Estudo das reações. Pércio Augusto Mardini Farias. Este documento tem nível de compartilhamento de acordo com a licença 3.0 do Creative Commons.

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1 Pércio Augusto Mardini Farias Este documento tem nível de compartilhamento de acordo com a licença 3.0 do Creative Commons.

2 Introdução O que é uma reação química? Desde o começo do curso tivemos oportunidade de observar vários tipos de transformações, uma das quais era uma mudança de fase. Quando esse tipo de transformação ocorre, a fórmula empírica da substância não é alterada. Por exemplo, o gelo que é água sólida funde-se formando água líquida, e esta se evapora dando origem a água gasosa ( H 2 O(s) H 2 O(l) H 2 O(g) ). Por outro lado, numa transformação química, os átomos se rearranjam formando substâncias que têm fórmulas empíricas diferentes das fórmulas dos reagentes. Ambos os tipos de transformação envolvem modificações na atração (ligação) entre os átomos ou entre os grupos de átomos chamados moléculas. Como saberemos se ocorreu ou não uma transformação química? Por exemplo, durante a queima de uma vela, ocorre uma transformação química porque os produtos da combustão (água, dióxido de carbono, etc.) têm propriedades diferentes das dos reagentes (a substância da vela e o oxigênio do ar). O aparecimento de uma nova substância com propriedades diferentes é um indício de que ocorreu uma reação química. Como evidência das transformações que ocorrem durante as reações, podemos observar mudanças de cor, formação de gases ou produtos com outras solubilidades. Outro indício é a quantidade de energia envolvida. A energia associada a uma mudança de fase (calor de solidificação) é muito menor que a energia associada a uma transformação química (combustão). Uma reação química na qual energia é liberada é chamada exotérmica e uma reação química na qual energia é absorvida é chamada endotérmica. Isto não significa que todo o processo em que há liberação ou absorção de energia evidencia uma reação química. Outros fenômenos que acompanham as reações Além de procurar evidências de que ocorreram transformações químicas, você deve procurar observar outros fenômenos que acompanham as reações: As velocidades de reações são afetadas por variáveis tais como concentrações de reagentes, temperatura e a presença de catalisadores. Os químicos usam dados de velocidade para propor um mecanismo ou etapas (passos) pelo qual as reações tomam lugar. Mas como podemos entender estes mecanismos de reações? Quais controles e previsões devemos adotar? Até onde a reação se processa? A reação continua até que a maior parte dos reagentes seja consumida? Uma vez formado os produtos, como se comporta a velocidade deles? Não esqueça que o equilíbrio da reação ocorrerá quando a. 1.

3 velocidade de formação dos produtos for igual à velocidade de formação dos reagentes. Entre nesse mundo das reações, realizando as experiências a seguir. Experiências Nestas experiências você misturará certas substâncias, tendo presentes os indícios e as características que devem ser observadas nas reações químicas. Nestas experiências, as quantidades devem ser estimadas. Marque os níveis correspondentes a 1, 2, 3, 4 e 5 ml no tubo de ensaio que você vai usar (13 x 100 mm). A Figura 1 é um desenho natural desse tubo de ensaio. Anote todas as suas observações que incluem informações sobre os reagentes e suas características, e observações e ocorrências de cada reação. Experiência Parte I a) Coloque em um tubo de ensaio (Figura 1) 5 ml de água e vá acrescentando de uma a uma, 15 gotas de solução 18M de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) (Figura 2). Anote suas observações. Atenção: adicione sempre ácido concentrado à água, nunca acrescente água ao ácido concentrado. Guarde o ácido diluído (2M aproximadamente) para usá-lo nas partes II b) e III a). Coloque nas estantes do tipo da Figura 3. b) Coloque em um tubo de ensaio 5 ml de água e acrescente 3 pequenos fragmentos de hidróxido de sódio sólido, NaOH(s) (Figura 4). Não pegue com seus dedos esses fragmentos. Adapte uma rolha ao tubo de ensaio e agite-o cuidadosamente. Anote suas observações. Guarde a solução para usar na parte II a). c) Coloque em um tubo de ensaio 1g de cloreto de amônio sólido, NH 4 Cl(s), e acrescente 5mL de água. Arrolhe o tubo e agite-o cuidadosamente. Anote suas observações. d) Repita a etapa c), preparando uma solução com 1g de acetato de sódio, NaCH 3 COO(s). Experiência Parte I Imagens. 2.

4 Experiência Parte II a) Adicione a 5 ml de água cerca de 1 ml da solução de hidróxido de sódio preparada na parte I b). Acrescente algumas gotas de uma solução de fenolftaleína (solução indicadora). b) Repita o teste da etapa a), mas usando no lugar do hidróxido de sódio, 1 ml da solução de ácido sulfúrico preparada na parte I a). c) Coloque em um tubo de ensaio uma pequena quantidade (cerca de ¼ de ml) de sulfito de sódio sólido, Na 2 SO 3. Acrescente, cautelosamente, cerca de 3 ml de ácido clorídrico diluído, HCl 6M - (Figura 5). d) Coloque em um tubo de ensaio cerca de 5mL de uma solução 0,1M de sulfato ferroso acidificada, FeSO 4. Acrescente, gota a gota, 10 gotas de uma solução 0,1M de permanganato de potássio, KMnO 4, agitando o tubo de ensaio depois de cada gota. Observe o descoramento do permanganato até o momento em que este fique em excesso. Explique (Figura 6). e) Acrescente 1 ml de solução 0,1M de cloreto de sódio, NaCl à 1 ml de uma solução 0,1M de brometo de potássio, KBr. f) Coloque em um tubo de ensaio cerca de ½ ml de dióxido de chumbo em pó, PbO 2. Aqueça sobre um bico de Bunsen (Figura 7) e anote todas as modificações. Acenda um palito bem fino de madeira, sopre-o e, rapidamente jogue-o dentro do tubo de ensaio enquanto sua ponta ainda estiver em brasa. Como você explica o resultado? Cuidado, deixe o tubo de ensaio esfriar adequadamente. Experiência Parte II Imagens. 3.

5 Experiência Parte III a) Prepare quatro tubos de ensaio, cada um contendo 5 ml de solução 0,1M de oxalato de sódio, Na 2 C 2 O 4. Acidifique-os acrescentando a cada um deles cerca de 1 ml (20 gotas) de solução 2M de H 2 SO 4 (preparada na parte I a) ). 1. Coloque dois tubos de ensaio em um banho de água quente 40 a 50 C de maneira que ambos fiquem a mesma temperatura. Acrescente a um deles 5 gotas de solução 0,1M de sulfato manganoso, MnSO 4 e, a seguir, 2 gotas de solução 0,1M de KMnO 4 a cada um dos tubos. Agiteos para misturar e anote o tempo de reação para que ambos atinjam os mesmos produtos finais. (Figura 8) 2. A um dos outros dois tubos de ensaio, à temperatura ambiente, acrescente 5 gotas de solução 0,1M de sulfato manganoso, MnSO 4. Aos dois tubos de ensaio acrescente 2 gotas de solução 0,1M de KMnO 4. Agite os tubos de ensaio para misturar, e compare os tempos de reação. b) Numere cinco tubos de ensaio de 1 a 5 e coloque em cada um deles o seguinte: Em cada tubo coloque um pequeno fragmento de carbonato de cálcio, CaCO 3 (s). Anote as velocidades de reação observadas. Experiência Parte III Imagens. 4.