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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MARANHÃOCAMPUS SÃO LUIS - MONTE CASTELODESU – DEPARTAMENTO DE ENSINO SUPERIORDAQ – DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE QUÍMICACURSO DE LICENCIATURA PLENA EM QUÍMICA

Química Inorgânica Experimental

Experimento XII

Utilização do Fluoreto de Hidrogênio (gravação em vidro.Obtenção e Propriedades do Iodo.

Realizado em 03 de dezembro de 2010

Professor: Hilton Rangel

Aluno: Francisco Flávio P. de Sousae-mail: [email protected]

Código: LQ0921018-21

São Luis - MA2010


1. OBJETIVOS

Utilizar o fluoreto de hidrogênio para fazer marcação em vidro;E obter e verificar algumas propriedades do Iodo.


2. INTRODUÇÃO

O fluoreto de hidrogênio é um ácido forte, altamente corrosivo, solúvel em água. Muito perigoso para a vida humana: a contaminação pode ser inicialmente imperceptível e os sintomas aparecerem horas depois, devido à reação com o cálcio dos ossos. Contato com cerca de 10% do corpo pode ser fatal, mesmo com tratamento imediato.

Produzido pela reação do mineral fluorita (fluoreto de cálcio) com ácido sulfúrico concentrado:

CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4

Essa reação resulta em uma mistura de vapores e o ácido fluorídrico é separado por destilação.

O ácido fluorídrico tem a capacidade de dissolver óxidos e, por isso, é usado para gravação em vidros (pois ataca materiais silicáticos), remoção de óxidos de silício na indústria de semicondutores, remoção de impurezas de óxidos em ácidos inoxidáveis, etc. Também usado na produção de compostos de flúor, como teflon e gases refrigerantes. Flúor gasoso é produzido pela eletrólise do ácido fluorídrico com bifluoreto de potássio.

Por isso o HF só deve ser armazenado em plásticos, sendo usado especialmente o polietileno e o teflon, e em raros casos usando recipientes metálicos (poucos metais são compativeis).

Iodo é um não metalque à temperatura ambiente encontra-se no estado sólido. É o menos reativo e o menos eletronegativo de todos os halogênios. É um oligoelemento, empregado principalmente na medicina, fotografia e como corante. Foi descoberto na França pelo químico Bernard Courtois em 1811 a partir de algas marinhas.

O iodo é um sólido negro e lustroso, com leve brilho metálico, que sublima em condições normais formando um gás de coloração violeta e odor irritante. Igual aos demais halogênios forma um grande número de compostos com outros elementos e apresenta certas características metálicas. A falta de iodo causa retardamento nas proclatinas.

É pouco solúvel em água, porém dissolve-se facilmente em clorofórmio, CHCl3, em tetracloreto de carbono, CCl4, ou em dissulfeto de carbono, CS2, produzindo soluções de coloração violeta. Em dissolução, na presença de amido dá uma coloração azul. Sua solubilidade em água aumenta se adicionarmos iodeto devido a formação do triodeto, I3

-.Pode apresentar vários estados de oxidação: -1, +1, +3, +5, +7. Uma

das funções conhecidas do iodo é como parte integrante dos hormônios tireóideos. A glândula tireóide fabrica os hormônios tiroxina e tri-iodotironina, que contém iodo. O déficit de iodo conduz ao Hipotiroidismo de que resultam o bócio e mixedema.

Também pode ser conhecido como desinfetante devido à sua fácil reatividade com elementos orgânicos proporcionada por sua alta eletronegatividade.


É o halogênio menos abundante, apresentando-se na crosta terrestre com uma concentração de 0,14 ppm, estando na água do mar numa abundância de 0,052 ppm.Pode ser obtido a partir dos iodetos, Iˉ, presentes na água do mar e nas algas. Ou a partir dos iodatos, IO3

ˉ existente nos nitratos de Chile, separando-os previamente destes.

IO3- + 5Iˉ + 6H+ → 3I2 + 3H2O

2Iˉ + Cl2 → I2 + 2Clˉ


3. MATERIAL E REAGENTES UTILIZADOS

3.1 MATERIAISEstilete;Vidro;Espátula; Papel de filtro; Parafina;Pipetas; Algodão;Estante para tubos de ensaio;Tubos de ensaio.

3.2 REAGENTESH2SO4, concentrado;Solução de HF, 30%;C2H5OH;CCl4;Querosene;Iodo;K2Cr2O7;KI;MnO2;

KMnO4.


4. TÉCNICA EMPREGADA

4.1 Preparo da solução de HF, 30%:

Pureza do HF: 40%.

30 mL de HF ------------- 100 mL.

x.0,4 ------------------------ 5 mL.

x = 30.5 mL 0,4.100 mL

x = 3,75 mL de HF (este foi o volume de HF usada na solução).

d = m → v = m → v = 2,2138 v d 1,84

4.2 Procedimento:

Parte I: Gravação do vidro.

Para este procedimento, fundiu-se a parafina e espalho-se uma fina camada da mesma sobre a superfície do vidro a ser gravado. Para fazer o desenho desejado, utilizou-se um estilete quente para facilitar a remoção da parafina solidificada. Em seguida, gotejou-se a solução de HF, 30%. Depois deixou-=se repousando por cerca de uma hora.

Parte II: Obtenção do iodo.

1. Em um tubo de ensaio, colocou-se 0,1 g de KI e 0,1 g de MnO2. Adicionou-se ao tubo de ensaio 3 gotas de H2SO4, concentrado. Observou-se a reação e depois se completou para 1 mL com água destilada;

2. Em um tubo de ensaio, colocou-se 0,1 g de KI e 0,1 g de KMnO4. Adicionou-se ao tubo de ensaio 3 gotas de H2SO4, concentrado. Observou-se a reação e depois se completou para 1 mL com água destilada;

3. Em um tubo de ensaio, colocou-se 0,1 g de KI e 0,1 g de K2Cr2O7. Adicionou-se ao tubo de ensaio 3 gotas de H2SO4, concentrado. Observou-se a reação e depois se completou para 1 mL com água destilada.


Parte III: Solubilidade do iodo.

1. Em um tubo de ensaio, colocou-se 0,05 g de iodo e adicionou-se 2 mL de água destilada. Agitou-se, observou-se e deixou-se em repouso;

2. Em um tubo de ensaio, colocou-se 0,05 g de iodo e adicionou-se 2 mL de C2H5OH. Agitou-se, observou-se e deixou-se em repouso;

3. Em um tubo de ensaio, colocou-se 0,05 g de iodo e adicionou-se 2 mL de querosene. Agitou-se, observou-se e deixou-se em repouso;

4. Em um tubo de ensaio, colocou-se 0,05 g de iodo e adicionou-se 2 mL de CCl4. Agitou-se, observou-se e deixou-se em repouso;

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES:

5.1 Resultado do item 4.2:

Parte I:

Nesta etapa, após aguardar o tempo indicado no roteiro, removeu-se o ácido com água e a parafina com água quente. Feito isso, pode-se observar o resultado esperado, que era a gravação do desenho no vidro, visto que o HF ataca a sílica componente do vidro, formando ácido fluorossilícico. A reação ocorrida pode ser representada pela seguinte equação:

SiO2 + 6HF → [SiF6]2ˉ + 2H⁺ + 2H2O

Parte II:

1. Primeiramente, ao misturar-se, em um tubo de ensaio, 0,1 g de KI mais 0,1 g de MnO2, e adicionar-se 3 gotas de H2SO4, concentrado, observou-se reação, caracterizando a liberação de gás. O gás liberado foi o I2. A água adicionada não solubilizou por completo a mistura. A reação é representada pela equação seguinte:

2KI(s) + MnO2(s) + 3H2SO4(c) → I2(g) + 2KHSO4(aq) + MnSO4(aq) + 2H2O(l)


2. Depois, ao misturar-se novamente, em outro tubo de ensaio, 0,1 de KI mais 0,1 g de KMnO4 e adicionar-se 3 gotas de H2SO4, concentrado, evidenciou-se a de gás. Novamente o gás liberado foi o I2. Ao adicionar-se água à mistura, esta se solubilizou. A reação é representada pela equação seguinte:

10KI(s) + 2KMnO4(s) + 14H2SO4(c) → 5I2(g) + 12KHSO4(aq) + 2MnSO4(aq) + 8H2O(l)

3. E, finalmente, quando se misturou 0,1 KI mais 0,1 de K2Cr2O7, e adicionou-se 3 gotas de H2SO4, concentrado, pode-se observar que outra vez a reação liberou gás, que por sua vez era o I2 novamente. A equação abaixo representa a reação:

4KI(s) + K2Cr2O7(s) + 6H2SO4(c) → 2I2(g) + 6KHSO4(aq) + 2CrO2(aq) + 3H2O(l)

Parte III:

1. Neste primeiro tubo de ensaio, contendo 0,05 g de iodo e 2 mL de água destilada. Após agitar-se, observou-se que a água praticamente não mudou sua coloração, pois, o iodo é pouco solúvel em água;

2. Neste segundo tubo de ensaio, contendo 0,05 g de iodo e 2 mL de C2H5OH. Após agitar-se, observou-se que a solução ficou com uma coloração castanha. Isto porque o iodo é solúvel em álcool etílico por causa do seu caráter apolar;

3. Neste terceiro tubo de ensaio, contendo 0,05 g de iodo e 2 mL de querosene. Após agitar-se, observou-se que a solução adquiriu uma coloração violeta. Esta coloração deve-se ao fato do iodo ser bartante solúvel neste solvente porque os dois são apolares;

4. E, por fim, neste quarto tubo de ensaio, contendo 0,05 g de iodo e 2 mL de CCl4. Após ser agitado, observou-se uma coloração violeta. Esta também deve-se à grande solubilidade do iodo neste solvente, pois ambos são apolares.


6. RESPOSTAS DO QUESTIONÁRIO

1. Qual a reação do ácido fluorídrico com o vidro ?

SiO2 + 6HF → [SiF6]2ˉ + 2H⁺ + 2H2O

2. O vidro também é atacado por hidróxidos ? Explique.R - Por hidróxidos fortes sim. O NaOH, por exemplo, reage com os silicatos que constituem o vidro formando silicatos solúveis.O pode ser: Vidro Alcalino – Facilmente atacado por ácidos e álcalis

Vidro borossilicato – Altamente resistente à corrosão por ácidos ou álcalis. Reage apenas com HF, H3PO4 ou com álcalis fortes e quentes

A resistência dos diferentes tipos de vidros ao ataque de várias substâncias químicas é extremamente dependente dos valores de pH e temperatura daquelas substâncias.

3. Explique o acondicionamento do flúor em recipientes metálicos, apesar de ser um oxidante forte.R – O flúor pode ser armazenado em recipientes metálicos desde que estes estejam revestidos de parafina, pois esta impede que o flúor ataque o metal já que este e muito eletronegativo e reagiria facilmente com o metal.

4. Escreva as reações de obtenção do iodo com os reagentes usados na prática. Calcule a massa de iodo produzida em cada reação.

2KI(s) + 2H2SO4(c) + MnO2(s) → I2(s) + MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + 2H2O(l)

M(KI) = 166 g/mol2 mol KI produz 1 mol I2

332 g KI -----1.(127.2)g de I2

0,1 g KI ----- x

x = 0,1.254/332, x = 0,076 g de iodo.

10KI(s) + 8H2SO4(c) + 2KMnO4 → 5I2(s) + 2MnSO4(aq) + 6K2SO4(aq) + 8H2O(l)


1660 g de KI ------ 5 (127.2) g de I2

0,1 g de KI --------- x

x = 0,1.5.254/1660, x = 0,076 g de iodo.


K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 3I2 + 7H2O


996 g KI ------ 3.(127.2) g de I2.

0,1 g KI ------- x

x = 0,01.3.254/996 x = 0,076 g de iodo.

5. Descreva a solubilidade do iodo nos diferentes solventes.R – Pouco solúvel em água, solúvel em C2H5OH, muito solúvel em querosene e tetracloreto de carbono. No segundo forma solução castanha e nos dois últimos, solução de cor violeta.

6. A solubilidade do iodo em água é limitada. Explique como se pode aumentar esta solubilidade.R – Sim. Porém sua solubilidade em água aumenta se adicionarmos iodeto devido a formação do triodeto, I3

ˉ.

7. O que uma tintura?R - Em medicina, uma tintura é um extrato alcoólico de, por exemplo, uma erva ou solução de uma substância não-volátil, como iodo e mercurocromo.

8. Comente a utilização da tintura de iodo.R - A tintura de iodo é uma solução de I2 e KI em álcool, em água ou numa mistura de ambos (por exemplo, 2 gramas de iodo e 2,4 gramas de KI em 100 mL de etanol), que tem propriedades antissépticas. É empregada como desinfetante da pele ou para a limpeza de ferimentos. Também pode ser usada para a desinfectar a água.

9. Comente as propriedades oxidantes do iodo.R - Em solução aquosa pode apresentar diferentes estados de oxidação: -1, +1, +3, +5, +7. Os mais representativos são o -1, nos iodetos, o +5 nos iodatos, e o +7, nos periodatos (oxidantes fortes).


7. CONCLUSÃO

Com a realização deste experimento pode-se concluir, que o fluoreto de hidrogênio é uma ácido muito forte e que pode causar sérios danos à saúde humana, caso entre em contato com a pele. E ele é um excelente produto para ser usado na gravação de vidros, visto que reage com a sílica que compõem os mesmos.

Quanto ao iodo, conclui-se que ele é muito importante para os seres humanos, porém, seu excesso é prejudicial. Que é menos reativo que os demais halogênios e que pode ser usado como antisséptico. Apresenta certas características metálicas e pode sublimar em condições ambientes normais.


REFERÊNCIAS

LEE, J. D. Química Inorgânica, não tão concisa. Tradução da 5ª edição inglesa/ TOMA, Henrique E. et all. – São Paulo: Edgard Blücher, 1999;

ATKINS, P.W.; SHRIVER, D.F. Química Inorgânica; tradução da 3ª edição inglesa/B. Gomes Maria Aparecida, Faria Roberto De Barros: Bookman, 2003;

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