Determine a relação estequiométrica da reação entre nitrato de chumbo (Pb (NO3) 2) e iodeto de potássio (KI)

1. INTRODUÇÃO

Estequiometria é uma palavra que vem do grego stoikhein = elemento e metron = medição. É o cálculo que se faz da quantidade de reagente e/ou produtos de reações químicas, relacionando as quantidades de matéria das espécies envolvidas. A estequiometria pode também ser chamada de cálculo estequiométrico. Baseia-se nas proporções fixas que são transformadas em produtos em uma reação específica e pode ser utilizada para cálculos de rendimento.

A Lei da Conservação das Massas (Lei de Lavoisier), um dos princípios orientadores para a estequiometria, foi criada por Antoine L. Lavoisier em 1785. Foram realizados diversos experimentos e Lavoisier percebeu que as reações que ocorriam em sistemas fechados não tinham perda de massa, concluindo que a soma total das massas de reagentes era igual à soma das massas dos produtos. A frase "na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma" ficou bastante famosa, sendo a enunciação desta lei.

Em uma reação química, a massa, os átomos e as cargas se mantêm. Para determinar a estequiometria de uma reação, deve-se primeiro escrever a reação dos reagentes e determinar os produtos formados. Em seguida, deve-se acertar os coeficientes estequiométricos da reação, ou seja, balanceá-la. O balanceamento determina a proporção de mols de substância que reagem e se formam. Conhecendo a relação molar, é possível chegar a uma relação de massas.

Observando essas relações, é possível realizar proposições sobre a pureza de um determinado reagente, inserindo esta relação em meio a uma reação, assim como o rendimento da reação química. Pureza é dada pela divisão da massa da substância pura sobre a massa total da amostra (podendo ser colocada em porcentagem, como geralmente é dada). Rendimento é dado dividindo-se a quantidade de produtos realmente obtida pela quantidade teórica que deveria ser formada.

2. OBJETIVOS

Determinar a relação estequiométrica de uma reação entre o nitrato de chumbo (Pb(NO3)2) e o iodeto de potássio (KI), medindo a altura do precipitado amarelo de iodeto de chumbo formado (PbI2).

3. MATERIAIS E REAGENTES

 Nitrato de chumbo (Pb(NO3)2)

 Iodeto de potássio (KI2)

 6 tubos de ensaio Nessler

 Suporte para tubos

 2 pipetas graduadas de 10 mL

 Régua graduada em mm

 2 béqueres de 50 mL

 Bastão de vidro

4. PROCEDIMENTO

Figura 01. Procedimento do experimento de estequiometria

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste procedimento, é possível observar a estequiometria da reação entre o nitrato de chumbo, pela formação de um precipitado amarelo de iodeto de chumbo. Sabemos que a reação ocorre da seguinte forma:

Pb(NO3)2 + 2 KI → PbI2 + 2 KNO3

Equação 01. Reação entre nitrato de chumbo e iodeto de potássio.

Adicionamos uma quantidade constante de nitrato de chumbo a cada um dos tubos e fomos adicionando quantidades crescentes de iodeto de potássio. Após a adição, agitamos cada um dos tubos e deixamos precipitar, de forma a compactar o sólido formado. Os resultados obtidos após medição da altura da coluna de precipitado estão descritos na Tabela 01.

Tubo Volume (mL)

Pb(NO3)2 0,5 mol L-1 Volume (mL)

KI 0,5 mol L-1 Altura (mm) do precipitado

1 3,00 1,50 5,0

2 3,00 3,00 8,0

3 3,00 4,00 9,0

4 3,00 7,00 11,5

5 3,00 9,00 12,0

6 3,00 12,00 12,0

Tabela 01. Volumes adicionados de reagentes e altura medida de precipitado

Analisando a tabela, podemos observar a proporção entre os reagentes e fazer relação com a altura de precipitado formado (no caso o iodeto de chumbo). Do primeiro tubo ao terceiro tubo, o nitrato de chumbo é o reagente em excesso, pois a quantidade de precipitado formado aumenta à medida que se aumenta a quantidade de iodeto de potássio adicionada. A situação se inverte e o iodeto passa a ser o reagente em excesso no quarto tubo, quando a quantidade de precipitado começa a tornar-se constante.

Devido à estequiometria da reação, era esperado que a altura do precipitado se tornasse totalmente constante a partir do quarto tubo, porém os resultados experimentais mostram uma diferença na altura do terceiro tubo com os tubos seguintes, uma variação de 0,5 milímetros.

Figura 01. Gráfico "Altura do precipitado de Pb(NO3)2 (mm) x Volume adicionado de KI

Alguns erros podem ter causado essa diferença. O mais provável deles é o tempo de espera e compactação das amostras. Podemos inferir isto por meio da Tabela 02, que demonstra a medida, em mm, após 5 minutos e da medida, em mm, após 10~15 min.

Tubo Altura após 5 min Altura após 10~15 min

3 13,5 11,5

4 16 12

5 26 12

Tabela 02. Diferença de alturas após certo tempo

Observa-se que, à medida que o tempo passa, ocorre maior compactação do precipitado formado. Isto indica que, quanto mais tempo deixamos precipitando, maior a compactação, e menor a altura do precipitado. Mesmo obedecendo ao tempo de 15 min, pode ocorrer mais ou menos precipitação nos tubos, pela diferença da quantidade de solvente existente no mesmo.

Além disso, pode ocorrer erros na medida da altura de precipitado, já que na medidas em milímetros a margem de erro é bastante elevada - 0,5 mm, exatamente o observado diferente no tubo três em relação aos outros tubos. Também deve-se levar em conta o erro obtido na medida dos volumes na medida da pipeta graduada e quaisquer diferenças entre os diâmetros dos tubos utilizados.

A medida da altura do precipitado formado não é a maneira mais eficaz para a determinação da