Rel. Transformações Da Matéria

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIAMARANHÃO- CAMPUS ZÉ DOCA. ANÁLISES QUÍMICAS 1 DOCENTE: Daniel Pitombeira Data de entrega: 04/1/2012 TRANSFORMAÇÕES DA MATÉRIA DISCENTES: Aline Marinho de Souza Erlane Santana Macedo Eduardo Guimarães Teixeira Geovane Ferreira da Silva ZÉ DOCA-MA 2011 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIAMARANHÃO- CAMPUS ZÉ DOCA. TRANSFORMAÇÕES DA MATÉRIA Relatório das atividades experimentais desenvolvidas, exigido com requisito parcial à aprovação na disciplina de Química Experimental do Curso de Análises Químicas do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão- Campus Zé Doca. Professor Daniel Pitombeira. ZÉ DOCA-MA 2011 1. INTRODUÇÃO No decorrer do tempo, foi observado e comprovado por muitos cientistas que a matéria em condições naturais ou artificiais pode sofrer diversas alterações. Nesse contexto, podemos relacionar alteração com fenômeno, ou seja, sempre que a matéria sofre transformação ela está sofrendo um fenômeno, que dependendo das características e condições pode ser físico ou químico. Um fenômeno físico é definido como qualquer transformação na matéria sem que haja modificação na sua estrutura(BARBOSA, 2007). Exemplos comuns desse fenômeno são as mudanças de fases e estado da matéria. Também vale citar outros exemplos como a transformação da água em gelo, rasgar um pedaço de papel, ou até mesmo a dissoluçãodo cloreto de sódio na água. Por outro lado o fenômeno químico é qualquer transformação da matéria em que modifica sua estrutura, ou seja, há formação de um novo produto diferente do que foi transformado (BARBOSA, 2007). Podemos citar como exemplo desse tipo de fenômeno o ato de fritar algum alimento, o amadurecimento de uma fruta, queimar papel ou a ferrugem de um aço. A partir dessa definiçãoe dos exemplos citados, pode-se estabelecer características próprias desse fenômeno, como liberação de gás, mudança de coloração, formação de precipitado e alteração na energia térmica que subdivide-se em exotérmica, e endotérmica (TRANSFORMAÇÕES..., 2011). Tanto o fenômeno químico exotérmico como o endotérmico para ocorrer é necessário o fornecimento de energia, porém no exotérmico a energia é liberada em maior quantidade do que a absorvida e no endotérmico acontece o contrário, a energia absorvida é maior que a liberada (FERAS, 2011). Os conceitos de fenômeno químico e físico também são importantes para explicar as propriedades da matéria, que conforme o fenômeno será conhecida como propriedade física ou química e que são característica de cada substância. Para caracterizar um fenômeno como físico ou químico é necessário além de observar essas características, também diferenciar mistura que é um fenômeno físico, de reação que é um fenômeno químico. Também é importante lembrar que para que haja uma reação é necessário existir proporções definidas(FELTRE, 2004 pág. 63). Na representação dos fenômenos químicos, usa-se uma escrita denominada equação química. Nessa equação serão demonstrados os reagentes e produtos formados a partir da reação. A reação recebe variados nomes que de acordo com suas características podem ser classificadas em reação de síntese ou adição, reação de análise ou decomposição, reação de deslocamento, reação de dupla-troca ou reação de oxirredução. As reações de síntese ocorre com duas ou mais substâncias reagindo e produzindo uma única substância complexa. Nas reações de análises ocorre o contrário, uma substância mais complexa se divide em outras mais simples(FELTRE, 2004 pág. 242). As reações de deslocamento ocorrem com uma substância simples e uma composta, uma deslocando a outra para dar origem a duas novas substâncias(FELTRE, 2004 pág. 243). As reações de dupla-troca ocorrem entre duas substâncias compostas, formando também duas novas substâncias compostas. Esse tipo de reação ocorre em três situações diferentes.Quando na reação de dupla-troca um dos produtos for menos solúvel que os reagentes irá formar um precipitado. Quando um dos produtos for mais volátil que os reagentes, tende a escapar um produto gasoso. A reação de dupla-troca também pode ocorrer havendo um produto menos ionizado que o reagente ou um composto molecular (FELTRE, 2004 pág. 248). Outra reação importante é a de oxirredução, nesse caso um dos reagentes deve ter tendência a perder elétrons, e outro, de receber elétrons. Em relação a essa tendência, é fundamental destacar que os metais têm sempre convergência para ceder elétrons, ou seja, são agentes redutores(FELTRE, 2004 pág. 246). Daí surge-seà fila da reatividade, na qual menciona-se que qualquer metal mais reativo irá deslocar o menos reativo. Para entender o que ocorre nas reações químicas também é importante citar as regras de solubilidade, na qual menciona-se que quando duas soluções de eletrólitos diferentes são misturadas pode ocorrer precipitação, quando esse sólido for insolúvel (MASTERTON, 2009 pág. 391). A partir dos esclarecimentos sobre fenômeno físico e químico, podemos entender diversos acontecimentos do cotidiano e temáticas químicas, como a lei da conservação da massa de Lavoisier considerada o alicerce da química moderna. 2. OBJETIVOS • Observar as transformações da matéria; • Classificar os fenômenos como físico ou químico; • Analisar as características básicas das substâncias que permite identificar cada fenômeno ocorrido. 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1 MATERIAIS E REAGENTES Materiais Béquer 100 mL Espátula Pera Pipeta graduada 10 ml Pipeta volumétrica 5 ml Tubo de ensaio Reagentes Água Limalha de ferro C12H22O11 Soluções HNO36 mol L-1 BaCl2 0,1 mol L-1 Solução aquosa de NaOH NaSO40,1 mol L-1 CuSO45H2O 3.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Para realizar-se o experimento I, colocou-se no béquer 20 mL de HNO3 6 mol L1 , em seguida com o auxílio de uma espátula de metal adicionou-se Limalha de Ferroe observou-se os resultados. Procedeu-se com o experimento II, adicionando-se no tubo I água até sua metade depois acrescentou-se C12H22O11 com o auxílio de uma espátula de metal, agitou-se o tubo e observou-se os resultados. Para realizar-se o experimento III colocou-se no tubo II, com o auxílio de uma pipeta graduada,10 ml de solução aquosa de NaOH e acrescentou-se 5 mL de CuSO45H2O com o auxílio de uma pipeta volumétrica (5mL), agitou-se o tubo e anotou-se os resultados. Realizou-se o experimento IV, adicionando-se no tubo III 10 mL de BaCl2 0,1 -1 mol L e colocou-se 10 mL de NaSO4 0,1 mol L-1, em seguida agitou-se o tubo e anotou-se os resultados. Decorreu-se o experimento V, adicionando-se água até a metade do tubo IV depois acrescentou-se, com o auxílio de uma espátula de metal,CuSO45H2O agitou-se o tubo e observou-se os resultados. No caso das transformações químicas, montou-se as equações químicas a partir da seguinte expressão: Reagentes (estado inicial) ----------------------> Produtos (estado final) 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Para realizar o experimento I colocou-se 20 mL de HNO3 6 mol L-1, no béquer, em seguida adicionou-se limalha de ferro. ESTADO INICIAL HNO3 (coloração azul) + Limalha de Ferro REAÇÃO QUÍMICA ESTADO FINAL Fe (NO3)3 + 3 NO2 ----------------------> ↑(vermelho-tijolo)+ 3 H2O + calor Observou-se a produção de um gás castanho e a liberação de calor, sendo, portanto uma reação exotérmica. Os resultados foram em conformidade com o esperado e pelas características observadas deduziu-se que essa reação é um fenômeno químico e através da análise dos resultados montou-se a seguinte equação: Fe (s)+ 6 HNO3(aq)
Fe (NO3)3(aq) + 3 NO2(g)+ 3 H2O(l) + calor Percebeu-se que ocorre uma reação de oxirredução, isto é, o elemento mais reativo deslocou o menos reativo. Geralmente nas reações entre metais e ácidos o gás liberado é o H2, porém nessa equação percebe-se que o gás liberado é o NO2 isto ocorre devido o ácido nítrico serum agente oxidante muito forte e, portanto força o ferro a sofrer oxidação. Nessa reação forma NO que reage com o oxigênio do ambiente, formando NO2 que é um gás tóxico, de cheiro forte e um poderoso oxidante. A reação ocorreu a frio, ou seja, não houve fornecimento de calor e o Fe (NO3)3ficou dissolvido na água, formando uma solução de coloração verde. No experimento II, observou-se que tratava-se de um fenômeno físico, pois houve apenas diluição da C12H22O11água. No experimento III, observou-se a presença de um sistema bifásico, sendo que suas fases eram azul e incolor e um precipitado verde. Concluiu-se que tratava-se de um fenômeno químico e montou-se a seguinte equação: CuSO4.5H2O(aq) + 2NaOH(aq)
Cu(OH)2↓ + Na2SO4(aq) + 5H2O(l) Percebeu-se que ocorre uma reação de dupla-troca, geralmente as bases são pouco solúveis em água e devido a isso o Cu(OH)2 precipitou-se.A maioria dos sulfatos são solúveis em água, devido a isso o Na2SO4 ficou dissolvido na água formada. Os resultados não foram conforme o esperado, pois esperava-se que formasse apenas uma solução incolor e o precipitado. A explicação plausível refere-se ao tubo de ensaio que por ser pequeno não permitiu a total diluição do Na2SO4. No experimento IV, após a decantação observou-se cristais e a presença de duas fases sendo uma branca e outra incolor, a solução permaneceu gelatinosa. E através das características deduziu-se que era um fenômeno químico e montou-se a seguinte equação: 2 BaCl2(aq)+ 2 Na2SO4(aq)
4 NaCl(aq) + Ba2(SO4)2↓ Percebeu-se que a reação é de dupla-troca, comumente os sulfatos são solúveis em água, porém o Ba2(SO4)2 precipita-se, pois ele mostra-se entre as exceções na regra de solubilidade dos sais. No experimento V, devido a alta solubilidade da maioria dos sulfatos, ocorreu-se a total solubilização do CuSO45H2O em água, porém sem formar novas substâncias, o que nos permite caracterizar o experimento como fenômeno físico. As soluções usadas nos experimentos descritos foram descartadas em um recipiente para resíduos químicos perigosos, número de controle 1C/2011. 5. CONCLUSÕES Constatou-se a partir dos esclarecimentos e dos experimentos realizados, que a partir das características das reações pode-se classificar os fenômenos em físicos e químicos. Notando-seque toda a reação que forma uma nova substância são fenômenos químicos. 6. REFERÊNCIAS BARBOSA,Addson Lourenço. Dicionário de química. 4º edição (abrevia em “ed.”), página (abrevia em “p.”) 151. Goiânia: AB Editora, 2007. FELTRE, Ricardo. Química Geral. Vol 1. Pág. 63 e 242 - 248. São Paulo: Moderna, 2004. FERAS, Vest. Fenômenos físicos e químicos. Encontrado em: Acesso em 8 Dez. 2011. MASTERTON, William L. SLOWINSKI, Emil J. STANITISKI, Conrad L. Princípios de Química. 6º Edição, página 391. Rio de Janeiro: LTC, 2009. TRANSFORMAÇÕES físicas e químicas da matéria. Encontrado em Acesso em 12 Dez. 2011. ANEXO: Questionário das atividades desenvolvidas. 1)Todo fenômeno químico é um processo reversível? Não, por que as moléculas são quebradas e em seguidas reagrupadas formando um novo produto, ou seja altera sua estrutura._________________________________________ 2) Todo fenômeno físico é um processo reversível? Geralmente sim, pois a matéria não sofre alteração na sua estrutura. Porém se rasgarmos um papel, percebemos que os pedaços picados continuam sendo papel, mas ele não vai mais voltar a sua forma original. O que nos leva a concluir, que em certos aspectos os fenômenos físicos podem ser irreversíveis. 3) Classifique os itens a seguir em fenômeno químico ou físico: a) Combustão de gasolina; (químico) b) Rasgar o papel; (físico) c) Amadurecimento de uma fruta; (químico) d) Acender uma lâmpada; (físico) e) Luminosidade de uma placa de trânsito ao incidir o farol sobre a placa. (físico) 4) Explique por que a dissolução do Cloreto de Sódio (NaCl) é um fenômeno físico. Por que é um processo reversível, ou seja, o sal pode ser recuperado bastando que ocorra a evaporação da água. 5) Com base no experimento IV, faça a previsão da massa do precipitado que foi formado na reação. 2 BaCl2+ 2 Na2SO4
4 NaCl + Ba2(SO4)2↓ 1 mol------------ 1000 ml X -------------- 10 ml X = 0,01 mol de BaCl2 2 mol de BaCl2--------------- 1 mol de Ba2(SO4)2 0,01 mol de BaCl2 ------------ Y Y = 0,005 mol de Ba2(SO4)2 1 mol ---------------- 466,8 g de Ba2(SO4)2 0,005----------------- W W = 2,334 g de Ba2(SO4)2