Laboratório

1. TESTE DA CHAMA

O teste da chama é baseado no fato de que quando uma certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico, alguns elétrons da última camada de valência absorvem esta energia passando para um nível de energia mais elevado, produzindo o que chamamos de um estado excitado. Quando um desses elétrons excitados retorna ao estado fundamental, emite uma quantidade de energia radiante, igual àquela absorvida, cujo comprimento de onda é característico do elemento e da mudança do nível eletrônico de energia. Assim, as luzes de um comprimento de ondas particulares ou cores, são utilizadas para identificar o referido elemento.

A temperatura da chama do bico de Bünsen é suficiente para excitar uma quantidade de elétrons de certos elementos que emitem luz ao retornarem ao estado fundamental de cor e intensidade, que podem ser detectados com considerável certeza e sensibilidade através da observação visual da chama.

Objetivo

• Identificar a presença de um dado elemento numa amostra através da coloração exibida pela chama.

Materiais

• Bico de Bünsen
• Tubo de ensaio
• Vidro de relógio
• 1 fio de níquel-crômico
• 1 pinça de madeira
• Fósforo de segurança

Reagentes

• Solução concentrada de ácido clorídrico (HCl)
• Solução de cloreto de estrôncio (SrCl₂)
• Solução de cloreto de cálcio (CaCl₂)
• Solução de cloreto de bário (BaCl₂)
• Solução de cloreto de sódio (NaCl )
• Solução de cloreto de cobre (CuCl )
• Solução de cloreto de potássio (KCl)

Procedimento

• Coloque ácido clorídrico em um tubo de ensaio.

·         Acenda o bico de Bunsen e, com o auxilio da pinça de madeira, leve o fio de níquel-crômico ao fogo até que a chama não mude mais de cor.

·         Caso haja presença de cor na chama, mergulhe a ponta do fio no ácido clorídrico.

·         Passe a ponta a ponta do fio no cloreto de potássio, leve-o á chama e observe.

·         Limpe o fio mergulhando-o novamente no ácido clorídrico

·         Repita o processo com o cloreto de estrôncio, depois com o sulfato de cobre II, com o cloreto de bário, com o cloreto de cálcio e, por fim, com o cloreto de sódio.

OBS.: O cloreto de sódio normalmente contamina as demais amostras, adulterando os resultados: por esse motivo, deixar por último.

Sódio – amarelo-alaranjado potássio – violeta-pálido, cálcio – vermelho-alaranjado estrôncio – vermelho- sangue, bário – verde-amarelado e cobre – verde-azulado.

Questões pós-prática

1)      Por que os fogos de artifício são coloridos?

2)      Se usássemos o sulfato de bário em vez do cloreto de bário, o resultado do experimento seria o mesmo? Justifique.

A queima do sal implica a promoção de elétrons, cujo retorno é revelado pela emissão de luz. A que postulado estaria associado tal fenômeno

2. CHOPP QUÍMICO

Um catalisador é uma substância que afeta a velocidade de uma reação, mas emerge do processo inalterada. Um catalisador normalmente muda a velocidade de reação, promovendo um caminho molecular diferente (mecanismo) para a reação. Por exemplo, hidrogênio e oxigênio gasosos são virtualmente inertes à temperatura ambiente, mas reagem rapidamente quando expostos à platina, que por sua vez é o catalisador da reação.

Catalisadores sintéticos comerciais são extremamente importantes. Aproximadamente um terço de todo material do produto nacional bruto dos Estados Unidos da América envolve um processo catalítico em alguma etapa entre a matéria-prima e os produtos acabados. Como um catalisador torna possível a obtenção de um produto final por um caminho diferente (por exemplo, uma barreira de energia mais barata), ele pode afetar tanto o rendimento quanto a seletividade.

Objetivos

·         Realizar uma reação de decomposição catalisada da água oxigenada (peróxido de hidrogênio).

Materiais

·         1 proveta de 1000 mL;

·         1 espátula;

·         1 pipeta graduada de 25 mL e 1 pêra.

Reagentes

·         Peróxido de hidrogênio (H₂O₂) a 10% ou 30%;

·         Iodeto de Potássio (KI);

·         Detergente (preferencialmente amarelo).

Procedimentos

            Em uma proveta de 1000 mL, coloque 25 mL de peróxido de hidrogênio (a 10% ou a 30%) com o auxílio de uma pipeta graduada de 25 mL e uma pêra.

            CUIDADO: quanto maior for a concentração do peróxido de hidrogênio, mais perigoso ele se torna, podendo causar graves queimaduras. É sugerido o uso de luvas para a realização desta prática. Caso ocorra contato do H₂O₂ com a pele, lavar imediatamente com água corrente e abundante.

            Coloque um pouco de detergente na proveta de 1000 mL. Em seguida, coloque uma pequena quantidade de iodeto de potássio na proveta, com a ajuda de uma espátula. Observe o que acontece e discuta com seus colegas.

Questões Pós-Prática

1)      O que é uma reação de decomposição? O que significa dizer que ela foi catalisada?

3. GARRAFA AZUL

Esta experiência foi selecionada por ser segura, de execução simples e exigir elementos de baixo custo e fáceis de serem obtidos em drogarias; pode ser realizada dispensando laboratório, vidraria especifica e instrumentos sofisticados. Permite acentuar a importância da cuidadosa observação e da organização dos dados experimentais. Além disso, a experiência representa uma boa oportunidade de se observar a participação de um gás como reagente num sistema químico.

Finalmente, a seleção dessa experiência da garrafa azul representa mais uma tentativa de recuperar um pouco a química descritiva e factual. O emprego de experiências que aparentam uma certa magia, perigosa maneira de interpretar a natureza, tem a função, no processo educacional, de estimular a curiosidade. O químico americano Linus Pauling — prêmio Nobel de Química e prêmio Nobel da Paz — relata que ficou fascinado, quando ainda era estudante, com a demonstração 'de impacto' da carbonização do açúcar. Isto contribuiu fortemente para a escolha de sua carreira profissional.

Contudo, devemos ressaltar que não faz parte dos objetivos do trabalho ora proposto, levar os alunos a descobrirem quais são as reações químicas que ocorrem no sistema. A complexidade dessas reações, creio eu, está acima dos conhecimentos básicos de um estudante do Ensino Médio. Eu mesmo não me aventuro nelas, por isso sigo as orientações da esposa, que é química. Todavia, se algum químico se dispuser a fazer uma explanação didática do equacionamento, de antemão agradeço.

Material

-água correspondente a 3 copos comuns: 550 a 600 ml, no total.

-2 colheres e meia, das pequenas (colher de café), de hidróxido de sódio (soda cáustica); cerca de 10 a 11 gramas, no total.

-9 colheres, das pequenas (café), de glicose (dextrose): cerca de 18 a 20 gramas; ele é encontrado  em farmácias, drogarias e supermercados com o nome comercial de “Dextrosol”, açúcar para mamadeiras.

-5 ml de solução de azul de metileno (encontrada pronta a 1% ou 2% em farmácias e drogarias)

-3 frascos de 200 a 300 ml, de vidro ou plástico transparente, com tampa (podem ser garrafas de
-água mineral, de suco de frutas ou refrigerantes - 'pichulinha', com suas próprias tampas plásticas).

-1 garrafa de 2 litros -PET- ou frasco grande de vidro, para dissolver os ingredientes (não devem ser usados recipientes de alumínio, pois seriam corroídos pela soda cáustica)

Preparo da solução

-Coloque os 3 copos de água na garrafa PET ou frasco grande. Acrescente quase todo o hidróxido de sódio (deixe um pouquinho para fazer eventuais ajustes finais de concentração). Agite até dissolver completamente (não passe para a etapa seguinte antes que todo o hidróxido tenha se dissolvido por completo). 

-Em seguida, coloque quase toda a glicose nesta garrafa PET e agite. Acrescente de 60 a 80 gotas (3,0 a 4,5 ml) da solução azul de metileno e agite. 

-A solução resultante, com frasco tapado, deve apresentar-se incolor quando estiver em repouso. Se não descolorir, vá acrescentando aos poucos o resto do hidróxido e da glicose até conseguir o efeito necessário -- solução incolor. Quanto maior a concentração de glicose e/ou hidróxido, mais rapidamente ocorrerá a descoloração após a agitação.
-Coloque a solução em 2 frascos (garrafas plásticas de 300 ml) incolores; um deve ficar semipreenchido e o outro completamente preenchido, sem restar ar. Tampe os frascos. Rotule-os, indicando a situação de cada um: letra A, para o que contém ar comum; letra B, para o frasco completamente cheio, sem ar 'visível' entre a solução e a tampa.

A solução preparada tem vida útil de apenas algumas horas, não podendo ser armazenada. Se houver necessidade de se preparar solução-estoque para vários dias, proceda como segue: 

1— Dissolva o hidróxido de sódio usando metade da água necessária, ou seja, um copo e meio. Coloque esta solução em um frasco bem tapado e guarde-o.
2— No outro copo e meio de água que sobrou dissolva a glicose. Guarde esta solução num segundo frasco bem tapado (se for em garrafa plástica, bem 'tampado').
3— Num terceiro frasco mantenha a solução de azul de metileno. 

Na hora de usar é só juntar volumes iguais das duas primeiras soluções (1 e 2) e colocar algumas gotas de azul de metileno (3). Por exemplo, meio copo da primeira solução (1) mais meio copo da segunda solução (2) e, aproximadamente, vinte gotas da solução de azul de metileno (3).

Procedimento
O procedimento apresentado a seguir é apenas uma sugestão. Baseado nele, e levando em conta características pessoais, entre outras circunstâncias, você deverá estabelecer sua própria rota de trabalho. Assim, depois da leitura atenta da parte experimental, deverá julgar e escolher qual ou quais blocos de investigação irá desenvolver. O importante é que você se sinta desafiado a descobrir, pelo menos em parte, o que se passa no sistema.

Primeira investigação

a) Verifique se o frasco A está bem tapado. Agite-o vigorosamente. Em seguida deixe-o em repouso. O que ocorre? Anote.

b) Será que existe alguma substância azul no fundo do frasco ou na superfície do líquido e que, pela agitação, se espalha pelo líquido todo, colorindo-o? Faça observações adequadas para responder.

4. BOMBA DE HIDROGENIO

EU IREI EXPLICAR PARA VOCÊS.

5. FAZENDO GELO INSTANTANEO

·         Reagentes

·         Acetato de sódio

·         Agua destilada

A solubilidade do acetato de sódio em água é de 76g para cada 100ml de água, a 0ºC. 
Portanto, para fazer este truque de gelo instantâneo, você precisa preparar uma solução supersaturada, ou seja, dissolver uma quantidade maior do que 76g de acetato de sódio em 100ml. Você consegue isto aumentando a temperatura. Quando a temperatura aumenta, a solubilidade também aumenta, e assim, é possível dissolver uma quantidade maior. à temperatura ambiente, você pode dissolver um quantidade maior do que 76g naturalmente. Digamos que você pegue 90g de acetato de sódio, e dissolva em 100 ml de água, a uma temperatura mais alta do que a temperatura ambiente. Então, você deixa esfriar lentamente esta solução, sem agitar. Depois que ela ja estiver fria, à temperatura ambiente, você faz o truque: coloca um único cristalzinho de acetato de sódio, e ele irá começar a cristalizar, formando o "gelo instantâneo".

6. TERCEIRA LEI DE NEWTON: Foguete a álcool

Objetivo: Verificar a 3ª Lei de Newton: “A toda ação corresponde uma reação de igual intensidade de força e de sentido contrário”..

Material: Garrafa de refrigerante de 2 litros, fio de nylon, tesoura, saco plástico, fita crepe ou durex, vela, um pedaço de mangueira fina (que passe pela boca da garrafa, frasco de desodorante tipo spray e cola de isopor.

Procedimento: Perfure a tampa da garrafa de modo que se faça um orifício da largura de um lápis. Prepare as duas alças cortando tiras de garrafa (tamanho 2,5 x 10cm) e faça um orifício pequeno para passar a linha de nylon com certa folga. Dobrar as tiras e prende-las com a fita crepe (ver desenho).

Passar o fio de nylon (melhor que fio de Nylon e um arame fino) pelos orifícios das alças e esticar bem. mantendo uma pequena inclinação. Revista à parte do fio de nylon próxima a tampa com papel alumínio para evitar a queima do mesmo. Borrife, por 3 vezes, o álcool no interior da garrafa, utilizando o frasco de spray e coloque a tampa perfurada. Aproxime a vela acesa da tampa perfurada. Observe.

Para repetir a operação, renove o ar no interior da garrafa com a sacola plástica (ver esquema) e borrife novamente o álcool.

Esquema:

Observações: A garrafa é impulsionada pela produção de substâncias gasosas (acréscimo de 40% no número de mols gasosos) e também pela expansão resultante da reação exotérmica.

C₂H₅OH(l)  +   3 O₂(g)    à  2 CO₂(g)   +   3 H₂O(v)   +   calor

7. FAZENDO UM POLÍMERO: Formação de uma geléia

Materiais:

• Solução saturada de ácido bórico;

• Cola à base de álcool polivinílico (PVA);

• Copo de vidro ou plástico;

• Corante (azul de metileno ou anilina)

• Palito de picolé.

Procedimento:

Ao copo de plástico adicionar aproximadamente 5 mL de cola e 5 mL de água. Homogeneizar e adicionar lentamente com agitação constante 5 mL da solução de ácido bórico. Caso queira que o material tenha uma melhor aparência, adicione corante antes de colocar a solução de ácido bórico.

Interpretação Microscópica:

Um polímero é um material, isto é, é sempre uma mistura. A cola é um polímero contendo grupos OH polares ao longo da cadeia. Os átomos de boro do ácido bórico reagem com alguns grupos OH formando um complexo que altera a estrutura tridimensionalmente mudando as propriedades do polímero.