Relatório de Prática de Ensino de Química

Transcrição

1 Relatório de Prática de Ensino de Química Aluna: Renata Alves da Silva Disciplina: Química Geral (QFL0605) Docentes: Denise Freitas Siqueira Petri Ana Maria da Costa Ferreira Introdução Com o intuito de propor um experimento aos alunos do curso de Física, que envolvesse um tema incluído no programa da disciplina, foi realizado o experimento do Bafômetro, pois além de se tratar de um tema atual, que desperte interesse dos alunos, envolve princípios de reações de óxido redução. Um dos primeiros bafômetros usados comercialmente, cujo princípio continua ainda a ser empregado nos dias de hoje, foi desenvolvido por R. F. Borkenstein em 1958, e operava usando um método calorimétrico de análise. De acordo com a concepção de Borkenstein, o ar soprado pelo suspeito é bombeado em uma solução de dicromato de potássio fortemente acidulada com ácido sulfúrico e o etanol introduzido na solução reage com os íons dicromato, produzindo acetaldeído e íons Cr(III). Conforme o etanol reage, há uma mudança da coloração laranja característica desta solução para um tom esverdeado, característico dos íons Cr(III). Na prática, para que seja possível quantificar o etanol contido no ar soprado pelo suspeito, devem-se observar alguns cuidados. O primeiro deles diz respeito ao ar amostrado, que deve corresponder ao ar alveolar dos pulmões, que se encontra em equilíbrio com o sangue envolvido no transporte de gases do metabolismo humano. Assim, o ar soprado através do tubo deve preencher primeiro um amostrador, do tipo pistão, que introduz no sistema somente a última parte do sopro do suspeito, formada pelo ar alveolar.

2 A reação envolvida Do ponto de vista da química orgânica, álcoois podem ser oxidados a aldeídos, cetonas ou ácidos carboxílicos usando-se agentes oxidante. O produto final e a velocidade da reação dependem da estrutura do álcool de partida e do poder de oxidação do oxidante utilizado. Um exemplo de agente oxidante forte, muito empregado nestas reações é o Cr(VI), que pode ser encontrado em diversas formas químicas. Entre estas podem ser citados o trióxido de cromo, o íon cromato e o íon dicromato. A reação de oxidação de um álcool primário, como o etanol, com íons dicromato, envolve pelo menos duas etapas. Na primeira etapa, o etanol introduzido na solução reage com os íons dicromato produzindo um aldeído, que neste caso é o acetaldeído (eq. 1). Na segunda etapa, como o aldeído produzido também é susceptível à oxidação, o acetaldeído é consumido, produzindo ácido acético, com a correspondente redução dos íons Cr(VI) para íons Cr(III) (eq. 2). A reação entre o etanol e os íons dicromato pode ser descrita de forma global como mostrado na equação 3: (Equação 1) (Equação 2) (Equação 3)

3 Embora vários mecanismos tenham sido propostos para tentar explicar como o íon dicromato oxida álcoois, o mecanismo mais aceito é o que foi proposto em 1949, por F.H. Weistheimer. Em solução ácida, um íon dicromato formaria duas moléculas de ácido crômico, segundo o equilíbrio: (Equação 4) A próxima etapa, rápida e reversível, envolveria a formação de um éster do íon cromato com o álcool, (Equação 5) e finalmente, na etapa lenta da reação, ocorreria a quebra de uma ligação C-H. (Equação 6) Cr no estado de oxidação VI Cr no estado de oxidação IV O H 2 CrO 3 formado seria então reduzido a Cr 3+ através de interações com outros íons cromo, em diversos estados de oxidação, e por reação com outras moléculas de álcool, numa série de reações rápidas.

4 Construindo o bafômetro Objetivo: Este experimento descreve a construção de um bafômetro simples que pode ser usado para analisar qualitativamente os teores relativos de álcool. Material: - 2 balões de aniversário; - 2 pedaços de tubo de plástico transparente (com diâmetro externo de aproximadamente 1 cm); - Giz escolar branco; - 2 rolhas para tampar os tubos; -Algodão; - Dicromato de potássio; - Ácido clorídrico concentrado ou à 20% (não precisará fazer a diluição mostrada a seguir se usar o ácido à 20%); - Etanol. Montagem: Quebrou-se o giz em pedaços pequenos, evitando que o pó de giz se misture aos fragmentos. Os fragmentos de giz foram colocados em um recipiente e em seguida molhados com solução ácida de dicromato de potássio, de maneira a ficarem úmidos, mas não encharcados; (solução ácida de dicromato de potássio: a 40mL de água adicionou-se lentamente 10mL de ácido sulfúrico comercial concentrado e 1g de dicromato de potássio, agitou o sistema até que a solução ficasse homogênea). Com o auxílio de uma espátula, os fragmentos de giz foram misturados na solução até que o material adquiriu uma coloração homogênea. Foi colocado um chumaço pequeno de algodão em cada um dos dois tubos e depois rolhas do chumaço de algodão. A seguir, colocou-se mais ou menos a mesma quantidade de fragmentos de giz nos dois tubos. Foram gotejadas algumas gotas de etanol em um dos balões. No outro balão, não colocou nada, pois ele foi o controle do experimento.

5 Encheu-se os dois balões com mais ou menos as mesmas quantidades de ar (quem encher os balões não deve ter consumido bebidas alcoólicas recentemente). Em seguida os balões foram conectados aos tubos previamente preparados, começando pelo balão que não tem etanol. Soltou-se o ar vagarosamente desapertando a rolha. Foi feito o mesmo procedimento com o balão que continha o etanol. Após o ar escoar pelos balões, comparamos a alteração na coloração dos dois tubos. Foi verificado então que o giz que estava conectado ao balão sem etanol permaneceu com a mesma coloração (alaranjado), ao contrário do giz do balão que continha etanol, que adquiriu uma coloração esverdeada, característica de íons Cr 3+. Este experimento mostrou-se ser, além de fácil execução, também de fácil compreensão, ilustrando uma técnica baseada em reações de oxido-redução, dentro de um contexto bastante atual. Referência acessado em 20/10/2008.