RELATÓRIO DO GRUPO DOS ELEMENTOS
DO GRUPO 14
Disciplina:
Química
inorgânica quib19
Turno/Turma:
Noturno
Aula
Prática Nº.4
Salvador - 2016
SUMÁRIO
Objetivos.................................................................................................................1
Introdução...............................................................................................................2
Metodologia ................................................................................................3
Materiais
.................................................................................................................4
Vidrarias .................................................................................................................5
Reagentes
..............................................................................................................6
Equipamentos ........................................................................................................7
Procedimento
Experimental..................................................................................8
Resultados e Discussão......................................................................................9
Conclusão..............................................................................................................11
Referências Bibliográficas...................................................................................12
INTRODUÇÃO
O
carbono está onipresente na natureza. É um constituinte essencial de toda a
matéria viva, como proteínas, carboidratos e gorduras. O dióxido de carbono é
fundamental na fotossíntese e é liberado na respiração. A Química orgânica se
dedica ao estudo da química dos compostos de carbono. Compostos inorgânicos de
carbono produzidos em larga escala incluem o negro de fumo, coque, grafita,
carbonatos, dióxido de carbono, monóxido de carbono (como gás combustível),
ureia, carbeto de cálcio, cianamida de cálcio e dissulfeto de carbono. Há um
grande interesse em torno de compostos organometálicos, carbonilas e complexos
com ligações π.
A descoberta de que o sílex (SiO2 hidratado) tem uma aresta
cortante foi muito importante no desenvolvimento da tecnologia. Hoje em dia o
silício é importante em um grande número de produtos fabricados em larga
escala. Podem ser citados o cimento, cerâmicas, argilas, tijolos, vidros e os silicones
(polímeros). O elemento silício extremamente purificado é importante na
indústria de microeletrônica (transistores e chips de computadores).O germânio
é pouco conhecido, mas estanho e chumbo são bem conhecidos e foram usados como
metais desde antes dos tempos bíblicos. Lâminas de chumbo foram usadas nos
pisos dos Jardins Suspensos da Babilônia (Uma das maravilhas do mundo antigo)
para impedir o vazamento de água.
OBJETIVOS
Identificar
indícios de formação das espécies química CO2, HCO3-
e CO32-
METODOLOGIA
Materiais
Vidrarias:
Um
tubo em formato de U;
Dois
tubos de ensaio;
Reagentes:
HCL
NaHCO3
Tornassol
Água
destilada
Equipamentos:
Canudo
improvisado
Espátula
de aço;
Procedimento
Experimental
Para
realizar o primeiro experimento. Antes, leu o roteiro e separou todo o material
necessário para tal fim. Se precisasse, pedia ajuda ao professor.
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EXPERIMENTO 1
1. Montou-se
o equipamento conforme mostra a FIGURA 1. Em um dos tubos de ensaio colocou
cerca de 2 ml de solução diluída de tornassol ou algum indicador ácido–base.
2. Adaptou
este tubo de ensaio um tubo em “U” para recolher o gás que será produzido a
partir de um outro tubo (veja FIGURA 1).
3. Nesse
outro tubo de ensaio onde foi produzido o gás, colocou ≈2g de
hidrogenocarbonato de sódio e 2 ml de solução de ácido clorídrico 1 mol L-1.
Fechou, imediatamente, com a rolha de borracha.
Deixou
o gás formado borbulhar no tubo contendo tornassol.
O que você observou no tubo contendo o
indicador?
Efervescência no tubo tampado com rolha e
mudança na coloração de transparente para vermelho. Mediu-se o Ph e obteve-se
um Ph=6.
O que você pode concluir a partir dessa
observação?
Observou-se através da descrita a formação
de gás carbônico a formação de água e cloreto de sódio já que a reação é
neutralização.
Escreva, então, uma equação que represente
o que ocorreu no experimento 1.
HCL (aq) + NaHCO3(aq)
→H2O (l) + CO2 (g) + NaCl (aq)
AGORA FAÇA O SEGUINTE TESTE:
Em um
tubo de ensaio, colocou cerca de 2 ml da solução diluída do indicador. Com um
canudo, soprou dentro do tubo até ocorrer mudança de cor.
O que
você pode concluir a partir desse teste? Justifique sua resposta.
A fenolftaleína é um indicador de acidez.
Ela muda de cor quando muda o pH de uma solução, ou seja, muda o grau de acidez
da mistura. Ao soltar ar dos pulmões, também se solta gás carbônico, que reage
com o indicador. Aos poucos, a fenolftaleína que estava transparente ficou rosa
indicando que a solução se tornou ácida. O gás carbônico (CO2)
mistura-se com a água e uma pequena porção dele (cerca de 1%) reage formando o
ácido carbônico o qual se comporta como um ácido fraco em água.
Com base no teste realizado, diga por que
bebidas gaseificadas com o CO2 apresentam um sabor levemente azedo?
O refrigerante, bebida largamente
consumida em todo o mundo, tem o ácido carbônico como componente fundamental.
Esse ácido é formado por meio da mistura de gás carbônico e água, o que confere
ao refrigerante uma boa aparência e um sabor agradável. Depois de pronto, a
bebida já embalada recebe mais uma quantidade de gás carbônico, que aumenta a
pressão interna, daí as bolhas que aparecem quando a garrafa de refrigerantes é
aberta. Águas gaseificadas, bebidas tônicas e cervejas também apresentam ácido carbônico em sua fórmula. A
dissociação do ácido carbônico forma íons hidrogênio (H+) o que lhe confere o
sabor levemente azedo.
O dióxido de carbono desempenha papel
importante ao contribuir para a manutenção do pH do plasma do sangue, que é
mantido em cerca de 7,4, por vários sistemas tampão. Um desses sistemas é o
formado por HCO3− / H2CO3.
O dióxido de carbono também pode ser
detectado através de sua reação com uma solução aquosa de hidróxido de cálcio,
Ca (OH)2, (água de cal ou cal hidratada). Em meio aquoso, parte do
dióxido de carbono encontra-se hidratado, na forma de CO2.H2O
(aq), o qual reage com os íons OH− formando íons carbonato, CO32−.
Nesse caso, forma-se o carbonato de cálcio, que é muito pouco solúvel em água e
precipita como um sólido branco, CaCO3. Passando uma quantidade
maior deste gás pela mistura, a turvação desaparece, pois, o carbonato, CO32−,
formado também reage com o CO2 produzindo hidrogenocarbonato, HCO3−,
que é solúvel.
Para
realizar o EXPERIMENTO 2 a seguir, com o objetivo de observar indícios de
formação das espécies químicas CO32− e HCO3−
em meio aquoso.
EXPERIMENTO 2
1. Em um
tubo de ensaio colocou ≈ 3 ml de solução de água de cal.
2. Em
outro tubo de ensaio, colocou ≈ 3g de mármore (CaCO3) triturado e
adicionou 3 ml de solução aquosa de ácido clorídrico 1:1. Fechou imediatamente
com o tubo em “U” e mergulhou a outra extremidade desse tubo na solução de água
de cal.
3. Deixou
o gás formado na reação entre CaCO3(s) e a solução de HCl, borbulhar
na solução de água de cal.
4. Observar
a formação da turvação.
Foi
observado que aumento da turbidez da solução e mediu o Ph=7, ou seja, uma
solução neutra.
Continuou
recolhendo o gás até que a turvação desapareceu, ou seja, ocorreu a formação de
uma solução.
Com base nos resultados observados no
experimento 1, diga qual é o tipo de reação que ocorre entre CO2.H2O
(aq) e os íons OH−?
Explique sua resposta.
Viu-se que quando adicionou um pouco de
carbonato de cálcio (CaCO3) em ácido clorídrico (HCl). A reação
entre estes dois é marcada pela formação de um gás, o dióxido de carbono (CO2).
Que é rápida o suficiente para quase impedir a visualização dentro do líquido
do pó de cor branca que é o carbonato de cálcio a reação ocorre desta maneira.
CaCO3(s) + HCl (aq) → H2O
(l) + CO2 (g) + CaCl2(aq)
Qual é a causa da turvação da solução de
água de cal?
O borbulhamento do ar pulmonar implica a
introdução de gás carbônico na solução de água de cal (soluções de hidróxido de
cálcio), formando o íon carbonato, de acordo com o seguinte equilíbrio químico.
Por que a turvação desaparece à medida que
mais gás é borbulhado na solução de água de cal?
Na presença de íons Ca2+, o íon
carbonato leva à formação de um precipitado de carbonato de cálcio continuando
o borbulhamento do gás carbônico, ocorre a dissolução desse precipitado, devido
à formação do íon bicarbonato. O borbulhamento contínuo de gás carbônico é
suficiente para consumir toda a base (o indicador torna-se incolor), isto é, o
equilíbrio químico dado pela eq. 1 é totalmente deslocado no sentido dos
produtos.
Escreva
equações químicas que representem o que foi observado por você no experimento
2, justificando-as.
CO2 (g)
+ 2OH– (aq) 
CO32–(aq) + H2O(l)
(1)
CO32–(aq) + H2O(l)
(1)
Ca2+(aq) + CO32–(aq)
CaCO3(s) (2)
CaCO3(s) (2)
CaCO3(s)
+ CO2 (g) + H2O (l) (3)
Ca2+ (aq)
+ 2HCO3– (aq) (4)
HCO3–
(aq) + OH–(aq) 
CO32–(aq)
+ H2O(l) (5)
CO32–(aq)
+ H2O(l) (5)
A eq. 2 corresponde ao equilíbrio de
solubilidade do carbonato de cálcio. A formação do precipitado de carbonato de
cálcio, isto é, a ocorrência desse equilíbrio de solubilidade, depende da
concentração dos íons Ca2+ em solução como a concentração de íons Ca2+
é suficientemente alta, há a formação visível do precipitado. Na parte 3 isso
não ocorre, porque a concentração de íons Ca2+ é muito baixa. Como a
quantidade de CO2 no ar pulmonar é pequena o borbulhamento contínuo
de gás carbônico somente causará o deslocamento total do equilíbrio químico
dado pela eq. 3 no sentido dos produtos se a quantidade de carbonato de cálcio
não for muito grande se borbulhar gás carbônico suficiente. Na parte 2, a
adição de água de cal à solução após a dissolução do precipitado corresponde a
aumentar a quantidade de íons Ca2+ em solução. Isso provoca um
deslocamento do equilíbrio dado pela eq. 3 no sentido dos reagentes, isto é, à
formação de carbonato de cálcio. Na realidade, essa precipitação é auxiliada
pela reação que ocorre paralelamente entre os íons hidroxila da água de cal e
os íons bicarbonato, aumentando a concentração dos íons carbonato.
Hidrogenocarbonato
de sódio: um ingrediente antiácido?
O
hidrogenocarbonato de sódio apresenta várias aplicações industriais, dentre as
quais pode-se citar: fabricação de antiácidos, fermentos minerais e pasta
dental. É também usado em extintores de incêndio. Nos fermentos minerais e nos
extintores ele reage com ácidos (H+) liberando o gás CO2.
O hidrogenocarbonato de sódio se mistura
com água para produzir uma solução fracamente básica. Neste processo ocorrem
dois equilíbrios competitivos, mas um predomina em relação ao outro (Kb
> Ka). Veja as equações a seguir:
HCO3−(aq) + H2O(ℓ) H2CO3(aq) + OH−(aq) Kb
= 2,4 x 10−8
HCO3−(aq) + H2O(ℓ) CO32−(aq) + H3O+(aq) Ka = 5,6 x 10−11
Prepare-se
para realizar o EXPERIMENTO 3 no qual você vai medir o pH de uma solução aquosa
de hidrogenocarbonato de sódio e verificar o seu comportamento em meio ácido.
EXPERIMENTO
3
1. Em um
tubo de ensaio, colocou um pouco de hidrogenocarbonato de sódio sólido,
misturou com cerca de 3 ml de água destilada, agitou a mistura e mediu o pH.
2. Em um
outro tubo de ensaio, tomou, aproximadamente, uma mesma quantidade deste sólido
e adicionou 2 ml de ácido clorídrico 1:1 e anotou-se as observações.
O que você pode concluir a partir dos
resultados medidos e observados no experimento 3?
Ao medir o Ph da solução de hidrogênio
carbonato de sódio e água destilada observou-se uma efervescência e após medir
o Ph=9 pede-se comprovar que a solução é realmente básica.
Justifique, através de equações químicas,
o uso do hidrogenocarbonato de sódio no combate da acidez estomacal
Para que ocorra a digestão, nosso estômago
produz o ácido clorídrico. Algumas pessoas ficam, com hiperacidez (excesso de
ácido clorídrico), para normalizar essa acidez deve-se tomar um tipo de base
fraca e que não seja tóxica.
Os antiácidos mais comuns são:
NaHCO3–Alka-Seltzer, Sonrisal
CaCO3–Tums
Mg(OH2)2–Leite de Magnésia
Al(OH)3 – Mylantra, Maalox
NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2
Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O
Compare o pH dessa solução com o da água
pura.
Ao comparar com o Ph da água nota-se que o
Ph da água igual a 7 (neutro) e o da solução de hidrogênio carbonato de sódio
igual a 9 (básico).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Através
dos experimentos foi possível comprovar algumas características químicas e
físicas do grupo 14 da tabela periódica. Foi possível verificar a baixa
reatividade dos elementos desse grupo quando comparados aos elementos do bloco
s, devido ao fato de seus elétrons estarem menos disponíveis graças ao menor
raio. Aferiu-se também que existe uma diferença na reatividade entre os
elementos do próprio grupo, sendo mais reativos aqueles que estão em maiores
períodos da tabela periódica. Além disso, também foi observado diferença entre
os elementos quanto a comportamento, pois em uma mesma família, tem-se metais,
não metais e metaloides.
CONCLUSÃO
Conforme
os experimentos, comprovou-se o que se tinha proposto através das observações o
que possibilitou melhor entendimento acerca das propriedades dos elementos do
grupo 14.Além disso, teve-se uma melhor compreensão dos conceitos estudados em
química inorgânica.
6-
REFERÊNCIAS CONSULTADAS
BIBLIOGRAFIA
LEE, J.D. Química Inorgânica não tão concisa. 5º Ed., São Paulo: Edgard Blücher
Ltda., 1999. ATKINS, Peter; Loreta, Jones. Princípio De Química: Questionando A
Vida Moderna E O Meio Ambiente. Porto Alegre: Bookmam, 2001. DIAS, S. C.;
BRASILINO, M. G. A. Aulas Práticas de Química Inorgânica. UFPB. Departamento de
Química. PB
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