Prática 01 Reações e equações químicas

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE QUÍMICA DQMC Disciplina: Química Geral Experimental QEX0002 Prática 01 Reações e equações químicas 1. Introdução Todo fenômeno químico é uma reação química. Reações químicas entre substâncias resultam na formação de novas substâncias com propriedades físicas diferentes tais como cor, solubilidade, ponto de fusão e ebulição, etc. Tais mudanças químicas podem ser observadas pela alteração temperatura do meio reacional, emissão de luz, efervescência (produção de produtos gasosos) ou ainda formação de uma substância insolúvel (precipitação). Uma reação química é comumente apresentada da seguinte maneira: No primeiro membro (à esquerda), indicamos as substâncias que vão interagir e sofrer a transformação. Cada espécie, caso exista mais que uma, estará separada da outra pelo sinal +. A este conjunto damos o nome de reagentes; No segundo membro (à direita), indicamos as substâncias que são resultado da interação entre os reagentes. Assim como nos reagentes, cada espécie, caso exista mais que uma, estará separada da outra pelo sinal +. A este conjunto damos o nome de produtos; Entre os reagentes e os produtos colocamos uma seta apontando o sentido do curso da reação, dos reagentes em direção aos produtos. Esta seta indica transformação. A reação química a seguir exemplifica as definições expostas acima: HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) (1) A leitura da reação química será: Ácido clorídrico reage com hidróxido de sódio para formar cloreto de sódio e água. Considerando a maneira que a reação química (1) acima foi ilustrada, temos então uma equação química. Esta idéia é proveniente a Lei de conservação das massas proposta por Lavoisier ( ), ou seja, o mesmo número de átomos que estão presente nos reagentes deverá estar presente nos produtos. Desta forma, balancear uma equação significa seguir a lei de conservação das massas. Para fazer o balanceamento de uma equação química, os passos são os seguintes: a) Escrever corretamente as fórmulas de cada substância da reação. Uma vez escrita à fórmula correta, não se deve alterar seus índices, pois isso invalidaria a fórmula.

2 b) Balancear a equação mudando somente os coeficientes. O mesmo número de átomos de cada elemento deve aparecer em ambos os lados da equação. O coeficiente se refere a todos os átomos da fórmula. Os métodos mais empregados para este procedimento são o balanceamento por tentativas ou, no caso de reações onde substâncias tem seu número de oxidação alterado, por oxirredução. Outro detalhe importante presente na equação (1) é que junto a cada substância podemos ter a descrição do estado físico em que a mesma se encontra no inicio e ao final da reação química estudada. As abreviaturas mais comuns encontradas para tal são: (aq) Indica meio aquoso (s) - sólido (l) líquido (g) - gasoso (solv) algum solvente específico Em muitos casos, informações extras podem ser fornecidas ao leitor para alguma especificidade inerente a reação química em questão. Os símbolos mais comumente encontrados são: Δ indica que a reação deverá ser aquecida; indica que deverá ser utilizada uma descarga elétrica; λ indica que deverá ser radiação eletromagnética em um comprimento de onda específico deverá ser incida na reação; cat. indica a necessidade da presença de um catalisador; empregadas: Outro ponto fundamental na escrita e interpretação de equações químicas são os tipos de setas ou Seta simples Seta curva Semi-seta Seta dupla Dupla semi-seta Seta cortada Seta para cima Seta para baixo Indica o sentido de uma reação química: reagentes produtos; Comumente utilizada na descrição de mecanismos de reações e ciclos metabólicos como o clico de Krebs (respiração celular). Também empregada da descrição de mecanismos de reação. Particularmente, a semi-seta indica a transferência e um único elétrons e não de um par eletrônico. Comumente empregada quando são representadas formas canônicas de ressonância; Empregada em equações químicas que atingiram o equilíbrio; Indica que a reação não ocorrerá em uma dada condição; Indica que há formação de um produto gasoso; Indica que há formação de um precipitado;

3 1.1 Classificação das reações químicas As reações químicas podem ser classificadas segundo o modo de associação dos reagentes e produtos envolvidos. 1. Reação de síntese ou adição: Moléculas de reagente são unidas onde um único produto é formado; 2. Reação de análise ou decomposição: Um único reagente se decompõe em dois ou mais produtos. 3. Reação de simples troca ou deslocamento: Um reagente independente entra no lugar de outro já associado deixando-o isolado. 4. Reação de dupla troca: Ocorrem quando dois íons positivos e negativos de um composto trocam de lugar com íons de outro composto, nos seguintes casos: a) quando se forma um produto insolúvel; b) quando se forma um produto iônico e um molecular, ou seja, pouco ionizado, ou c) quando se forma um produto gasoso. A + B C AB A + B A + BC AC + B AB + CD AC + BD 2. Objetivos Realizar algumas reações químicas teste, identificando os produtos formados e escrevendo as respectivas equações químicas devidamente balanceadas envolvidas. Classificar estas reações estudadas segundo os grupos apresentados na parte introdutória. 3. Pré-laboratório a) Utilizando a simbologia adequada escreva as seguintes equações químicas em função das informações fornecidas: (i) Ácido clorídrico reage com hidróxido de magnésio formando cloreto de magnésio e água. (ii) Ácido fosfórico reage hidróxido de cálcio para formar fosfato de cálcio e água. (iii) Carbonato de bário e sulfato de potássio reagem para formar sulfato de bário e carbonato de potássio. (iv) Nitrato de alumínio reage com hidróxido de sódio para formar hidróxido de alumínio e nitrato de sódio.

4 b) Faça a leitura das seguintes equações químicas: FeCl 3 + 3KOH Fe(OH) 3 + 3KCl Pb 3 O 4 + 4H 2 O 2Pb(OH) 2 + Pb(OH) 4 Ca(HCO 3 ) 2 CaO + H2 O + CO 2 F 2 + 2NaCl 2NaF + Cl 2 c) Para cada caso, utilize as setas adequadas: d) Dê dois exemplos de reação de síntese, decomposição, simples troca e dupla troca. e) Escreva e classifique a reação entre o cloreto de sódio e o nitrato de prata. f) A pirita é um mineral encontrado em quantidades apreciáveis aqui no Brasil, sendo uma das formas mais comum de presença de enxofre no carvão mineral. Qual poluente é gerado com a queima deste mineral? Escreva a reação devidamente balanceada correspondente ao processo. g) Como é classificada a reação entre sulfato de cobre e alumínio metálico? Escreva a reação. 4. Materiais e Métodos 4.1 Materiais Tenaz e pinça 07 Tubos de ensaio 01 béquer de 25 ml 02 Béqueres de 50 ml 4.2 Reagentes Sulfato de zinco 0,25 mol L -1 Sulfato de cobre 0,25 mol L -1 Sulfato de sódio 0,10 mol L -1 Nitrato de prata 0,10 mol L -1 Ácido clorídrico 1,0 mol L -1 Hidróxido de sódio 1,0 mol L -1 Nitrato de bário 0,1 mol L -1 Carbonato de sódio 1,0 mol L -1 Peróxido de hidrogênio 3% Zinco metálico Tiras de magnésio Dióxido de manganês

5 4.3 Procedimento Experimental Experimento 1. (Demonstrativo): Usando uma tenaz, tome um pequeno pedaço de magnésio metálico (cerca de 1,0 cm) e o posicione em uma chama por alguns segundos. Observe atentamente e anote o ocorrido. Experimento 2. Coloque 10 ml de peróxido de hidrogênio 3% num Becker de 25 ml. Adicione uma pequena quantidade (ponta de espátula) de MnO 2. Observe atentamente e anote o ocorrido. Experimentos 3-9: Testes em tubos de ensaio Tubo 1 Zinco metálico + 1,0 ml de sulfato de cobre 0,25 mol L -1 Tubo 2 Cobre metálico + l,0 ml de sulfato de zinco 0,25 mol L -1 Tubo 3 Magnésio metálico + 1,0 ml de nitrato de prata 0,10 mol L -1 Tubo 4 Magnésio metálico + 1,0 ml de ácido clorídrico 1,0 mol L -1 Tubo 5 Cobre metálico + 1,0 ml de ácido clorídrico 1,0 mol L -1 Tubo 6 1,0 ml de nitrato de bário 0,10 mol L ,0 ml de sulfato de sódio 0,1 mol L -1 Tubo 7 1,0 ml de ácido clorídrico 1,0 mol L ,0 ml de carbonato de sódio 1,0 mol L -1 Experimento 10. Em um béquer de 50 ml adicione 20 ml de ácido clorídrico 1,0 mol L -1. Anote a temperatura desta solução com o auxílio de um termômetro. À esta solução, adicione 20 ml de hidróxido de sódio 1,0 mol L -1 e observe quaisquer mudanças de temperatura. Observe atentamente e anote o ocorrido. 5. Resultados e Questionário Com base nas observações feitas responda as seguintes questões: a) Descreva com suas palavras o que ocorreu durante os experimentos 1 e 2 e equacione quimicamente cada caso. Qual a classificação de cada uma destas reações? b) Qual a função do dióxido de manganês utilizado no experimento 2? c) Para os experimentos 3-9 descreva com suas palavras o que foi observado e equacione quimicamente cada caso. Qual a classificação de cada uma destas reações? d) Compare as reações químicas ocorridas nos tubos 4 e 5. Há, neste caso diferença de reatividade? e) Qual a razão de utilizarmos um termômetro durante o experimento 10? f) Proponha uma reação de síntese para o óxido de cobre(2+) e para o óxido de cobre(1+).