Experimentos Química Inorgânica

[pic 1]

RELATÓRIO 2

Eric Nelson Gouveia Cano

PRESIDENTE PRUDENTE

09/07/2018

PREPARAÇÃO DO NITROGÊNIO E OXIGÊNIO GASOSOS

Relatório apresentado a Professora Ana Maria Pires da disciplina de Química Inorgânica Fundamental do curso de Química.

 

UNESP – Faculdade de Ciências e Tecnologia

Presidente Prudente -  

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Introdução

Nitrogênio (N2) um dos elementos mais abundante na atmosfera terrestre, por conta de sua baixa reatividade, constituindo cerca de 78% da mesma. Em condições normais de temperatura e pressão (1 atm. e 25°C) e encontrado obrigatoriamente na sua forma gasosa diatômica, descoberto formalmente por Daniel Rutherford [1] em 1772.

Pelo fato do Nitrogênio elementar existir em sua forma diatômica, e o dois átomos estarem unidos por uma ligação tripla (uma ligação σ e duas π), a energia de dissociação da molécula e muito elevada, assim, proporcionando a ausência de reatividade do N2. 

Oxigênio e o elemento químico pertencente à família dos Calcogênios, e um não metal muito reativo, e um forte oxidante que facilmente forma compostos com a maioria dos elementos, principalmente óxidos, e constitui cerca de 20% da atmosfera terrestre. Descoberto por simultaneamente por Carl Wilhelm Scheele [2] em 1773 e Joseph Priestley [3] 1774.

É obtido industrialmente pela destilação fracionada do ar liquido.  A maior parte de O2  é utilizada na fabricação de aço. O gás é produzido dessa maneira geralmente contém pequenas quantidades de N2 e de gases nobres, principalmente argônio. Cilindros de aço contendo O2   comprimidos  são usados para muitas finalidades, inclusive na solda oxiacetilênica e no laboratório. O O2 é administrado juntamente com um anestésico em operações cirúrgicas. As vezes é preparado em pequna escala, em laboratório, pela decomposição térmica do KClO3  (com MnO2 como catalisador), embora o produto possa conter pequenas quantidades de Cl2 ou ClO2. Pequenas quantidades de O2 são produzidas pelo aquecimento de NaClO3, como fonte emergencial de oxigênio em aviões(1).

2KClO3          2 KCl + 3O2[pic 2]

Objetivos

Identificar visualmente (em função da coloração) os diferentes estados de oxidação do Vanádio através de testes qualitativos, utilizando um agente redutor. Avaliar a reatividade dos gases Nitrogênio e Oxigênio.  

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Parte Experimental

Materiais:

- Erelenmeyer 250 mL

-Bico de Bunsen

-Proveta

- Bastão de vidro

- Béquer 250 mL

- Tubo de ensaio

- 3 Kitassatos

- Funil de separação

- Mangueiras

Reagentes:

- Cloreto de Mercúrio

- Ácido nítrico

- Zinco

- Hidróxido de sódio

- Vanadato de Amônio

- Ácido sulfúrico

- Dióxido de Manganês

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Procedimento:

A – Preparo de Solução Redutora de Vanádio(II)[pic 3]

Amálgama de Zinco: Em um Erlenmeyer de 250 mL foi dissolvido 0,25g de cloreto de mercúrio em 37,5 mL de H2O. Em seguida, foi adicionado 0,25 mL de ácido nítrico concentrado e 50g de zinco (figura1). Agitou-se rigorosamente por um tempo com auxílio de um bastão de vidro até que fosse verificada uma superfície prateada dos grãos de zinco. Foram realizadas mais de uma agitação com pequenas porções da solução de cloreto de mercúrio com algumas gotas de ácido nítrico.[pic 4]

Após a superfície de zinco ficar completamente prateada, o líquido foi retirado (figura 1.1) e lavado o amálgama várias vezes com água.

Solução de vanádio: Em um béquer largo, foi dissolvido 1g de NaOH em 25 mL de água. Adicionou-se 1,25g de vanadato de amônio, agitando até completa dissolução do composto. Adicionou-se 62,5 mL de ácido sulfúrico e foi realizada sua diluição para 125 mL.

B - Produção de N2 gasoso

Foi adicionado em um frasco reacional 4g de cloreto de amônio, 5g de nitrito de sódio e 130 mL de água. Transferiram-se os 125 mL de vanádio previamente preparado e 50g de zinco amalgamado para kitassato (frasco de coleta), agitou-se a solução com o bastão de vidro a fim de promover uma interação mais rápida.

O sistema foi conectado tomando cuidado em colocar um kitasso entre o frasco reacional para segurança caso a solução retorne e foi aquecida levemente a mistura até que o desprendimento de gás fosse observado no frasco de coleta. Foi mantido o aquecimento até a reação se completar, observando-se as mudanças de coloração ocorridas no sistema coletor (figura 2).

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C – Produção de O2 gasoso[pic 6]

O tubo de vidro contendo reagentes para a produção de N2 foi substituído por um kitassato com uma tampa com rolha adaptada com um funil de separação. Adicionou-se ao kitasso 5g de MnO2.

No funil de separação contendo dióxido de manganês conectou-se o sistema de forma que o gás produzido borbulha-se na solução sem o zinco amalgamado. O sistema de segurança foi mantido da mesma forma que na etapa B.

Após a montagem do sistema (figura 3), foi introduzido 50mL de água oxigenada 20 volumes no funil de separação. 

Abriu-se a torneira do funil com cuidado controlando o gotejamento do peróxido de hidrogênio lentamente fazendo com que o oxigênio borbulhasse no frasco contendo a solução de vanádio. Todas as mudanças observadas foram anotadas.