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FACULDADE METROPOLITANA DE CAMAARIENGENHARIA DE PRODUO

TESTE DE CHAMA E REATIVIDADE DOS METAIS

Jos Policarpo NetoLucas AlvesRodrigo AlmeidaSimone dos SantosVitor Moreno

Camaari-Ba2014.1

FACULDADE METROPOLITANA DE CAMAARIENGENHARIA DE PRODUO

TESTE DE CHAMA E REATIVIDADE DOS METAIS

Este relatrio atende as exigncias da Disciplina Qumica Geral ministrada pelo docente Fabiano Ferreira de Medeiros como requisito parcial para obteno da nota da unidade II do 3 semestre do curso de Engenharia de Produo pela Faculdade Metropolitana de Camaari- FAMEC.

Camaari Ba2014.1

Sumrio

Introduo: Teste de chama......................................................................................03

Objetivo do experimento teste de chama.........................................................................04

Materiais e reagentes usados no teste de chama ....................................................04

Metodologia usada para realizar o teste de chama...................................................05

Resultados e discusses do teste de chama............................................................05

Questionrio...................................................................................................07

Concluso para o experimente teste de chama.........................................................08

Introduo: Reatividade dos Metais..........................................................................09

Metais....................................................................................................................... 09

Materiais, equipamento e reagentes usados durante o experimento de reatividade dos metais.................................................................................................................10

Objetivo do experimento reatividade dos metais.......................................................10

Metodologia do experimento reatividade dos metais.................................................11

Resultados e discurses: experimento reatividade dos metais.................................12

Reao dos metais em soluo de gua com fenolftalena...........................12

Reao dos metais em soluo com o HCl 10%............................................13

Reao do Cobre em soluo ao utilizar-se HNO3.........................................14

Questionrio...................................................................................................16

Concluso para o experimento reatividade dos metais.............................................17

Referncias...............................................................................................................18

Introduo: Teste de chama

O teste de chama ou prova da chama um procedimento utilizado em Qumica para detectar a presena de alguns ons metlicos, baseado no espectro de emisso caracterstico para cada elemento.O teste de chama baseado no fato de que quando uma certa quantidade de energia fornecida a um determinado elemento qumico, alguns eltrons da ltima camada de valncia absorvem esta energia passando para um nvel de energia mais elevado, produzindo o estado excitado. Quando um desses eltrons excitados retorna ao estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiao. Cada elemento libera a radiao em um comprimento de onda caracterstico, pois a quantidade de energia necessria para excitar um eltron nica para cada elemento. A radiao liberada por alguns elementos possui comprimento de onda na faixa do espectro visvel, ou seja, o olho humano capaz de enxerg-las atravs de cores. Assim, possvel identificar a presena de certos elementos devido cor caracterstica que eles emitem quando aquecidos numa chama.A temperatura da chama do bico de Bnsen suficiente para excitar uma quantidade de eltrons de certos elementos que emitem luz ao retornarem ao estado fundamental de cor e intensidade, que podem ser detectados com considervel certeza e sensibilidade atravs da observao visual da chama.O teste de chama rpido e fcil de ser feito, e no requer nenhum equipamento que no seja encontrado normalmente num laboratrio de qumica. Porm, a quantidade de elementos detectveis pequena e existe uma dificuldade em detectar concentraes baixas de alguns elementos, enquanto que outros elementos produzem cores muito fortes que tendem a mascarar sinais mais fracos.Em meados do sculo XVIII comearam os estudos sistemticos de identificao de compostos pelo uso de chamas, conduzidos mais ou menos de modo simultneo por vrios pesquisadores. Thomas Melvill (1726-1753) observou, em 1752, o espectro de linhas brilhantes emitido por chamas contendo sais metlicos.

Objetivo do experimento teste de chama

Observar a cor da chama associada presena de elementos qumicos metlicos presentes em sais e a partir da cor da chama associada aos sais determinar o comprimento de onda.

Materiais e reagentes usados no teste de chama

Bquer; Vareta com a ponta de platina curva; Bico de Bunsen (lamparina com etanol); Isqueiro; Soluo de cido clordrico (HCl) 10%; Cloreto de sdio (NaCl); Cloreto de cobre II (CuCl2); Cloreto de potssio (KCl); Cloreto de clcio (CaCl2); Estroncianita (SrCO3); Cloreto de Cobalto (CoCl2); Carbonato de Ltio (LiCO3)Materiais e Reagentes usados no teste de chama.Fonte: Prpria

Metodologia usada para realizar o teste de chama

Colocou-se uma pequena quantidade da soluo de HCl dentro do bquer para que pudesse ser feita a limpeza do fio de platina.O fio de patina foi mergulhado na soluo de HCl e levado a chama do bico de Bunsen para serem retiradas as impurezas nele contidas.A vareta com a ponta de platina curva foi introduzida no vidro contendo o NaCl para coletar um poro do composto. Em seguida a vareta contendo o composto na ponta de platina curva foi submetidoao aquecimento na chama do bico de Bunsen. A cor observada durante a queima do composto foi anotada na tabela 1.Logo aps foi efetuada a limpeza do fio de platina, mergulhando-o na soluo de HCl e levando o em seguida a chama.Este procedimento foi repetido com todos os demais sais (CuCl2, KCl, CaCl2, SrCO3, CoCl2 e LiCO3), observando-se e anotando na tabela 1 a colorao da chama emitida por cada um dos sais testados.

Resultados e discusses do teste de chama

A tabela 1 contm separadamente as informaes com o metal presente nos sais, a cor observada durante a queima do composto e o comprimento de onda tendo como referncia a cor da chama. Tabela 1: Determinao das cores a partir dos sais e comprimento de onda.Sal ou carbonato analisadoMetal presenteCor da ChamaComprimento de onda em relao a cor (nm)

Cloreto de sdio (NaCl)Sdio (Na)Amarelo Intenso580 nm

Cloreto de cobre II (CuCl2)Cobre (Cu)Verde Claro530 nm

Cloreto de potssio (KCl)Potssio (K)Lilas (Violeta)420 nm

Cloreto de clcio (CaCl2)Clcio (Ca)Vermelho700 nm

Estroncianita (SrCO3)Estrncio (Sr)Amarelo580 nm

Cloreto de Cobalto (CoCl2)Cobalto (Co)Azul Escuro470 nm

Carbonato de Ltio (LiCO3)Ltio (Li)Vermelho700 nm

Na tabela 2 esto relacionadas as cores da radiao eletromagntica emitida por cada elementos utilizados no teste de chama:Tabela2: Cores da radiao emitida pelos elementos usados no teste de chama.ElementoCor da luz emitida encontradas na literatura

SdioAmarelo

CobreVerde

PotssioVioleta

ClcioLaranja

EstrncioVermelho

CobaltoAzul

LtioVermelho

Comparando as cores encontradas na literatura com as cores observadas experimentalmente tem-se a tabela 3:Tabela 3: cores observadas na literatura e cores observadas no teste de chama.Sal ou carbonato analisadoCor na literaturaCor observada

NaClAmareloAmarelo Intenso

CuCl2VerdeVerde Claro

KClVioletaLils (Violeta)

CaCl2LaranjaVermelho

SrCO3VermelhoAmarelo

CoCl2AzulAzul Escuro

LiCO3VermelhoVermelho

Pode-se observar que algumas cores observadas no condizem com a literatura. Assim, surgem algumas diferentes hipteses para a margem de erro, como:

Observou-se que o CaCl2 e o SrCO3quando levado a chama durante o experimento apresentaram respectivamente as cores Vermelho e Amarelo. Inicialmente pensamos que o fio de platina poderia estar contaminado. Ento, mergulhou-se o fio no cido clordrico e levou-se a chama, mas percebeu-se que o fio estava limpo. A partir da pode-se concluir que o sal ou carbonato pode emitir dois comprimentos de onda diferentes, ou seja, porque tem mais orbitais e mais nmeros de eltrons, consequentemente, mais nveis energticos e por isso duas cores. Alguns dos testes de chama realizados no foram bem explcitos por duas possveis razes: a cor da chama de lcool pde ter-se sobreposto cor da chama do composto, ou a energia fornecida pela combusto do etanol no foi suficiente para excitar os ons metlicos.

Questionrio

a) Qual o princpio do teste da Chama?O teste de chama se baseia no princpio de nveis de energia atmica. Todo tomo tem diversos nveis de energia atmica (K L M N O P Q), ocupados ou no por eltrons. Quando se d energia a este tomo (colocamos na chama), os eltrons na ltima camada de energia sero excitados e subiro um nvel de energia. Esta subida de nvel um evento que dura pouqussimo tempo, ento rapidamente ele decai ao nvel de energia em que se encontrava antes. Ao ocorrer esse decaimento, ele emite um comprimento de onda para equivaler no balano de energia. Dependendo do tomo analisado, esse comprimento de onda pode estar dentro do espectro visvel e ser observada a mudana de colorao de chama.

b) O teste da chama pode ser aplicado a todos os metais?A nvel visual no, pois somente para alguns metais a energia emitida sob a forma de luz visvel, ou seja, dentro da regio visvel do espectro eletromagntico, provocando o aparecimento de cores caractersticas na chama, colorao esta especfica para cada elemento. Mas quando se usa aparelhos, espectrofotmetros, todos os metais podem ser analisados.

c) O que difere "espectro eletromagntico" e "espectro atmico"?Oespectro eletromagntico definido como sendo o intervalo que contm todas as radiaes eletromagnticas que vai desde as ondas de rdio at os raios gama.Espectro atmico - Espectro de riscas produzido quando tomos emitem radiaes.A primeira evidncia experimental significativa sobre espectros atmicos estava contida na descoberta feita por Fraunhofer em 1814, de uma srie de linhas escuras no espectro solar (``raias de Fraunhofer'').Concluso para o experimente teste de chama

Atravs do teste de chama pode-se comprovar a origem das cores e associa-las com a presena de metais nos sais testados com a estrutura eletrnica dos tomos. Com a energia liberada na combusto, os eltrons externos dos tomos dos metais so promovidos a estados excitados e, ao retornarem ao seu estado eletrnico iniciais, liberam a energia excedente na forma de luz. A cor, comprimento de onda, da luz depende da estrutura eletrnica do tomo.

Introduo: Reatividade dos Metais

Os metais que tm maior tendncia de ceder eltrons so mais reativos e aparecem no incio da fila de reatividade dos metais. Os metais menos reativos, com menor tendncia de ceder, aparecem no final da fila. Os metais reativos doam eltrons para os menos reativos espontaneamente, estabelecendo assim, as reaes espontneas. Quando ocorre o inverso, ou seja, um metal menos reativo cede eltrons para um metal mais reativo, constitui-se uma reao no espontnea. Podemos organizar os metais numa fila de reatividade ou menor nobreza onde os mais reativos aparecem no lado direito e os mais nobres no esquerdo, a srie ou fila de reatividade tambm organiza os elementos com sua capacidade de se oxidar, quanto mais reativo maior sua capacidade de oxidar-se.

Metais

Em geral, os metais, sobretudo os alcalinos e alcalinos terrosos so os elementos cujos eltrons exigem menor energia para serem excitados. Os elementos da famlia dos metais alcalinos so bastante reativos, vidos por uma ligao em busca de estabilidade, bons agentes redutores, oxidando-se bem mais facilmente que outros elementos. Eles apresentam maior tendncia de ceder eltrons. Os metais reativos doam eltrons para os menos reativos espontaneamente, estabelecendo assim, as reaes espontneas. Quando ocorre o inverso, ou seja, um metal menos reativo cede eltrons para um metal mais reativo, constitui-se uma reao no espontnea.O sdio metlico em contato com a gua pode liberar uma grande quantidade de energia em forma de calor. O responsvel por toda chama e barulho gerado o gs hidrognio, pois ao mesmo tempo em que formado consumido, pois a energia liberada na reao favorvel para que isso ocorra. Na(s) + H2O(l) NaOH(aq) + 1/2 H2(g)Mais reativo (menos nobre)Cs > Rb > K > Na > Ba > Li > Sr > Ca > Mg > Al > Mn > Zn > Cr > Fe > Co > Ni > Sn > Pb > H > Sb > Bi > Cu > Hg > Ag > Pd > Pt > AuMenos reativo (mais nobre).Materiais, equipamento e reagentes usados durante o experimento de reatividade dos metais

5 tubos de ensaio; 2 cubas de vidro; gua destilada; Fenolftalena; Soluo de cido clordrico (HCl) 10%; 1 bquer; Pina 1 estante para tubos Pera; Pipeta graduada; Equipamento; cido ntrico; Magnsio; Alumnio em p; Zinco; Ferro; Cobre.

HCl 10%, fenolftalena e alumnio em p.Fonte: Prpria

Objetivo do experimento reatividade dos metais

Comprovar, experimentalmente, que as reaes de deslocamento que ocorrem entre metais segundo a fila de reatividade. Verificar a atividade de alguns metais (Al e Mg).Metodologia do experimento reatividade dos metais

a) Numa cuba de vidro (placa de petri) colocar gua destilada at a metade e adicionar de 3 a 5 gotas de fenolftalena (indicador cido-base). Ligao de Hidrognio.b) Cuidadosamente, cortar com uma esptula seca um pequeno fragmento dos seguintes metais (Al, Mg, Na) individualmente e coloc-lo na cuba em local seguro. Observe o que acontece com cada um dos metais. Anote suas observaes.Reao de Metais Com cidosa) Adicionar HCl 10% em 5 tubos de ensaio at 1/3 do volume de cada um. Formao de ligao do tipo dipolo permanente.b) Em cada um dos cinco tubos adicionar as seguintes aparas de metais: Magnsio. Alumnio. Zinco. Ferro. Cobre. c) Esperar alguns minutos e observar se ocorreram reaes. A reao poder ou no ocorrer dependo da tabela de reatividade. Sugerir o tipo de reao de deslocamento em cada metal caso ocorra ou no.d) Aps discusso do metal cobre em HCl 10%, realizar o mesmo procedimento utilizando HNO3. Um grupo de cada vez ir utilizar a capela para este procedimento.

Resultados e discurses: experimento reatividade dos metais

Reao dos metais em soluo de gua com fenolftalena.

Adio da fenolftalena na gua destilada. Fonte: prpria

Magnsio: Ao adicionar o magnsio na cuba contendo a soluo cido-base, o magnsio reage com a soluo, comear a perder eltrons e a soluo comear a adquirir a colorao rosa. Ao passar alguns minutos, observou-se que a soluo contida na cuba, apresentava-se com total colorao rosa. Em outras palavras, o (Mg) Magnsio reagiu com a gua, formando a base Hidrxido de Magnsio (Mg(OH)2.

Reao do magnsio em soluo de gua destilada. Fonte:Ebah

Alumnio: No possvel perceber visualmente a reao entre o alumnio e a soluo. Quando o alumnio entra em contato pela primeira vez com gua, forma-se em sua superfcie uma camada de xido de alumnio. Essa camada protetora atua como uma pelcula, impedindo que o alumnio continue reagindo com a gua. Podemos dizer tambm que por que a energia de ionizao do alumnio muito alta.

Reao dos metais em soluo com o HCl 10%.

Zinco Metlico: 30 segundos aps colocar o zinco na soluo com HCl 10%, observou-se que houve formao de bolhas (Figura 1), ocasionada pela liberao do gs hidrognio, a reao ocorreu por que o zinco mais reativo que o hidrognio e dessa maneira o zinco consegue deslocar o hidrognio da soluo de HCl 10%.

Figura 1.Antes e aps a adio zinco metlico na soluo. Fonte: Clube-Cincia.

Alumnio:Observou-se que no tubo contendo o alumnio houve a mesma reao se comparado ao tubo contendo o zinco (Figura 2), porm houve uma demora no tempo de reao em relao ao zinco. A reao ocorreu porque a liberao do gs hidrognio, uma vez que o alumnio mais reativo que o hidrognio e dessa maneira o alumnio consegue deslocar o hidrognio do HCl 10%.

Figura 2.Antes e aps a adio alumnio na soluo. Fonte: Clube-Cincia.Cobre metlico (Metal Nobre):Observou-se que no ocorreu nenhuma reao (Figura 3) por que o cobre menos reativo que o hidrognio. O comportamento do cobre pode ser explicado com base na fila eletroqumica, pois a mesma mostra que o cobre tem baixa tendncia de oxidao, o cido clordrico no um forte agente oxidante sendo incapaz de reagir com o Cobre.

Figura 3.Antes e aps da adio de fio de cobre.Fonte: Clube-Cincia

Magnsio: Ao adicionar o magnsio tubo de ensaio com a soluo de HCl 10%, a reao ocorreu instantaneamente. No houve acumulo de slido no fundo do tubo de ensaio, pois o metal foi consumido completamente na reao. Ferro: No tubo de ensaio onde ocorreu a reao entre Ferro e HCl 10%, a reao aconteceu de forma lenta e foi percebidas a formao de bolhas a soluo aps 5 minutos de interao entre o ferro e a soluo de HCl 10%.

Reao do Cobre em soluo ao utilizar-se HNO3.

Devido a sua natureza oxidante, o cido ntrico no doa seu prton, isto , ele no libera hidrognio, em reao com metais e os sais resultantes so normalmente nos estados de oxidao mais altos. Por esta razo, corroso pesada pode ser observada e deve ser prevenida pelo uso apropriado de metais ou ligas resistentes corroso. cido ntrico tem o alta distino entre os cidos minerais por atacar (reagir) e dissolver todos os metais da tabela peridica com exceo do ouro e da platina (srie dos metais preciosos) e certas ligas. Esta caracterstica permite ao cido ntrico ser usado em testes cidos qualitativos para identificao de metais, tais como os realizados com as solues chamadas de gua forte e gua rgia.

Reao do cobre com cido ntricoFonte: Scientia

Aps a juno de cido ntrico ao cobre que se encontrava no bquer verifica-se imediatamente a libertao de gases de cor vermelha que borbulham numa soluo de cor verde. Ao observar estas ocorrncias a olho nu, podemos afirmar que ocorreu uma reao qumica. O cido ntrico reage com o cobre, originando novas substncias com propriedades diferentes das primeiras, em que uma delas um gs (xidos de azoto extremamente nocivos), e a outra constitui um sal de cobre (Nitrato de cobre (II)) que fica em soluo, sendo a mistura destas substncias novas formadas responsvel pela cor verde da soluo.Soluo aps reao, HNO3 e cobre.Fonte: Prpria

Equao que representa a reao entre o cobre e o cido ntrico.Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O

Questionrio

2 Porque o cloro atua como um poderoso oxidante?Porque o cloro eletronegativo, ou seja, tem maior capacidade de receber eltrons. Isso porque o tomo de cloro tem eletrosfera com menor n de camadas, logo o ncleo exerce maior fora de atrao sobre os eltrons. Assim, o cloro sofre reduo (ganho de eltrons) com muita facilidade, funcionando como agente oxidante.

3 Porque na maioria das janelas e portas so utilizados alumnio como acabamento?A caracterstica importante deste metal a sua excelente resistncia corroso. Quando exposto ao oxignio, gua e a outros oxidantes, forma-se rapidamente sua superfcie uma pelcula contnua, fina, resistente e protetora, de xido de alumnio (alumina), conferindo-lhe alta resistncia corroso. O alumnio por ter uma ligao direta com o oxignio, capaz de torn-lo estvel e bom condutor de energia, cria-se uma capa protetora, impedindo que a gua em contato com o alumnio no entre em estado de oxidao to facilmente como os outros metais. Portanto ao revestimos as portas e janelas com o alumnio, obtemos essa capa, capaz de conservar por mais tempo esses revestimento, ao contrrio do ferro e do magnsio que em contato com gua entra em estado de oxidao rapidamente.

4 Porque o cobre consegue deslocar o hidrognio do cido ntrico?Por que o cobre oxidado, produzindo ons Cu+2, j que o cido ntrico reduzido para dixido de nitrognio.Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O

5 Qual a funo do cido ascrbico na reao do iodeto com cloro ativo?O cido ascrbico uma substncia antioxidante e tem o poder de reagir com metais presentes no meio da soluo, evitando que os mesmos fiquem disponveis para se oxidarem.

Concluso para o experimento reatividade dos metais

Os metais esquerda da fila de reatividade so extremamente reativos, direita, pouco reativos e os do meio, moderadamente reativos. Dessa maneira os metais extremamente reativos so fortes agentes redutores por que tem grande facilidade de oxidar deslocando os metais menos nobre de compostos em soluo. Note que o hidrognio foi incluindo nessa fila, mesmo sem ser um metal, porque separa os elementos da fila que reagem com cido e liberam gs hidrognio ( direita do hidrognio) daqueles que no reagem liberando esse gs ( esquerda do H). Os elementos a esquerda do H, com exceo do Au e Pt, reagem somente com cidos oxidantes, que possuem nions que so fortes agentes oxidantes. Metais direita do magnsio so to reativos que reagem diretamente com gua fria formando hidrxidos desses metais, como o caso do sdio, j os metais antes do magnsio at o ferro s reagem com gua em ebulio ou vapor de gua. E os metais a esquerda do ferro antes do hidrognio no reagem com gua, e sim com cido liberando H2(g).Diante das atividades experimentais, conclui-se que a reatividade, varia com a posio dos metais na fila de reatividade qumica. Logo os metais localizados anteriormente ao hidrognio reagem com cido clordrico e os metais aps o hidrognio no reagem com cido clordrico.

Referncias

CIDO NITRICO Disponvel em: . Acesso em 05/04/2014.

ELEMENTOS QUIMICOS E REATIVIDADE. Disponvel em: . Acesso em 30/03/2014.

OXIDAO E REDUO. Disponvel em: < http://www.brasilescola.com/quimica/ oxidacao-reducao.htm>. Acesso em 01/04/2014.

REATIVIDADE DOS METAIS. Disponvel em: < http://www.mundoeducacao.com.br/ quimica/reatividade-metais.htm>. Acesso em 30/03/2014.

REATIVIDADE DOS METAIS. Disponvel em: < http://clube-ciencia.blogspot.com.br/ 2011/09/reatividade-dos-metais.html>. Acesso em 10/04/2014.

TESTE DA CHAMA. Disponvel em: < http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir. php?midia=epc&cod=_testedachama>. Acesso em 08/04/2014.

TESTE DE CHAMA. Disponvel em: < http://www.infoescola.com/quimica/teste-da-chama/>. Acesso em 08/04/2014.