CURSO DE ENGENHARIA DE ENERGIASPRO-REITORIA DE GRADUAÇÃO

ÁREA DE TECNOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVELQUÍMICA I

Experimento III

Identificação de substâncias

Aluno: Antonio Duarte Marcos Junior

REDENÇÃO-CE

Antonio Duarte Marcos Junior

Experimento III

Identificação de substâncias

Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina de Química I, no Curso de Engenharia de Energias, na Universidade Internacional da Integração Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira.

Profª. Drª. Artemis Guimarães

REDENÇÃO-CE

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RESUMO

Este trabalho apresenta os procedimentos utilizados para a identificação da densidade

de amostras sólidas, reconhecimento de cátions metálicos através da coloração de suas

chamas e analise de propriedades magnéticas de certos metais.

Palavras-chave: densidade, teste de chama, metais, magnetismo.

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SUMÁRIO

Introdução.................................................................................................................................4

Objetivos..................................................................................................................................5

Materiais...................................................................................................................................5

Procedimento experimental......................................................................................................6

Resultados e discussões............................................................................................................7

Considerações finais................................................................................................................10

Referências Bibliográficas.......................................................................................................11

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INTRODUÇÃO

Para se identificar certa substância deve-se procurar propriedades características da

mesma. Existem dois tipos de propriedades as físicas e as químicas.

Propriedades físicas são aquelas que podem ser medidas sem que se afete a

composição da substância, exemplos: densidade, cor, odor, dureza, propriedades magnéticas,

coloração da chama emitida em um teste de chama, solubilidade, ponto de fusão, etc.

Propriedades químicas são observadas quando a substância reage com outras para formar

outras, exemplo: capacidade de sofrer combustão. Com um conjunto destas características, e

com base em valores conhecidos na literatura, pode-se identificar a substância em estudo.

Nesta prática as principais características estudadas foram.

Densidade: é uma grandeza que mede a quantidade de massa existente por uma

unidade de volume em uma determinada amostra. A unidade padrão do SI para esta grandeza

é g/cm³, porém em química é mais utilizado a notação g/ml. A densidade é dada pelo cálculo

da massa dividida pelo volume (d=m/v). A massa pode ser facilmente obtida através de uma

balança. Já o volume torna-se um pouco mais complicado de se obtê-lo. Se a substância em

teste tiver uma forma regular basta fazer os cálculos de acordo com a equação para calcular o

volume daquela amostra, porém, se ela tiver uma forma irregular o procedimento será

diferenciado. Uma das formas de se obter o volume é colocar a amostra em um liquido e

observar a quantidade de liquido deslocada. Importante a amostra não deve reagir com o

liquido e nem ter uma densidade menor que o mesmo.

Teste de chama – “É baseado no fato de que quando certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico (no caso da chama, energia em forma de calor), alguns elétrons da última camada de valência absorvem esta energia passando para um nível de energia mais elevado, produzindo o que chamamos de estado excitado. 

Quando um desses elétrons excitados retorna ao estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiação. Cada elemento libera a radiação em um comprimento de onda característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um elétron é única para cada elemento.”

In: http://quimicaensinada.blogspot.com.br/2012/01/teste-da-chama.html acesso em 06/02/2013

Assim é possível identificar um elemento simplesmente através da cor de sua chama.

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Propriedades magnéticas – as substâncias em geral possuem propriedades magnéticas e são classificadas em três categorias:

1) materiais diamagnéticos; 2) materiais paramagnéticos; 3) materiais ferromagnéticos.

Porém como os efeitos magnéticos em substâncias dia e paramagnéticas são muito fracos, elas acabam sendo consideradas como não magnéticas. Existem apenas quatro elementos conhecidos que apresentam propriedades ferromagnéticas são eles, ferro, cobalto, níquel e gadolínio. Algumas ligas metálicas, como o aço inoxidável, também apresentam propriedades ferromagnéticas, por conterem alguns desses elementos em sua composição.

OBJETIVOS

1. Determinar a densidade de amostras sólidas;

2. Identificar cátions metálicos através do teste de chama;

3. Verificar propriedades magnéticas dos metais.

MATERIAIS

1. Medidas de densidade

Erlenmeyer de 125 ml com tampa;

Balança semi-analítica

Amostras de metais (ferro e alumínio)

Proveta de 50 ml

2. Identificação de cátions metálicos pelo teste de chama

Alça de metal

Sais (K, Cu, Ba, Na, e Li)

Bico de Bunsen

3. Verificação de propriedade magnéticas

Imã

Amostras de diversos materiais

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

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Determinação da densidade de sólidos (alguns metais) por leitura indireta de

volume

Pesou-se um erlenmeyer de 125 ml com tampa, limpo e seco. Em seguida, encheu-se

o mesmo com água destilada de forma que a água transborda-se ao ser tampado, visando

garantir-se que não ficassem bolhas de ar entra a tampa e o erlenmeyer. Tomando-se sempre o

cuidado de enxugar bem a parte externa do erlenmeyer, a fim de que, alguns respingos de

água não viessem interferir na medição. Pesou-se novamente erlenmeyer.

Considerando a densidade da água, informada pelo instrutor, determinou-se o

volume do frasco que em seguida foi esvaziado.

Pesou-se uma amostra de metal (entre 80-100g) em um pedaço de papel. Transferiu-

se o metal, cuidadosamente, para o erlenmeyer. Permanecendo o metal no erlenmeyer encheu-

se o recipiente com água. Deslizando as peças de metal no interior do recipiente inclinando-o

para os lados para garantir que não ficassem bolhas de ar presas entre as peças de metal.

Preencheu-se o recipiente com água até que transbordasse e colocou-se a tampa no mesmo. A

parte externa foi novamente enxugada e o erlenmeyer contendo o metal e a água foi mais uma

vez pesado.

Os dados obtidos foram anotados e o procedimento foi novamente repetido com a

segunda amostra de metal, sempre se anotando os resultados obtidos.

Determinação de densidade de uma amostra sólida por leitura direta do volume

Escolheram-se amostras dos metais utilizados na primeira parte do experimento.

Pesaram-se cuidadosamente tais amostras. Foi colocado certo volume de água no interior de

uma proveta. Deslizou-se, cuidadosamente, o pedaço de metal para o interior da proveta com

água, em seguida, determinou-se o volume de água deslocado.

Identificação de cátions metálicos pelo teste da chama

Foram utilizadas diferentes hastes metálicas para cada substância a ser

estudada. Mergulhou-se cada alça de metal e uma das soluções aquosas em estudo,

queimaram-se as soluções no bico de Bunsen e observou-se a cor da chama. Determinou-se a

cor da chama para os sais K, Cu, Ba, Ca, Na e Li, sempre tomando-se o cuidado de não se

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misturar as hastes. O mesmo procedimento foi repetido para duas amostras desconhecidas,

que deveriam ser identificadas pela cor da chama, que produzissem.

Verificação de propriedades magnéticas

Utilizando-se um imã verificou-se, entre as amostras disponíveis as que possuíam

propriedades ferromagnéticas.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Determinação da densidade de sólidos (alguns metais) por leitura indireta de

volume

Com este experimento pode-se determinar a densidade dos dois metais utilizados,

neste caso foram, ferro e alumínio. Através de uma série de cálculos pode-se determinar com

considerável exatidão a densidade dos metais analisados. A tabela com os cálculos segue

abaixo.

Tabela – 1Metal 1 =

FerroMetal 2 = Alumínio

Massa erlenmeyer seco (m1) 108,90 g 108,90 g

Massa erlenmeyer cheio com H2O (m2) 254,55 g 254,55 g

Volume do erlenmeyer (m2-m1) = VE 145,65 cm³ 145,65 cm³

Massa do metal (m3) 81,17 g 84,37 g

Massa do metal + H2O + erlenmeyer (m4)

325,40 g 307,38 g

Volume de H2O (m4 – m1 – m3) = V1 135.33 cm³ 114,11 cm³

Volume do metal (VE – V1) 10,32 cm³ 31,54 cm³

Densidade do metal 7,87 g/cm³ 2,68 g/cm³

Segundo os dados, obtidos na literatura, tem-se que a densidade do ferro e do

alumínio são respectivamente 7,87 g/cm³ e 2,70 g/cm³. O que demonstra que os resultados

obtidos através deste processo são bastante exatos. Contudo, deve-se levar em conta que um

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fator determinante para a exatidão deste método é a precisão da balança utilizada, pois quanto

menor for a precisão da mesma maior será sua margem de erro e, portanto menos exatos serão

os resultados.

Determinação de densidade de uma amostra sólida por leitura direta do volume

Este processo embora muito mais simples demonstra um grau de precisão bastante

considerável. Os dados obtidos, bem como os cálculos realizados estão ilustrados na tabela

seguinte.

Tabela - 2Metal 1 =

FerroMetal 2 = Alumínio

Massa do metal 53,86 g 22,58 g

Volume de H2O inicial na proveta

40 ml 40 ml

Volume de H2O deslocado

7 ml 8,6 ml

Densidade do metal 7,70 g/ml 2,63 g/ml

Aqui observa-se que embora a unidade seja g/ml os valores númericos são os

mesmos. Isto porque 1cm³ e 1ml representam a mesma quantidade de volume. Neste

processo pode-se notar que os valores ainda estão bem próximos dos reais. Neste

procedimento as principais causas dos valores obtidos não coincidirem são a baixa precisão da

proveta e a dificuldade de se remover todas as bolhas de ar que ficam entre o metal e a água,

bem como a verificação do menisco em uma posição fora da correta.

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Identificação de cátions metálicos pelo teste da chama

A tabela seguinte contém os dados obtidos através do teste da chama.

Tabela-3 – Cor das chamas

Amostras utilizadas

K Cu Ba Ca Na Li

Amostras Desconhecidas

A=Cobre

B= Lítio

Cor da chama

observadaLilás Verde

Verde amarelado

Laranja Amarelo Vermelho Verde Vermelho

Cor da chama na literatura

Lilás ou

violeta

Verde ou azul

Verde amarelado

Laranja para

vermelho

Amarelo Intenso

Rosa ao vermelho

Este teste mostrou-se bastante útil e preciso para identificação de certo elemento.

Pois mesmo usando uma técnica bem simples os resultados foram exatamente, ou bem

próximos dos esperados. Tanto que a identificação das amostras desconhecidas foi bem fácil.

Assim este tipo de teste mostra-se como uma forma prática e confiável para a identificação de

elementos em estudo.

Verificação de propriedades magnéticas

Neste teste pode-se verificar que tipos de materiais, entre as amostras disponíveis,

possuíam propriedades ferromagnéticas. Os resultados obtidos estão expostos na seguinte

tabela.

Tabela-4: Propriedades ferromagnéticas das amostras

AmostrasFerromagnético

sim não

A= Vidro xB=Ferro x

C= Clipe de papel xD= Moeda x

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Dentre as amostras analisadas a única que não demostrou ter propriedades

ferromagnéticas foi o vidro. Como exposto na introdução deste relatório apenas quatro

elementos conhecidos possuem tal propriedade, ferro, cobalto, níquel e gadolínio. Como

esperado, o ferro apresentou essa propriedade, já o clipe de papel e a moeda apresentaram-se

como ferromagnéticos por serem compostos por ligas metálicas que levam em sua

composição alguns destes quatro elementos ferromagnéticos.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Após esta série de experimentos pode-se atestar que o processo de identificação de

uma substância pode ser feito de diferentes formas, desde que se saibam, previamente, quais

as propriedades que caracterizam certas substâncias.

Quanto aos métodos de verificação da densidade dos materiais sólidos vê-se que o

primeiro método utilizado é bem mais exato do que o segundo, porém, mais complexo. Tais

métodos exigem bastante atenção do operador, pois nestes casos algumas das principais

causas de erros nas medições devem-se, principalmente, a falhas humanas.

O teste da chama mostrou-se bastante eficaz para a identificação de uma substância.

É bem simples e prático, os resultados são facilmente obtidos e a exatidão do processo é

bastante significativa. Contudo a de se tomar o cuidado de realizar o teste mais de uma vez, já

que algumas cores de chama são bastante parecidas o que pode causar duplicidade nos

resultados, assim é necessário estar bastante atento para que se possa identificar corretamente

a substância em análise.

O teste de propriedades ferromagnéticas, embora bem simples, é bastante útil para

identificar a qual grupo metálico certa substância pertence. Porém quando a amostra em teste

consiste-se de uma liga metálica é necessário que se faça mais testes para que possamos

identificar a qual série ela realmente pertence.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BROWN, Theodore L. Química a Ciência Central. 9 ed. Pg 1-5. São Paulo: Pear-

son Prentice Hall, 2005.

QUARTZO DE PLASMA, Teste da Chama, disponível em: http://quartzodeplasma .wordpress.com/2012/10/28/teste-da-chama/ acessado 06/02/13

QUÍMICA ENSINADA, Teste da Chama, disponível em: http://.blogspot . quimicaensinada.com.br/2012/01/teste-da-chama.html acessado em 06/02/2013

TABELA DE DENSIDADE DOS METAIS, USP, Disponível em: lem.iq.usp.br/

dlafaria/cursos/QFL137/ TABELAMETAIS .doc , acessado em 06/02/13

TEIXEIRA, Eliana M. R.; FEITOSA, Judith P. de A.; PAULA, Regina C.M.

Manual do Laboratório, Química geral para engenharia. Universidade Federal do Ceará,

2012.

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