ARNALDO GOMES DE OLIVEIRA JUNIOR

LUCAS OLIVEIRA DA SILVA

Estudo de íons em solução aquosa e evidências de reações químicas.

Campinas – SPMarço 2014

Arnaldo Gomes de Oliveira JuniorLucas Oliveira da Silva

Estudo de íons em solução aquosa e evidências de reações químicas.

Relatório da aula prática de QG109 realizada em 28 de março de 2014. Curso de Química - Integral

Campinas – SP2014

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RESUMO

O conhecimento dos mecanismos pelos quais ocorrem as reações químicas e a

correta interpretação de suas evidências constituem a base sólida sobre a qual um bom

profissional da química deve se apoiar. A interpretação desse conhecimento é o

princípio fundamental da Química Analítica Qualitativa, que procura através do estudo

das reações, possibilitar a identificação da presença de compostos em amostras com as

mais variadas aplicações: desde a identificação de componentes de uma amostra (um

subproduto desconhecido produzido em determinada reação, uma evidência presente em

uma cena de crime), até a detecção de poluentes e contaminantes em determinado

ecossistema. Para tanto, foi realizado um experimento com o intuito de observar as

evidências que apontam para a ocorrência de tais reações. O experimento consistiu na

identificação de nove soluções numeradas, que foram combinadas duas a duas. A

avaliação dos efeitos dessa combinação serviu de base para caracterização de cada uma

delas. Por fim, uma amostra desconhecida (Amostra C) foi combinada separadamente

com as nove soluções, agora já identificadas, e procedeu-se a análise da composição da

mesma. Os resultados devidamente tabelados foram comparados com as informações

presentes na literatura e cada solução rotulada.

Palavras-chave: evidências; reações; análise; qualitativa; precipitação.

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SUMÁRIO

LISTA DE TABELAS 5

1 INTRODUÇÃO 6

2 EXPERIMENTO 1 7

2.1 Materiais 7

2.1.1 Vidraria 7

2.1.2 Reagentes 7

2.1.3 Outros Materiais 7

2.2 Procedimento 7

3 EXPERIMENTO 2 8

3.1 Materiais 8

3.1.1 Vidraria 8

3.1.2 Reagentes 8

3.1.3 Outros Materiais 8

3.2 Procedimento 8

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 9

4.1 Experimento 1 9

4.2 Experimento 2 10

4.3 Reações 10

4.3.1 A Solução Nº 1 10

4.3.2 A Solução Nº 2 12

4.3.3 A Solução Nº 3 12

4.3.4 A Solução Nº 4 13

4.3.5 A Solução Nº 5 13

4.3.6 A Solução Nº 6 13

4.3.7 A Solução Nº 7 13

4.3.8 A Solução Nº 8 14

4.3.9 A Solução Nº 9 14

4.3.10 A Amostra C 14

5 CONCLUSÃO 15

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 16

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Mudanças observadas durante a execução do experimento 1 9

Tabela 2 – Mudanças observadas durante a execução do experimento 2 10

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1 INTRODUÇÃO

A Química Analítica Qualitativa possui como princípio fundamental o

conhecimento dos mecanismos pelos quais ocorrem as reações químicas e a correta

interpretação de suas evidências, procurando através do estudo das reações, possibilitar

a identificação da presença de compostos em amostras com as mais variadas aplicações:

desde a identificação de componentes de uma amostra (um subproduto desconhecido

produzido em determinada reação, uma evidência presente em uma cena de crime), até a

detecção de poluentes e contaminantes em determinado ecossistema.

É uma área, portanto, de suma importância para a química, uma vez que a

análise qualitativa precede, em muitos casos, outros tipos de análise, como a análise

quantitativa, a análise instrumental, entre outras.

As peculiaridade envolvendo determinadas reações nos possibilitam, além de

identificar as espécies químicas envolvidas, observar as evidências que nos permitem

concluir a ocorrência (ou não) de reação química no meio. Tal conhecimento é de suma

importância durante toda a formação em química e deve, portanto, ser fixado logo em

seus primeiros momentos.

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2 EXPERIMENTO 1

2.1 Objetivo

Identificar os componentes de nove diferentes soluções aquosas através da observação das reações ocorridas quando as soluções são combinadas duas a duas.

2.2 Materiais

2.2.1 Vidraria

Tubos de ensaioPipetas de Pasteur

2.2.2 Reagentes

Solução Nº 1Solução Nº 2Solução Nº 3

Solução Nº 4Solução Nº 5Solução Nº 6

Solução Nº 7Solução Nº 8Solução Nº 9

2.2.3 Outros Materiais

Pipetas de Pasteur;Papel Absorvente;Pisseta;

Suporte para tubos de ensaio;Cepilho;

2.3 Procedimento

Após a devida limpeza dos tubos de ensaio com detergente, água destilada, adicionou-se a oito tubos de ensaio 1 mL da solução Nº 1 em cada tubo. Em seguida, alíquotas de 1 mL de cada uma das soluções restantes (Nº 2 à 9) foram adicionadas aos tubos contendo a solução Nº 1. Observou-se a ocorrência ou não de mudança no aspecto das soluções, anotando-se os resultados (Tabela 1). Repetiu-se o processo para a solução Nº 2, e assim sucessivamente até que todas as soluções fossem combinadas, duas a duas, e os resultados obtidos fossem tabelados.

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3 EXPERIMENTO 2

3.1 ObjetivoIdentificar o componente de uma solução aquosa desconhecida comparando as

conclusões deste experimento com as obtidas no experimento 1.

3.2 Materiais

3.2.1 Vidraria

Tubos de ensaioPipeta de Pasteur

3.2.2 Reagentes

Solução Nº 1Solução Nº 2Solução Nº 3

Solução Nº 4Solução Nº 5Solução Nº 6

Solução Nº 7Solução Nº 8Solução Nº 9

Solução desconhecida (Amostra C)

3.2.3 Outros Materiais

Pipetas de Pasteur;Papel Absorvente;

Suporte para tubos de ensaio; Cepilho;

Pisseta;

3.3 Procedimento

Após a devida limpeza dos tubos de ensaio com detergente, água destilada, adicionou-se a nove tubos de ensaio 1 mL da solução desconhecida (Amostra C) em cada tubo. Em seguida, alíquotas de 1 mL de cada uma das soluções restantes (Nº 1 à 9) foram adicionadas aos tubos contendo a Amostra C. Observou-se a ocorrência ou não de mudança no aspecto das soluções, anotando-se os resultados (Tabela 2). Os resultados obtidos fossem tabelados e comparados com os do experimento 1.

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4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

As nove soluções utilizadas nos experimentos 1 e 2 correspondiam às seguintes soluções:

Brometo de Potássio (KBr);

Hidróxido de Sódio (NaOH);

Nitrato de Prata (AgNO3);

Ácido Sulfúrico (H2SO4);

Cloreto de Bário (BaCl2);

Nitrito de Sódio (NaNO2);

Sulfito de Sódio (Na2SO3);

Tiossulfato de Sódio (Na2S2O3);

Ácido Clorídrico (HCl);

A amostra desconhecida (Amostra C) correspondia a uma das soluções supracitadas.

4.1 Experimento 1

Tabela 1 – Mudanças observadas durante a execução do experimento 1

9

4.2 Experimento 2

Tabela 2 – Mudanças observadas durante a execução do experimento 2.

4.3 Reações

A partir da observação experimental e consulta em literatura específica, foram encontradas as seguintes reações que explicam as mudanças observadas.

4.3.1 Solução Nº 1

Através da análise das reações químicas, inferiu-se que a referida solução possui como principal constituinte nitrato de prata (AgNO3).

2 AgNO3 + BaCl2 2 AgCl↴ + Ba(NO3)2

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AgNO3 + HCl AgCl↴ + HNO3

Ambas as reações acima dão origem a um precipitado branco, floculento, insolúvel em água e nos ácidos, que ao ser exposto luz torna-se cinzento-violeta e enegrece por decompor-se (AgNO3).

AgNO3 + NaNO2 AgNO2↴ + NaNO3

A reação com nitrito de sódio dá origem a um precipitado branco cristalino de nitrito de prata (AgNO2).

AgNO3 + KBr AgBr↴ + KNO3

A reação com brometo de potássio dá origem a um precipitado floculento, amarelo-pálido de brometo de prata (AgBr).

2 AgNO3 + Na2S2O3 < Ag2S2O3↴ > + 2 NaNO3

A reação com tiossulfato de sódio dá origem a um precipitado branco e instável, que amarela, torna-se castanho e enegrece (formação de sulfeto de prata, em contato com água), em soluções com íons Ag+ em excesso.

2 AgNO3 +2 NaOH Ag2O↴ + 2 NaNO3 +H2O

A reação com hidróxido de sódio dá origem a um precipitado castanho de óxido de prata, formado a partir da decomposição do hidróxido de prata instável.

2 AgNO3 + Na2SO3 Ag2SO3↴ + 2 NaNO3

A reação com sulfito de sódio forma um precipitado branco de sulfito de prata (Ag2SO3) após alguns instantes.

2 AgNO3 + H2SO4 Ag2SO4↴ + 2 HNO3

A adição de ácido sulfúrico forma um precipitado branco, cristalino, em soluções aquosas concentradas de sulfatos; em soluções diluídas, não há precipitado, pois o sulfato de prata e bastante solúvel na água.

4.3.2 A Solução Nº 2

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Através da análise das reações químicas, inferiu-se que a referida solução possui como principal constituinte cloreto de bário (BaCl2).

BaCl2 + 2 NaNO2 Ba(NO2)2↴ + 2 NaCl

A reação do cloreto de bário com nitrito de sódio forma um precipitado de nitrito de bário, que provoca uma turvação branca na solução.

BaCl2 + Na2S2O3 BaS2O3↴ + 2 NaCl

A reação com tiossulfato de sódio resulta no aparecimento de um precipitado branco de tiossulfato de bário (BaS2O3).

BaCl2 + 2 NaOH Ba(OH)2 + 2 NaCl

A reação com hidróxido de sódio forma hidróxido de bário, que por ser pouco solúvel em água à temperatura ambiente, provoca uma turvação esbranquiçada na solução.

BaCl2 + Na2SO3 BaSO3 ↴ + 2 NaCl

A reação com sulfito de sódio forma um precipitado branco (solúvel em ácidos com liberação de dióxido de enxofre) de sulfito de bário (BaSO3).

BaCl2 + H2SO4 BaSO4↴ + 2 HCl

Reação com ácido sulfúrico forma um precipitado branco, insolúvel em ácidos, de sulfato de bário (BaSO4).

4.3.3 A Solução Nº 3

Através da análise das reações químicas, inferiu-se que a referida solução possui como principal constituinte ácido clorídrico (HCl).

HCl + NaNO2 <HNO2> + NaCl

A reação com nitrito de sódio liberou um gás de cor castanho-avermelhada, devido à formação de dióxido de nitrogênio gasoso, por decomposição do ácido nitroso.

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2 HCl + Na2S2O3 <H2S2O3> + 2 NaCl

Na reação com tiossulfato de sódio, observou-se a liberação de dióxido de enxofre (identificado pelo forte odor) e produção de enxofre (turvação de solução), produzidos por decomposição do ácido tiossulfúrico (H2S2O3).

HCl + NaOH NaCl + H2O

A reação com hidróxido de sódio produziu cloreto de sódio, que é muito solúvel em água à temperatura ambiente. É uma reação exotérmica.

2 HCl + Na2SO3 <H2SO3> + 2 NaCl

Na reação com sulfito de sódio, observou-se liberação de gás e odor característico de compostos de enxofre, devido à liberação de SO2 a partir da decomposição do ácido sulfuroso.

4.3.4 A Solução Nº 4

Através da análise das reações químicas, inferiu-se que a referida solução possui como principal constituinte nitrito de sódio (NaNO2). As reações com este composto estão representadas nos itens 4.3.1, 4.3.2, 4.3.3 e 4.3.9.

4.3.5 A Solução Nº 5

Através da análise das reações químicas, inferiu-se que a referida solução possui como principal constituinte brometo de potássio (KBr). Reação representada em 4.3.1.

4.3.6 A Solução Nº 6

Através da análise das reações químicas, inferiu-se que a referida solução possui como principal constituinte tiossulfato de sódio (Na2S2O3). Reações representadas em 4.3.1, 4.3.2, 4.3.3 e 4.3.9.

4.3.7 A Solução Nº 7

Através da análise das reações químicas, inferiu-se que a referida solução possui como principal constituinte hidróxido de sódio (NaOH). Reações representadas em 4.3.1, 4.3.2 e 4.3.3.

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4.3.8 A Solução Nº 8

Através da análise das reações químicas, inferiu-se que a referida solução possui como principal constituinte sulfito de sódio (NaSO3). Reações representadas em 4.3.1, 4.3.2, 4.3.3 e 4.3.9.

4.3.9 A Solução Nº 9

Através da análise das reações químicas, inferiu-se que a referida solução possui como principal constituinte ácido sulfúrico (H2SO4).

H2SO4 + Na2SO3 <H2SO3> + Na2SO4

A reação com sulfito de sódio liberou uma pequena quantidade de gás com odor característico dos compostos de enxofre, devido à liberação de dióxido de enxofre a partir da decomposição do ácido sulfuroso.

H2SO4 + Na2S2O3 <H2S2O3> + Na2SO4

Observou-se que, na reação com tiossulfato de sódio, houve liberação de dióxido de enxofre (reconhecido por seu odor característico) e produção de enxofre (turvação de solução), produzidos por decomposição do ácido tiossulfúrico.

H2SO4 + 2 NaNO2 2 <HNO2> + Na2SO4

Na reação com nitrito de sódio, observou-se a liberação de um gás de cor castanho-avermelhada, devido à formação de dióxido de nitrogênio gasoso, por decomposição do ácido nitroso.

H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O

A reação com hidróxido de sódio produziu sulfato de sódio, que é solúvel em água à temperatura ambiente. É uma reação exotérmica.

4.3.10 A Amostra C

Através da análise das reações químicas, inferiu-se que a referida solução possui a mesma composição da solução Nº 6, possuindo portanto, como principal constituinte tiossulfato de sódio (Na2S2O3).

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5 CONCLUSÃO

A realização de um experimento deste tipo, com quantidade razoável de

amostras e a partir da observação de resultados, evidências de reações químicas, análise

e organização das conclusões tiradas e consulta à literatura, é possível identificar

reagentes (ao menos em solução aquosa) com eficiência. As publicações de química

analítica qualitativa oferecem um amplo campo de trabalho em que se basear e

permitem ao aluno, um melhor compreensão do processo de identificação e

caracterização de substâncias.

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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. BROWN, T. L.; LeMAY Jr., H. E.; BURSTEN, B. E.; Química, a Ciência

Central, trad. 9ª ed. Editora Pearson Prentice Hall, São Paulo, 2005.

2. VOGEL, A. I.; Química Analítica Qualitativa, trad. 5ª ed. Editora Mestre Jou,

São Paulo, 1981.

3. ALEXÉEV, V.; Análise Qualitativa. Edições Lopes da Silva, Porto, 1982.

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