relatório laboratorial família 16a

8/18/2019 Relatório Laboratorial Família 16A

1/20

Universidade Federal do ABC

Experimento 5 - Compostos deOxigênio e Enxofre

Guilherme R. Quartarolo 11059312

Lucas de Marchi 11042113

Lucas Szmgel Moda 11061713

Natália C. B. da Silva 11103913

Natállia P. F. Russo 21022810

Santo André

2016

1


2/20

Sumário

1 Resumo 3

2 Introdução 3

3 Objetivos 3

4 Materiais e Métodos 44.1 Parte 1: Preparação do oxigênio . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4.1.1 Item a: oxidação e decomposição da água oxigenada . . 54.2 Parte 2: Reações e propriedades do enxofre . . . . . . . . . . . 5

4.2.1 Item a: Reação de enxofre com ácido ńıtrico . . . . . . 54.2.2 Item b: Verificação do comportamento do enxofre quando

aquecido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.2.3 Item c: Preparação do enxofre plástico . . . . . . . . . 6

5 Resultados e Discussões 65.1 Parte 1: Preparação do oxigênio . . . . . . . . . . . . . . . . . 65.2 Parte 2: Reações e propriedades do enxofre . . . . . . . . . . . 9

5.2.1 Item a: Reação de enxofre com ácido ńıtrico . . . . . . 95.2.2 Item b: Verificação do comportamento do enxofre quando

aquecido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115.2.3 Item c: Preparação do Enxofre Plástico . . . . . . . . . 13

6 Conclusão 15

7 Referências Bibliográficas 17

8 Anexo - Questões 18

2


3/20

1 Resumo

O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terreste e junto como enxofre formam compostos de importante utilização na indústria, além decompostos como a água que são de extrema importância para a manutençãoda vida na Terra.

Neste experimento buscou-se analisar reações onde é posśıvel obter ooxigênio e testar diversas propriedades do enxofre que envolvem sua estruturaortorrômbica, sua polaridade, solubilidade e viscosidade.

2 IntroduçãoO oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre, onde se apre-

senta comumente em formato de óxidos.[1] Pertence a famı́lia dos calcogênios(15) juntamente com o enxofre (S ), o selênio (Se), o telúrio (Te) e o polônio(Po). O oxigênio possui ligeiras diferenças em relação aos outros elementosdo grupo relacionadas ao seu menor tamanho, sua maior eletronegatividadee à falta de orbitais d para formar ligações.[1]

O enxofre está localizado logo abaixo do oxiĝenio na tabela periódicae é encontrado em forma de sulfato, sulfeto ou até mesmo em sua formaelementar na crosta terreste. Por ser moderamente reativo, queima com ar

formando dióxidos, que se em grandes quantidades na atmosfera propiciama formação de chuvas ácidas, que são chuvas de ácido sulfúrico (H 2SO4). Oenxofre também possui maior tendência de formar cadeias e ciclos que osdemais elementos da famı́lia, existindo nas formas S 12, S 10, S 8, S 6, S 2 e S .

O ácido sulfúrico é um composto extremamente importante formado porhidrogênio, oxigênio e enxofre e sua produção e utilização marcam ı́ndices dedesenvolvimento de paı́ses, mostrando sua força industrial. Seu principal usoé na produção do ácido fosfórico que por sua vez é utilizado na produção defertilizantes fosfatados.

O oxigênio está presente no composto mais importante para administrar a

vida da maneira que nós a conhecemos: a água, substância que compõe cercade 71% da superfı́cie da Terra.[1] Em laboratórios e na indústria geralmenteutiliza-se a água deionizada, que é a água livre de impurezas e que é obtidaatravés do processo de destilação.

3 Objetivos

Os objetivos desse experimento estavam centrados em preparar gás oxi-gênio através de método laboratorial e analisar e estudar algumas de suas

3


4/20

propriedades. Quanto ao enxofre, os objetivos eram estudar suas variações

alotrópicas e algumas de suas reações através de alguns diferentes métodos.

4 Materiais e Métodos

Os materiais utilizados no experimento foram os seguintes:

• 07 Tubos de ensaio;

• Enxofre em pó;

• 01 béquer 50 mL;

• Espátula;

• 01 pinça de madeira;

• Estante para tubos;

• Acetato de chumbo;

• Fita de magnésio;

• ´Acido ńıtrico;

• Fósforos;

• Ácido sulfúrico 2 mol/L;

• Funil de vidro e papel de filtro qualitativo;

• Água Oxigenada (20 volumes);

• HCl 0,1 mol/L;

• Lamparina;

• NaOH 2 mol/L;

• BaCl2 0,1 mol/L;

• Permanganato de potássio 0,2 mol/L;

• Clorofórmio;

• Solução de dicromato de potássio 0,2 mol/L;

4


5/20

• Conta-gotas;

• Tela de amianto e tripé;

O experimento estava basicamente separado em duas partes, a primeiraem relação ao oxigênio e a segunda em relação ao enxofre, o qual ainda foisubdivido em 3 itens, (a,b,c). A metodologia seguida foi a descrita a seguir:

4.1 Parte 1: Preparação do oxigênio

4.1.1 Item a: oxidação e decomposição da água oxigenada

Foram colocados em 3 tubos de ensaio 1mL de água oxigenada “20 vo-lumes” e em seguida, adicionado separadamente em cada com tubo comagitação, as seguintes substâncias:

• Tubo 1: Algumas gotas de NaOH (2 mol/L), e em seguida, algumasgotas de solução de permanganato de potássio (0,2 mol/L);

• Tubo 2: Uma ponta de espátula de dióxido de manganês;

• Tubo 3: Algumas gotas de ácido sulfúrico (2 mol/L) e em seguida,algumas gotas de solução de dicromato de potássio.

4.2 Parte 2: Reações e propriedades do enxofre

4.2.1 Item a: Reação de enxofre com ácido ńıtrico

Em um tubo de ensaio limpo e seco foi introduzida uma ponta de esp átulade enxofre em pó, cerca de 2 mL de ácido ńıtrico concentrado e foi realizadoo aquecimento até que ocorresse a ebulição. Após o resfriamento, foramcolocadas cerca de 5 mL de água destilada e a solução foi filtrada em umfunil de vidro com o auxilio de um filtro de papel. O filtrado foi recolhidoem um outro tubo de ensaio e foram adicionadas algumas gotas de cloreto

de bário.Em outro tubo de ensaio, foram adicionadas uma ponta de espátula de

enxofre em pó e 2 mL de ácido clorı́drico diluı́do, em seguida a solução foiagitada. Ambos os resultados foram observados e interpretados.

5


6/20

4.2.2 Item b: Verificação do comportamento do enxofre quando

aquecido

Em um tubo de ensaio limpo e seco foi adicionado aproximadamente 2gde enxofre em pó. O tubo foi aquecido na lamparina dentro da capela, semque o enxofre entrasse em combustão.

Foram observadas tanto a fusão, quanto as mudanças subsequentes de core viscosidade do enxofre.

4.2.3 Item c: Preparação do enxofre plástico

O enxofre utilizado do item (b) foi aquecido até a sua fervura. Em se-

guida, foi despejado lentamente na forma de um fio fino em um béquer con-tendo água fria.

O sólido formado foi retirado da água e secado entre folhas de papel ab-sorvente. Foram testadas sua ductilidade e a sua solubilidade em clorofórmio.

5 Resultados e Discussões

5.1 Parte 1: Preparação do oxigênio

Foi colocado em 3 tubos de ensaio 1ml de água oxigenada (H 2O2) “20

volumes”, e em cada tudo foi adicionado os seguintes compostos:

• Tubo 1: Algumas gotas de NaOH (2 mol/L) e, em seguida, gotas dasolução de permanganato de potássio (0,2 mol/L).

Todos os permanganatos são solúveis em água, formando uma solução decoloração púrpura intensa[2]. A reação ocorreu entre o peróxido de hidrogênioe o ı́on permanganato (MnO−4 ).

Na maioria de suas reações, o H 2O2 atua como um forte agente oxidante.Em solução ácida essas reações são geralmente lentas, mas em solução básicasão rápidas. Porém, o H 2O2 é oxidado na presença de agentes oxidantes maisfortes, isto é, o H 2O2 passa a atuar como redutor e nesses casos sempre háliberação de O2

[1].E como foi notado experimentalmente que houve liberação de gás, perce-

bido devido à formação de bolhas durante a reação portanto, pôde-se concluirque houve a redução do ı́on permanganato, no qual o estado de oxidação domanganês é +7, para dióxido de manganês (MnO2), com estado de oxidaçãodo Mn de +4.

Porém, a redução do manganês só foi posśıvel devido a reação ter ocorridoem meio básico, uma vez que em meios ácidos não há a formação de MnO2

6


7/20

e sim o cátion Mn2+ [2]. Por tal motivo a solução foi alcalinizada no começo

do experimento, com a adição de hidróxido de sódio.Além da formação de bolhas, a solução atingiu uma coloração marrom in-

tensa, quase preta, caracteŕıstica da presença de MnO2, que industrialmenteé utilizado como pigmento marrom na indústria de cerâmicas[1]. Logo, areação pode ser descrita da seguinte forma:

2MnO−4 + 3H 2O2 → 2MnO2 + 3O2 + 2H 2O + 2OH −. (1)

• Tubo 2: Uma ponta de espátula de dióxido de manganês.

O H 2O2 é instável e sua velocidade de decomposição (desproporciona-mento) depende da temperatura e da concentração. Ela pode se tornar vi-olenta, principalmente em soluções concentradas, pois muitas impurezas ca-talisam essa reação. Dentre elas temos os ı́ons metálicos como Fe2+, F e3+,Cu2+ e Ni2+, superf́ıcies metálicas como de P t ou de Ag, e no caso desseexperimento o MnO2

[1]. O peróxido de hidrogênio utilizado foi de “20 vo-lumes” porém, se utilizássemos o de “30 volumes” podeŕıamos perceber umaexpansão maior ainda da espuma formada, devido a grande liberação de O2.A reação pode ser conferida a seguir:

2H 2O2(aq) → 2H 2O + O2(g). (2)

A seguir, na imagem 1, podemos analisar o começo da reação:

Figura 1: Ińıcio da reação de decomposição do peróxido de hidrogênio.

No caso do peróxido de hidrogênio de “20 volumes” para cada litro deágua oxigenada podem ser liberados até 20 litros de oxigênio. Por isso houveexpansão rápida no volume da solução, em forma de espuma, o ocorrido podeser conferido na imagem 2 a seguir:

7


8/20

Figura 2: Decomposi̧cão do H 2O2 utilizando MnO2 como catalisador, finalda reação.

Comparando as duas imagens é posśıvel ver o quão violenta é a reação,sendo que da imagem 1 no começo da reação para a imagem 2 no fim dareação foi questão de alguns segundos para ocorrer.

• Tubo 3: Algumas gotas de ácido sulfúrico (2 mol/L) e em seguida,algumas gotas de solução de dicromato de potássio (0,2 mol/L).

O dicromato de potássio (K 2Cr2O7), assim como o de sódio, são solúveisem água[2]. Logo, teremos um sistema composto de uma solução ácida, de-vido à adição de ácido sulfúrico, ı́ons dicromato (Cr2O

2−7 ) e peróxido de

hidrogênio.

Quando o peróxido está em presença de uma solução ácida de dicromato,a seguinte reação ocorre, tendo em vista que os produtos dependem do pH eda concentração de Cr:

CrO2−7(aq) + 2H +(aq) + 4H 2O → 2CrO(O2)2(aq) + 5H 2O. (3)

Inicialmente, o peroxo-composto azul violeta intenso CrO(O2)2 é for-mado, mas é rapidamente hidrolisado a Cr3+ e oxigênio, em meio aquoso[1].Tal hidrolização pode ser conferida a seguir:

8


9/20

CrO(O2)2(aq) + H 2O → Cr3+(aq) + 52O2(g) + H 2O. (4)

A presença do ı́on Cr3+ confere à solução uma coloração verde[2]. Asimagens da presença de CrO(O2)2 e do ı́on Cr

3+ podem ser conferidas aseguir:

(a) (b)

Figura 3: Na imagem à esquerda solução com presença de CrO(O2)2 e àdireita Cr3+.

Além da alteração da cor das soluções é posśıvel perceber a formação debolhas na primeira imagem, que são nada menos que o gás oxigênio resultanteda hidrolização do CrO(O2)2.

5.2 Parte 2: Reações e propriedades do enxofre

5.2.1 Item a: Reação de enxofre com ácido ńıtrico

Com a adição de ácido ńıtrico no enxofre em pó e , em seguida o aque-cimento da mistura, formou-se como produto ácido sulfúrico, dióxido de ni-trogênio e água, de acordo com a seguinte reação:

S (s) + 6HNO3(aq) → H 2SO4(aq) + 6NO2(g) + 2H 2O. (5)

O gás NO2 pôde ser notado devido a sua intensa coloração castanhoavermelhado, como mostra a imagem 4 a seguir:

9


10/20

Figura 4: Aquecimento de enxofre na presença de ácido ńıtrico.

Após o aquecimento foi adicionado cerca de 5 ml de água destilada pararealizar a filtração do sistema, ao filtrado recolhido em outro tubo de en-saio foi adicionado algumas gotas de solução de cloreto de bário (BaCl2),ocorrendo a seguinte reação:

H 2SO4(aq) + BaCl2 → BaSO4(s) + 2HCl(aq). (6)

O sulfato de bário formado é um precipitado branco, insolúvel em água[2]

.Porém experimentalmente não formou-se sulfato de bário em quantidade sig-nificativa para que fosse percebido nitidamente, talvez devido à uma diluiçãomaior do que o necessário do ácido sulfúrico adquirido no sistema anterior.O resultado obtido pode ser analisado na imagem 5 a seguir:

Figura 5: Solução de HCl dilúıdo com o precipitado sulfato de bário empequena quantidade.

10


11/20

Em outro tubo de ensaio foi colocado uma ponta de espátula de enxofre e

em seguida 2 ml de ácido cloŕıdrico dilúıdo. Após agitação, pôde-se perceberque não houve solubilização do enxofre e muito menos algum tipo de reação.Isso ocorre pois a interação não é forte entre soluto (enxofre) e solvente (ácidocloŕıdrico). O sistema pode ser visto na imagem 6 a seguir:

Figura 6: Enxofre em ácido cloridŕıco diluı́do.

5.2.2 Item b: Verificação do comportamento do enxofre quandoaquecido

Quando o enxofre em pó foi aquecido em um tubo de ensaio, o que sepôde notar foi uma alteração em sua coloração, que partiu de um amareloclaro e essa cor foi se intensificando conforme o aquecimento ocorria. O fundodo tubo de ensaio chegou a ficar com uma coloração mais escura, até mesmopróxima de um tom mais avermelhado, como pode ser observado na imagem7 a.

11


12/20

(a) (b)

Figura 7: a) Aquecimento do enxofre em pó. b) Enxofre fundido

Após alguns minutos de aquecimento, o enxofre fundiu e começou a ficarmais viscoso, como observado na imagem 7 b. Esse comportamento pode serexplicado pela quebra dos anéis de enxofre que vem a ocorrer com o aumentoda temperatura. O enxofre em pó, amarelo, é o enxofre ortorrômbico, cons-tituı́do por moléculas com fórmula S

8, ou seja, unidades constitúıdas por oito

átomos de enxofre. Quando o enxofre funde, essas unidades S 8 se rompeme novas unidades, com dezesseis átomos, se formam. Acima de 160◦C , es-sas unidades também se rompem, formando cadeias ainda maiores. Ou seja,a medida que o aquecimento é feito, os anéis se abrem e se polimerizam,formando longas cadeias com até um milhão de átomos.[1]

O aquecimento do enxofre também gera liberação do enxofre na formade gás, o qual combinado com o oxigênio atmosf́erico, reage formando odióxido de enxofre, um gás altamente tóxico e quando liberado em grandesproporções, é um dos gases responsáveis pela chuva ácida, a qual causa a aci-dificação da água, dos solos e prejudicando o crescimento e desenvolvimento

das plantas. Essas reações são as seguintes:

S (s) + O2(g) → SO2(g). (7)

Como dito, o dióxido de enxofre, por se solúvel em água, pode se incor-porar às gotı́culas de água que formam as nuvens, formando assim, o ácidosulfuroso:

SO2(g) + H 2O → H 2SO3(aq). (8)

12


13/20

Outras substâncias (R) presentes na atmosfera podem ser incorporadas

às got́ıculas de água e oxidar ou servir como catalisador para a reação deoxidação do ácido sulfuroso a ácido sulfúrico:

H 2SO3(aq) + R(oxidante) → H 2SO4(aq). (9)

E dessa forma, o enxofre pode vir a contribuir para a formação da chuvaácida.[3]

5.2.3 Item c: Preparação do Enxofre Plástico

O enxofre do ensaio anterior foi devidamente aquecido até que fosse

posśıvel observar a sua fervura. Em seguida, o mesmo foi rapidamente vertidoem um béquer contendo água fria. O enxofre se solidificou imediatamenteapós o contato com a água fria, formando no fundo do béquer sólidos comformatos esféricos, como pode ser observado na imagem 8.

Como anteriormente explicado, uma vez que há o aquecimento do S 8, ca-deias cada vez maiores se formam. O resfriamento rápido do enxofre fundidodetermina a permanência dessas cadeias maiores - caso o resfriamento fosselento, seria posśıvel voltar à estrutura S 8 incial. Uma vez que essas cadeiaslongas não possuem um ordenamento estrutural e nem a força de coesão exi-bida pelas unidades de S 8, o material obtido é elástico com uma consistência

de plástico, borracha.

Figura 8: Formação de Enxofre Sólido.

Em seguida, secou-se o enxofre como observado na imagem 9, formando-se um sólido único aparentemente ŕıgido com algumas mı́nimas partes seme-lhantes a uma “goma”. Com o objetivo de testar a sua ductilidade, o enxofrefoi pressionado com os dedos. Ao realizar tal procedimento, foi posśıvel ob-servar que no ińıcio a ductilidade era relativamente alta e cada vez maisque o enxofre perdia água devido à secagem, o mesmo se tornou cada vez

13


14/20

mais resistente, sendo necessário cada vez um pouco mais de força para ser

posśıvel deformá-lo. Provavelmente, a parte sólida e ŕıgida ocorreu devidoà reorganização do enxofre na forma de moĺeculas de S 8 em um sistemarômbico, enquanto a parte semelhante a uma “goma” é explicada pelas ca-deias de enxofre que não tiveram tempo o suficiente pra se reorganizarem naforma de moléculas S 8. Após certo tempo, a massa perde sua elasticidade,cristalizando-se no sistema rômbico.[1]

Figura 9: Enxofre sólido após secagem.

Quanto ao teste de solubilidade do enxofre em clorofórmio observado na

imagem 10, não foi observada a dissolução do sólido, devido à polaridade doclorofórmio. Enquanto o enxofre possui forma apolar, o clorofórmio possuium caráter polar, não sendo capaz de dissolver o enxofre.

Figura 10: Enxofre em solução de clorofórmio.

Como discutido anteriormente, a diferença entre o enxofre em pó e oenxofre plástico está ligada com a alotropia do elemento. O enxofre em pó,amarelo, é o enxofre ortorrômbico, constituı́do por moléculas com fórmula S 8.Quando o enxofre funde, basicamente o que acontece é que as unidades S 8 serompem e formam unidades S 16. Em temperatura maiores, essas unidades

14


15/20

S 16 também se rompem, formando cadeias ainda maiores. Essas unidades

cada vez maiores caracterizam um comportamento plástico. Para que ascadeias longas se mantenham intactas, é necessário um resfriamento rápido,caso contrário as cadeias retoram à forma inicial rômbica.[1]

6 Conclusão

Foi posśıvel concluir, por meio dos experimentos realizados na parte 1, avolatilidade do peróxido de hidrogênio (H 2O2) e como esse composto reageem diferentes condições. No primeiro tubo, a solução de H 2O2 foi alcalinizadapor adição de NaOH e então foi adicionada a solução de permanganato depotássio. O peróxido de hidrogênio agiu como um forte agente oxidante, epor se tratar de peróxido de hidrogênio em meio básico, a reação ocorreumais rapidamente.[1] Houve liberação de gás oxigênio e formação de MnO2na reação (só posśıvel pelo fato de que a reação ocorreu em meio básico).

No tubo 2, foi adicionado dióxido de manganês em pó, onde houve umareação violenta de liberação de gás oxigênio. A velocidade dessa reação éinfluenciada pela temperatura e concentração da solução. Quanto maior es-tes fatores (tanto a temperatura quanto a concentração) mais violentamenteocorre a decomposição do H 2O2.

No tubo 3, foram adicionadas algumas gotas de H 2SO4 e em seguida algu-

mas gotas de dicromato de potássio. Como o dicromato de potássio é solúvelem água,[1] obtivemos um sistema composto de uma solução ácida, devido àadição de ácido sulfúrico, ı́ons dicromato (Cr2O

2−7 ) e peróxido de hidrogênio.

Foi formado, nessas condições, o composto CrO(O2)2, que rapidamente sehidrolisou em Cr3+ e O2.

Os experimentos realizados na parte 2 do experimento evidenciam, graçasaos resultados obtidos, as propriedades que o enxofre possui e as reações querealiza. Na primeira etapa, foi adicionado ácido ńıtrico em enxofre em póe o sistema foi aquecido, tendo como produto ácido sulfúrico, dióxido denitrogênio e água. Após o aquecimento, foi adicionada água destilada no

sistema para realizar uma filtração. Ao filtrado foi adicionado cloreto debário, resultando em ácido cloŕıdrico e sulfato de bário. O próprio sulfatode bário não é solúvel em água[1] e se precipitou (apesar de estar em poucaquantidade, devido à baixa disponibilidade do ı́on sulfato). Ainda nessaprimeira etapa foi testada a reatividade e solubilidade de enxofre em ácidocloŕıdrico. Nesse caso, como nada ocorreu, podemos concluir que a interaçãoentre enxofre e HCl é muito fraca.

Na segunda etapa, o enxofre em pó foi aquecido e fundido com ajudade uma chama. Foi posśıvel observar uma mudança de coloração no enxofre

15


16/20

enquanto esse processo ocorria, devido ao fato que o enxofre em pó (amarelo)

ser ortorrômbico (forma cadeias com 8 átomos – S 8) e essa configuração vaisendo alterada à medida que o enxofre é aquecido. Quanto mais quente fica,maiores vão ficando suas cadeias. O aquecimento do enxofre também liberaS na forma gasosa, que reage com o oxigênio atmosférico formando SO2,principal agente causador da chuva ácida.

Na terceira etapa, o enxofre fundido da etapa anterior foi vertido em águafria, solidificando-se instantaneamente. O resfriamento rápido do enxofrefundido determina a permanência das cadeias maiores - caso o resfriamentofosse lento, seria posśıvel voltar à estrutura ortorrômbica. Uma vez que essascadeias longas não possuem um ordenamento estrutural e nem a força de

coesão exibida pelas unidades de S 8, o material obtido é elástico com umaconsistência de borracha. Esse mesmo sólido foi colocado em um béquer comclorofórmio, e não houve solubilização, pois o enxofre possui forma apolarenquanto que o clorofórmio possui um caráter polar.

16


17/20

7 Referências Bibliográficas

[1] LEE, J.D.; Qúımica Inorgânica Não Tão Concisa. Edgard BlucherLtda, 5o ed., São Paulo, 1996.

[2] VOGEL; Qúımica Anaĺıtica Qualitativa. Addison Wesley LongmanLtd, 7o ed., Essex, 1996.

[3] http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc15/v15a08.pdf Acesso em25/03/16.

[4] Sugestão de Experimento Laboratorial da Universidade Federal doCeará; Disponı́vel em: http://www.seara.ufc.br/sugestoes/quimica/quimica016.htm Acesso em 27/03/2016.

17


18/20

8 Anexo - Questões

Escrevas as equações qúımicas que representam os processosobservados nos ensaios da parte 1. Justifique utilizando as suasobservações.

No tubo 1, algumas gotas de NaOH e de permanganato de potássio fo-ram adicionadas a um tubo contendo 1mL de água oxigenada (H 2O2) “20volumes”.

Na maioria de suas reações, o H 2O2 atua como um forte agente oxidante.Em solução ácida essas reações são geralmente lentas, mas em solução básicasão rápidas. Porém, o H 2O2 é oxidado na presença de agentes oxidantes mais

fortes, isto é, o H 2O2 passa a atuar como redutor e nesses casos sempre háliberação de O2[1].

E como foi notado experimentalmente que houve liberação de gás, perce-bido devido à formação de bolhas durante a reação portanto, pôde-se concluirque houve a redução do ı́on permanganato, no qual o estado de oxidação domanganês é +7, para dióxido de manganês (MnO2), com estado de oxidaçãodo Mn de +4.

Porém, a redução do manganês só foi posśıvel devido a reação ter ocorridoem meio básico, uma vez que em meios ácidos não há a formação de MnO2e sim o cátion Mn2+ [2]. Por tal motivo a solução foi alcalinizada no começodo experimento, com a adição de hidróxido de sódio.

Além da formação de bolhas, a solução atingiu uma coloração marrom in-tensa, quase preta, caracteŕıstica da presença de MnO2, que industrialmenteé utilizado como pigmento marrom na indústria de cerâmicas[1]. Logo, areação pode ser descrita da seguinte forma:

2MnO−4 + 3H 2O2 → 2MnO2 + 3O2 + 2H 2O + 2OH −. (10)

No tubo 2, uma ponta de espátula foi adicionada a um tubo contendo1mL de água oxigenada (H 2O2) “20 volumes”.

O H 2O2 é instável e sua velocidade de decomposição (desproporciona-

mento) depende da temperatura e da concentração. Ela pode se tornar vi-olenta, principalmente em soluções concentradas, pois muitas impurezas ca-talisam essa reação. No caso desse experimento foi utilizado o MnO2 comocatalisador.

2H 2O2(aq) → 2H 2O + O2(g). (11)

No tubo 3, foram adicionadas algumas gotas de ácido sulfúrico e emseguida gotas de dicromato de potássio a um tubo contendo 1mL de águaoxigenada (H 2O2) “20 volumes”.

18


19/20

Quando o peróxido está em presença de uma solução ácida de dicromato,

a seguinte reação ocorre, tendo em vista que os produtos dependem do pH eda concentração de Cr:

CrO2−7(aq) + 2H +(aq) + 4H 2O → 2CrO(O2)2(aq) + 5H 2O. (12)

Inicialmente, o peroxo-composto azul violeta intenso CrO(O2)2 é for-mado, mas é rapidamente hidrolisado a Cr3+ e oxigênio, em meio aquoso[1].Tal hidrolização pode ser conferida a seguir:

CrO(O2)2(aq) + H 2O → Cr3+(aq) +

5

2O2(g) + H 2O. (13)

Quais diferenças podem ser observadas quando se utiliza o io-deto de potássio ao invés de dióxido de manganês como catalisador?Explique.

Se o catalisador utilizado for o iodeto de potássio, a catálise ocorrera pormeio do ı́on iodeto. As reações envolvendo o ı́on iodeto são apresentadas naequação abaixo:

H 2O2 + I −

→ H 2O + OI −. (14)

H 2O2 + OI −

→ H 2O + O2 + I −. (15)

Haverá liberação de O2 e também liberação de calor, além da substânciaadquirir uma coloração mais próxima do marrom.[4] Já no caso da utilizaçãodo dióxido de manganês como catalisador, a coloração da substância formadafoi um roxo escuro.

Como podemos confirmar que o gás formado é realmente ooxigênio? Explique.

Seria necessário somente acender um fósforo na atmosfera desse gás (den-tro do tubo de ensaio, por exemplo), e observar que a velocidade da queimaaumenta consideravelmente devido à presença de uma concentração maior deO2 do que no ar atmosférico.

Escreva as equações qúımicas que representam os processos ob-servados no ensaio a da parte 2. Justifique utilizando as suas ob-servações.

No primeiro ensaio, a adição de ácido ńıtrico em enxofre em pó provocouuma reação que resultou na formação de ácido sulfúrico, dióxido de nitrogênioe água, de acordo com a seguinte reação:

S (s) + 6HNO3(aq) → H 2SO4(aq) + 6NO2(g) + 2H 2O. (16)

19


20/20

O gás NO2 pôde ser notado devido a sua intensa coloração castanho

avermelhado. Após o aquecimento e filtração da mistura, foi adicionadoalgumas gotas de cloreto de bário (BaCl2), ocorrendo a seguinte reação:

H 2SO4(aq) + BaCl2 → BaSO4(s) + 2HCl(aq). (17)

O sulfato de bário formado é um precipitado branco, insolúvel em água[2].Porém experimentalmente não formou-se sulfato de bário em quantidade sig-nificativa para que fosse percebido nitidamente, talvez devido à uma diluiçãomaior do que o necessário do ácido sulfúrico adquirido no sistema anterior.

Explique todas as alterações observadas durante o experimentode aquecimento do enxofre (parte 2 b e c). Relacione suas ob-servações com as mudanças na estrutura molecular do enxofre.

Durante o aquecimento, o enxofre fundiu e começou a ficar mais viscoso.Esse comportamento pode ser explicado pela quebra dos anéis de enxofreque vem a ocorrer com o aumento da temperatura. O enxofre em pó, ama-relo, é o enxofre ortorrômbico, constituı́do por moléculas com fórmula S 8, ouseja, unidades constitúıdas por oito átomos de enxofre. Quando o enxofre éfundido, essas unidades S 8 se rompem e unidades com dezesseis átomos seformam, ocorrendo também alteração na coloração do componente. Acimade 160◦C essas unidades também se rompem e formam cadeias ainda mai-

ores. Ou seja, a medida que o aquecimento é feito, os anéis se abrem e sepolimerizam, formando longas cadeias com até um milhão de átomos.[1]

O enxofre ĺıquido foi então vertido na água fria, o que ocasionou suasolidificação instantaneamente, não dando tempo para que a conformaçãoortorrômbica se estabelecesse. Uma vez que essas cadeias longas não possuemum ordenamento estrutural e nem a força de coesão exibida pelas unidades deS 8, o material obtido é elástico com uma consistência de plástico, borracha.

20

relatório laboratorial família 16a

Documents