Colocando a mão na massa

Colocando a mão na massa:

Experimentos

FONTE DA IMAGEM: www.naosaconadadequimica.blogspot.com

Sais: Reação entre 02 sais gerando outros sais.

*LUVAS* (luvas simples de látex podem ser comprado aos pares ou mesmo em pacotes com 50 pares em qualquer farmácia decente.. Outros tipos de luvas provavelmente poderão ser usados.. Luvas são necessárias para manipular com segurança a barrilha e sua solução que é relativamente corrosiva e que representa o risco maior desta síntese);

*ÓCULOS DE PROTEÇÃO* (modelos simples custam no máximo 10 reais em qualquer loja especializada  em EPIs ou mesmo em depósitos de materiais de construção);

*Máscara contra material particulado (pó)* (existem modelos baratos em lojas especializadas em EPIs, e mesmo em depósitos de materiais de construção; em todo caso, pode-se improvisar usando com cuidado um pano úmido como “máscara”)

Materiais (propriamente ditos):

*Balança* (de preferência digitais com resolução de 1g ou mesmo 0.1g..Isto  seria o ideal. Contudo, você pode ainda optar por outra alternativa "hi-tech" com conforto e praticidade: uma balança "do paraguay" compradas em lojas de R$ 1,99 com capacidade de até 500g e escala de 10g (precisão de +/- 20g).. Para ser franco, foi deste tipo mesmo que eu usei no meu experimento, pois ainda não tenho nenhuma digital);

*Carbonato de sódio* ( conhecida popularmente como "barrilha" e que pode ser encontrada em lojas especializadas em produtos para piscinas como “aumentador de pH”. A barrilha comercial costuma ser relativamente 'pura' (98% em geral) e servirá bem para nossos propósitos) >>> [fórmula: Na₂CO₃ (PM = 106g/mol ); quantidade usada  ~ 110g ]<<<

*Sulfato de Cálcio*(na forma de semi-hidrato (CaSO₄*0.5 H₂O), conhecido popularmente como "gesso-rápido", também pode ser encontrado facilmente em qualquer depósito de materiais de construção por até 1 real o quilo.. Pode-se também ser usada diretamente a forma dihidratada (CaSO₄*2H₂O), bastando pulverizar (se estiver no formato de "pedras") e ajustar as quantidades para que fique estequiométricamente "bonito") >>> [Fórmula(sal anidro): CaSO₄  (PM_anidro = 136,2g/mol | PM_{semihidratado} = 145,2g/mol | PM_dihidratado = 172,2g/mol); quantidade usada (de gesso rápido em pó, semihidrato)  ~ 155g ]<<<

*Água* (de torneira serve muito bem) >>>[quantidade usada ~ 0,8 L (pode-se usar até 1 litro, para fins de arredondamento) ]<<<

*Palito de madeira (de churrasco), bastão de vidro, de plástico ou outra coisa que sirva para fazer a agitação (Certifique-se de que  o que usa para agitar a solução é comprido o suficiente para "raspar" o fundo do recipiente (próximo item) e que deixe uma boa parte “pra fora” da solução, de tal modo que não tenha risco de você enfiar a mão na solução para pegar no agitador improvisado)*

*2  Recipientes de plástico* (Pode-se usar duas  garrafas comuns de refrigerante [plástico PET (poli (tereftalato de etileno)] No caso das garrafas, uma delas será usada de modo “integral” e a outra será cortada de modo conveniente, mas com certos cuidados que serão abordados mais adiante.. Contudo, o ideal seria recipientes de vidro, de PP (polipropileno) ou de PEAD/PEBD (polietileno de alta/baixa densidade ) de pelo menos 1500cm³ de volume cada (equivalente a 1,5L de capacidade))

*Funil* (de plástico serve)

*Filtros de papel* (os de marcas baratas de coar café são os melhores..Evite tipos mais caros como o “Melitta com microporos”, que além de caros são horrorosos para filtrações em experimentos)

*Chumaço de algodão* (opcional)

*Geladeira disponível* (em especial a parte do freezer )

Mãos a obra:

Passo 01:

Usando as luvas e os óculos de proteção, meça a água e pese as substâncias nas quantidades referidas anteriormente (ou mude as quantidades, se quiser, para mais ou para menos, mas deixando as proporções entre eles o mais iguais possíveis à estequiometria da reação; reação esta que será melhor descrita mais adiante em "O Que Acontece").

Preferencialmente, faça tanto a pesagem dos materiais, quanto outras manipulações envolvendo eles, num local aberto e usando uma máscara simples contra materiais particulados, pois uma pequena parte dos materiais sólidos pode ser carreado pelo ar, ficando quase em suspensão, dando então margem a possibilidade de você inspirar esse material, que logicamente, não vai ser bom aos seus pulmões (especialmente no caso da barrilha).

 Tome cuidado, em particular, quando for manusear a barrilha, pois além de tudo ela é corrosiva e irritante quando em contato com a pele (e logicamente, ao trato respiratório e aos olhos também).

Passo 02:

Pegue um dos recipientes mais indicados (conforme "Materiais e Utensílios") ou na falta,  corte o "gargalo" de uma garrafa PET 2 litros para usar (não jogue o gargalo fora, pode ser útil como "tampa" contra poeira).

Ainda com as luvas, óculos, máscara contra materiais particulados, e num ambiente aberto, ponha o volume de água indicado no recipiente e vá adicionando o gesso rápido, em pó, lentamente e com agitação (provida pelo palito de madeira, por exemplo) de tal modo que não forme nenhum "aglomerado" de gesso e que a maior parte dele fique no fundo "livre, leve e solto". É importante adicionar o gesso, lentamente e com agitação à água e não o contrário, pois neste caso, certamente o gesso ficaria "empedrado", o que só dificultaria as coisas (como será descrito mais adiante). Opcionalmente, usando um termômetro, você poderá notar que a solução aumentou bem ligeiramente sua temperatura. Isto é devido à hidratação do CaSO₄*0.5H₂O para CaSO₄*2H₂O, que ocorre com certa liberação de calor.

Agora, com mais cuidado, adicione o carbonato de sódio (barrilha) à suspensão aquosa de sulfato de cálcio, lentamente e com agitação constante. Você poderá notar que a solução esquentará ainda mais (pode-se sentir essa diferença facilmente tocando a superficie externa do recipiente, especialmente se o mesmo for de plástico e sua espessura for relativamente pequena). Novamente, a causa é a hidratação do sal (no caso, do carbonato de sódio, que forma um decahidrato [ Na₂CO₃*10H₂O]).

Mexa a solução com o agitador improvisado por mais um ou dois minutos, e tampe o recipiente (no caso da garrafa PET, use o gargalo ou mesmo um pedaço de papelão) e então deixe 'repousar' em um local seguro, longe de crianças, animais, ou qualquer coisa que possa esbarrar nela e a derrubar.

OBS: Caso ocorra derramamento da solução no chão, o melhor a fazer é , com luvas, passar um pano levemente úmido no chão para absorver a solução básica e os resíduos sólidos, lavar pano no tanque, e lavar o chão com bastante água  e repetir a etapa de passagem com pano e, preferencialmente, repetir esse ciclo mais uma vez.

Se você faz uso de lentes de contato, não as use durante qualquer etapa do experimento. Pois se ocorre contato da solução com seus olhos e você está usando as lentes, o dano aos seus olhos poderá ser maior do que sem lentes. Em todo caso, se ocorrer contato da solução com os olhos, lave-os DE IMEDIATO com muita água corrente, por no mínimo 10-15 minutos. Caso o contato seja com a pele, dê uma boa lavada com água corrente e após passe, por uns 30 segundos, um pouco de vinagre ou suco de limão na área atingida e então lave novamente com água corrente, para remover tudo.

Passo 03:

A reação que acontece é lenta e visualmente não dá para perceber (ao menos eu não percebi), até porquê a massa insolúvel (CaSO₄/CaCO₃) com o tempo decanta e fica no fundo do recipiente..

O período mínimo 'recomendado' é de 1 dia, mas eu sempre prefiro deixar por 2 ou 3, só para ter certeza de uma reação mais completa. Para 'acelerar' o processo, ocasionalmente agite a solução com o agitador improvisado e após isso tampe novamente, para proteger de corpos estranhos caírem dentro do sistema (poeira, etc).

Passo 04:

Após o tempo de reação (1, 2 ou 3 dias) passar, você pode filtrar a solução, utilizando-se para isto do funil, do filtro de papel (use dois de uma vez, para melhor remover os insolúveis e opcionalmente, antes de por os filtros de papel, ponha um pequeno chumaço de algodão na "goela" do funil, mas faça isso sem comprimir demais o algodão lá, pois isso pode fazer a filtração ser inacreditavelmente mais lenta) e de outro recipiente (uso garrafa PET) para coletar o líquido filtrado. A filtração pode ser lenta, então tenha paciência.. (para agilizar um pouco, primeiro  decante a solução e então tente verter a sua fase aquosa (com cuidado para não agitar a solução) no filtro).

Após tudo filtrado, remova o líquido filtrado e guarde-o na garrafa PET , e feche-a bem com sua tampa.

Para separar o sulfato de sódio da solução, faça o seguinte: de manhã, ponha  a garrafa com a solução filtrada contendo o sulfato de sódio (ou outro recipiente, tampado) bem fechada no congelador da geladeira (antes de tudo, entre em um "acordo" com sua mãe , se for o caso (que provavelmente não irá gostar de "coisas estranhas" na geladeira), rotule devidamente a garrafa e tenha certeza de que ninguém irá pegá-la e achar por engano se tratar de ser algum 'suco' ou similar. Por medida de segurança adicional, além das informações básicas sobre o que há na solução, ponha no rótulo também  o símbolo da caveira bem grande; isto diminui ainda mais as chances de que qualquer pessoa mesmo, em especial crianças pequenas que não sabem ainda ler, se for o caso, peguem por acidente a garrafa e bebam ou tentem beber o que há dentro).

Uma vez no congelador, ocasionalmente (de 2 em 2 ou de 3 em 3 horas) abra o mesmo, pegue a garrafa e agite-a fortemente, isto evita a formação de cristais grandes (aparentemente, aglomerados aciculares) de sulfato de sódio, que caso formados, podem ser quase 'impossíveis' de remover do recipiente ( ainda mais se o recipiente em questão for a garrafa PET).

Continue fazendo isto até a algumas horas da noite (até 8, 9 ou mesmo 10 horas da noite ou mais). Filtre a solução (funil, papel filtro e outro recipiente para coletar o liquido filtrado). Ponha o liquido filtrado novamente no recipiente original e guarde para extração adicional de sulfato de sódio (não descrita aqui) ou descarte convenientemente. O solido filtrado é composto basicamente de sulfato de sódio decahidratado (Na₂SO₄*10H₂O) com uma quantidade adicional de água "agarrada" pelo  retículo e um pouco de impurezas ; quando a temperatura desses cristais chegarem a ficar igual a temperatura ambiente, a maior parte deles  terá se dissolvido em sua própria água de cristalização então você pode guardá-los assim, em solução, num recipiente de plástico adequado ou , ainda como cristais frios, você pode recristalizá-lo em água "fresca" e após a obtenção dos cristais recristalizados, pode-se então desidratá-los para ter o sulfato de sódio anidro, que é um excelente agente dessecante para muitas substâncias orgânicas (passos não descritos aqui) além de poder ser usado em outros experimentos exigindo este sal. As fotos abaixo são do sulfato de sódio obtido por este método (o Na₂SO₄*10H₂O_(s)  foi recristalizado uma vez e esquentado fortemente de tal modo que ficasse anidro - Na₂SO_4(s))

Passo 05:

A parte insolúvel que havia sido retida no filtro (no início do passo anterior) você pode lavar algumas vezes com água fresca (no próprio filtro ou então decantando em outro recipiente; é um processo um pouco mais complicado mas que demora menos que o de lavar no próprio filtro.. Apesar disso, dessa vez, a lavagem foi feita no próprio filtro) para remover a maior parte dos íons sódio, abrir o papel filtro e pôr a massa em alguma vasilha de plástico e deixar secando por alguns dias ao ar fresco seja na sombra ou no sol. Parabéns! Isto é o seu carbonato de cálcio (que embora impuro, especialmente com CaSO₄, em sua maior parte é mesmo carbonato de cálcio e pode ser usado em diversos outros experimentos).

Faça um pequeno experimento, para comprovar que o que você tem aqui é de fato composto, ao menos em parte, por carbonato de cálcio: pegue um pouco de vinagre (ou suco de limão concentrado) e pingue no gesso rápido ( do mesmo tipo que você havia usado no experimento). Veja o que acontece. NADA! Agora faça o mesmo com o seu  composto "X". Irá "espumar".. Na realidade, o que ocorre é o ácido reagindo com o carbonato presente, formando o CO_2(g) que dá a "espuma". Com isso, fica provado que seu material é, ao menos em parte, composto por CaCO₃.

Abaixo, uma foto do meu carbonato produzido por este processo guardado num recipiente de Toddy (que é feito de PP)

O que acontece

São muito comuns reações entre dois sais formando outros dois sais. A "dupla-troca"(ou reação de metátese) como "dizem" os livros do ensino médio, é uma regra geral de reação de certos compostos (ácidos + bases, sais + sais, ácidos + sais, etc) dada genericamente por:
 AB + CD --> AD + CB
Onde AB, CD, AD e CB são os compostos, sendo A⁺ e C⁺ os cátions dos compostos e B^- e D^- os ânions dos mesmos.
A "regra" para esta reação diz basicamente que AB e CD tenderão a reagir se os produtos (AD e/ou CB), em relação aos reagentes (AB e CD)  forem: {1} menos solúveis (ou insolúveis) ; e/ou {2} mais voláteis;  e/ou {3} formarem um eletrólito mais fraco..

No caso do experimento descrito foi visto o primeiro caso {1}, onde a menor solubilidade de um dos produtos (CaCO₃) comparada com a do reagente (CaSO₄) força a reação principal acontecer. O fato interessante a notar é de que a solubilidade tanto do sulfato de cálcio (CaSO₄) quanto o do carbonato (CaCO₃) formado são muito baixas, mas a menor solubilidade do carbonato (em torno de 140 vezes menos solúvel, comparando com o sulfato) é o "truque" para a reação acontecer. Devido a ambos serem muito pouco solúveis é que não se nota visualmente a reação acontecendo; A maioria das reações "didáticas" deste tipo acontece com um sal bem solúvel e outro também solúvel , ambos dissolvidos, formando um sal solúvel e outro pouco solúvel ou insolúvel sendo a precipitação praticamente instantânea e evidenciando claramente uma reação acontecendo; por exemplo:

AgNO_3(aq) + NaCl_(aq) ---> AgCl_(s) + NaNO_3(aq)

Pb(NO₃)_2(aq) + 2 KI_(aq) ---> PbI_2(s) + 2 KNO_3(aq)

Na₂CO_3(aq) + CaCl_2(aq) ---> CaCO_3(s) + 2 NaCl_(aq)

Etc.

No caso da reação mostrada nesse experimento:

CaSO_4(aq) + Na₂CO_3(aq) <---> Na₂SO_4(aq) + CaCO_3(s)

Note que apesar de aparentemente ficar sólido durante a reação, o sulfato de cálcio não pode reagir no estado sólido; também existe um equilíbrio químico; basicamente o que acontece é que uma pequena parte do sulfato de cálcio se dissolve e reage formando o carbonato de cálcio, que precipita enquanto mais sulfato de cálcio se dissolve e reage,  e assim sucessivamente, até que todo ou quase todo o sulfato de cálcio tenha sido consumido na reação. Essa característica explica o porquê da reação demorar tanto comparando com outras reações comuns de dupla troca entre dois sais e também explica a importância de se usar o CaSO₄ na forma de pó, mais fina possível e sem "empedrar" (o aumento de área proporcionado pelo estado de pó em relação as 'pedras' cria uma área de contato com a solução muito maior e portanto, quanto maior a área superficial total (quanto mais fino o pó) menor será o tempo de reação).

OBS:  O motivo pelo qual eu não recomendo usar garrafas PET (poli (tereftalato de etileno)) no experimento, apesar de serem MUITO práticas, é de que o PET por ser um éster, é atacado naturalmente por substâncias básicas e como se usa uma substância fortemente alcalina (barrilha) no experimento, existe risco de perfuração da garrafa pela solução de barrilha; contudo, esse ataque não é rápido, especialmente se a solução não ficar quente por muito tempo; e como a barrilha é 'consumida' na reação, o alto pH (altamente alcalino) tende a abaixar (menos alcalino) e o ataque ao plástico é retardado ainda mais. Na pratica desse experimento, esse 'ataque' em específico gera pequenas quantidades de tereftalato de sódio e etilenoglicol (a garrafa parece intacta após o uso, mas uma porção BEM PEQUENA dela é atacada, se a reação é conduzida de modo como descrito aqui) , mas em todo caso, isso não atrapalha em praticamente nada na pureza dos produtos finais, ao menos no âmbito amador.

Fonte: http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=107#top

Óxidos: os óxidos e a chuva ácida

Materiais:

• Extrato de repolho roxo
• Água
• 2 Erlenmeyers
• Tubo(mangueira) de borracha ou plástico
• Rolha de borracha com furo para Erlenmeyer
• Luva
• Solução de ácido nítrico concentrado
• Fio de cobre desencapado
• Peneira pequena de cozinha

Preparação da solução de repolho roxo (indicador ácido-base)

Macerar o repolho roxo junto com um pouco de água até. Peneirar o extrato afim de se obter uma solução roxa. Colocar a solução em um dos Erlenmeyers.

Produção do NO2

No outro Erlenmeyer colocar a solução de ácido nítrico concentrado. Acrescentar o fio de cobre e tampar o Erlenmeyer com a rolha de borracha já conectada com a mangueira. A mangueira não deverá estar em contato com a solução de ácido nítrico

Resultados

1 – A solução de ácido nítrico, quando em contato com o cobre, deverá mudar de cor, de incolor para verde, e deverá ser observada formação de um gás acastanhado.
2 – O gás liberado na reação com o ácido irá passar pelo tubo e borbulhar na solução de repolho roxo. A solução irá mudar progressivamente de cor até ficar avermelhada.
 

Ácidos e bases:

1) Produção de um indicador ácido/base

Material Panela. Fogão. Coador. Vidro de relógio. Faca. Tábua de cozinha.

Compostos Couve-roxa. Água destilada. Água da torneira. Hidróxido de sódio. Vinagre.

Procedimento

1. Corte em pedacinhos, uma ou duas folhas de couve-roxa (bem roxa). (corte a couve sobre uma tábua de cozinha, para ser facilitado o próximo passo da experiência)

2. Leve pelo menos 1 litro de água destilada à ebulição. O aquecimento da água pode ser feito num fogão ou em um microondas.

3. Quando a água atingir a ebulição, tire a panela do fogão e coloque a couve na água. (tenha cuidado ao manusear a panela com a água fervente, pois pode causar graves queimaduras)

4. Deixe arrefecer a água destilada com a couve-roxa até esta ficar fria. Depois coe o líquido resultante. O líquido deve ter uma cor roxo - avermelhado - escura. (o mais importante agora é saber quais as cores que este indicador adquire quando em contacto com soluções com características alcalinas, ácidas ou neutras. Para soluções neutras o indicador irá manter a sua cor original, para soluções ácidas o indicador irá tornar-se vermelho. Em relação às alcalinas o indicador poderá adquirir duas cores distintas, sendo azul para soluções alcalinas fracas e verde para soluções alcalinas fortes).

Para os testes de acidez deves verter um pouco de indicador para um vidro de relógio. Depois adiciona-lhe a solução que queres estudar. Podes utilizar o vinagre (ácido acético) como ácido, a água da torneira como base fraca e a soda cáustica (hidróxido de sódio) como base forte. A água destilada pode ser utilizada como neutra.

FONTE: http://tecciencia.ufba.br/acidos-e-bases/experiencias

Postado por: Taysy Ribeiro do 2° 01