OS ELEMENTOS CARBONO E SILÍCIO E SEUS COMPOSTOS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

Química Inorgânica Experimental I

Ana Caroliny Carvalho da Cruz, Mariana Cavalcanti Cappi e Vitor Moreira

RELATÓRIO 03: OS ELEMENTOS CARBONO E SILÍCIO E SEUS COMPOSTOS

INTRODUÇÃO

O carbono e silícios são elementos pertencentes ao grupo IVA do sistema periódico. O carbono caracteriza-se por apresentar diferentes estados alotrópicos, já o silício é conhecido pois é um dos elementos fundamentais para a tecnologia moderna.

1. Carbono elementar

1. Ao tratar alguns miligramas de carbono pulverizado com ácido nítrico e outros ácidos concentrados, observou-se os seguintes comportamentos:

Tabela 1 – Comportamento do carbono pulverizados em alguns ácidos concentrados
ÁCIDO	COMPORTAMENTO
HNO3	Dissolveu-se bem e a coloração ficou diferente
H2SO4	Dissolveu-se
HCl	Dissolveu-se

1. Fundiu-se em um tubo de ensaio seco cerca de 1 g de nitrato de potássio. Atirou-se um pequeno pedaço de carvão vegetal na fusão e observou-se que houve uma pequena explosão. Este acontecimento está relacionado com a reatividade do carbono. Compostos de carbono com metais alcalinos são muito reativos, eles podem explodir em água e reagem vigorosamente quando expostos ao ar.

1. Obtenção e propriedade do monóxido de carbono

Reagiu-se ácido fórmico concentrado com 100 mL de ácido sulfúrico concentrado, com o objetivo de formar monóxido de carbono, através de uma desidratação proveniente da reação de ambos. O sistema aconselha a utilização de NaOH, com o intuito de reter o ácido fórmico volátil vindo juntamente com o monóxido de carbono produzido. Contudo não utilizou-se o reagente no procedimento. A reação segue a baixo:

HCOOH (l)    CO(g) + H2O(g)[pic 1]

Observou-se que o CO funciona como agente redutor, removendo o oxigênio de alguns compostos, mas sua eficiência como o mesmo varia de acordo com o meio que se encontra. No caso da utilização deste gás para a redução  da solução de AgNO3, o mesmo mostrou-se bom, uma vez que a solução passou de incolor pra escura. Já com uma solução diluída de permanganato de sódio, o CO não foi muito efetivo, uma vez que clareou levemente a solução.

1. Carbonatos e Bicarbonatos

1. Comprovou-se com um indicador, o pH de soluções de carbonato e bicarbonato de sódio, e obteve-se respectivamente pH = 11 e pH = 10. O NaHCO3 é menos básico, pois este em solução faz com que o ânion HCO3- proveniente deste sal, reaja com o cátion H+ da água formando um ácido fraco. Contudo, os ânions OH- ficam livres, tornando a solução básica.
2. Aqueceu-se em tubos de ensaios secos, pequenas quantidades de carbonato de sódio hidratado, carbonato de sódio anidro e bicarbonato de sódio. Nestes aquecimentos, observou-se a liberação de vapor de água com mais intensidade no primeiro composto, e nos demais, o sólido grudou no fundo do tubo de ensaio. As observações no aquecimento de cada composto são respectivamente; muita desidratação, pouca desidratação e pouca desidratação.  Os carbonatos do grupo 1 são estáveis ao calor e fundem-se sem sofrer decomposição, já os bicarbonatos fundem-se facilmente com o aquecimento, ocorrendo a liberação de CO2 e a formação de carbonato. A decomposição térmica destes compostos não foi visível, mas é identificada nas equações químicas abaixo:

Na2CO3(s) → Na2O(s) + CO2(g)

2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

As amostras de Na2CO3∙10H2O, Na2CO3 e NaHCO3, foram esfriadas e dissolvidas em água destilada e foi comprovado o pH das soluções, que são respectivamente: pH = 11, pH = 11 e pH = 11.

As equações químicas correspondentes às dissoluções dos sais em água são:

NaHCO3(s) + H2O → H2O(aq) + CO2(g) + Na+ + OH-

A formação de carbonato, no aquecimento do NaHCO3, causa um pequeno aumento no pH.

1. Reatividade do silício elementar

Trataram-se alguns miligramas de silício com os mesmos ácidos concentrados utilizados no primeiro experimento. Em relação ao HCl e ao HNO3, não observou-se nenhuma mudança visível, já com o H2SO4, a solução ficou com aspecto pouco gelatinoso. O silício reage lentamente com ácidos concentrados, com isso, percebe-se que o tempo de observação não foi suficiente para ver alguma mudança visível.

1. Silicato de sódio, ácido silícico, soluções coloidais

a) Adicionou-se a 2 mL de uma solução de silicato de sódio uma gota de fenolftaleína. Logo depois neutralizou-se a solução com ácido clorídrico concentrado e posteriormente guardou-se a solução restante. A solução apresentou um caráter básico, após aquecida a solução solidificou, ocorreu a formação de algum tipo de silicone. A solução endureceu antes do aquecimento, isso pode ter ocorrido devido ao fato da fenolftaleína em contato com o HCl ter formado um composto clorofenílico que catalisou a formação do silicone.

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