uma solução de Amoníaco à solução de Nitrato de Prata é para diminuir o potencial de redução do eletrodo padrão do íon Ag+.

Ag+ + ℮- Ag0 E0 = +0,799V

Ag(NH3)2+ + ℮- Ag0 + 2NH3 E0 = +0,373V

Estas semi-reações indicam que o Amoníaco forma um complexo com o íon Prata, que é mais difícil de reduzir do que ele próprio. Com esta diminuição do potencial de redução do eletrodo padrão do Ag+, forma-se um espelho de Prata ainda mais bonito. A adição de uma solução de NH3 à solução de AgNO3 tem apenas uma finalidade estética.

Caso não se adicionasse a solução aquosa de Amoníaco, o Ag+ era reduzido tão rapidamente pelo Formaldeído que surgiria uma solução coloidal deste metal, isto é, a solução transformar-se-ia num líquido nublado e negro.

A adição de solução aquosa de Hidróxido de Sódio, além de servir para formar um intermediário, que ao reagir com a solução de Amoníaco origina o complexo pretendido, serve também para tornar a mistura ainda mais básica, dada que os aldeídos oxidam-se mais facilmente em meio básico.