Propriedades de mineração de carvão

hCADERNO VIRTUAL DE LABORATÓRIO

Data: 16. Oktober 2014

Título do Experimento: ELEMENTOS DO GRUPO 14

Propriedades redutoras do carvão

Observações experimentais:

A solução contendo íons de permanganato inicialmente na cor rosa púrpura varia gradativamente passando pelo castanho até alcançar a total descoloração.

Interpretação das observações experimentais (Discussão):

Na temperatura ambiente não houve reação entre o carvão ativo e o acido sulfúrico. Entretanto, ao aquecer o tubo contendo o carvão, temos a reação entre os compostos já citados, gerando gás carbônico e dióxido de enxofre na forma gasosa e água. Os produtos gasosos encaminham-se a outro tubo que estava conectado ao tubo contendo o carvão ativado, estes por sua vez fazem com que a água presente no segundo tubo (contendo íons permanganato, que é um agente oxidante muito poderoso) reaja com o gás dióxido de enxofre produzindo íons H+ e íons HSO3-, que por sua vez faz com que os íons sulfitos reajam com os íons permanganato produzindo íons Mn2+. Assim temos não o carbono como agente direto da mudança de coloração da solução contendo íons permanganato, o que de fato acontece é relacionado com a capacidade de o gás carbônico reduzir o enxofre deslocando o oxigênio, formando assim o gás carbônico e o oxido de enxofre. Assim o carbono oxida do numero 0 para +4 e o enxofre reduz de +6 para +4, na reação do tubo 2 o oxido de enxofre encontra-se em equilíbrio com o HSO3-, porém ao adicionar o SO2 produzido, temos um deslocamento para formação dos produtos que pode ser explicado pelo principio de Le Chatelier (ao adicionarmos mais reagentes, deslocamos o equilíbrio para os produtos). Com o aumento dos íons HSO3-, o manganês é capaz de remover elétrons dessa espécie, indo até Mn2+.

Equação(ões) química(as) que representa(am) o fenômeno:

C_((s))+〖H_2 SO_4〗_((aq))→〖〖CO〗_2〗_((g))+ 〖〖SO〗_2〗_((g))+〖H_2 O〗_((l))

Reação do dióxido de enxofre e água:

〖〖SO〗_2〗_((g))+〖H_2 O〗_((l))↔〖H^+〗_((aq))+〖H〖SO_3〗^-〗_((aq))

Remoção de elétrons pelo Mn:

〖5H〖SO_3〗^-〗_((aq))+2M〖n〖O_4〗^-〗_((aq))→2〖Mn^(2+)〗_((aq))+3S〖O_4〗^(2-)+3〖H_2 O〗_((l))

Dissolução de CO2 em água

Observações experimentais:

Com a adição de uma corrente de ar, foi observado na solução uma mudança de cor do azul de tornassol para o rosa, ao se utilizar de um leve aquecimento foi observado o retorno da coloração azulada.

Interpretação das observações experimentais (Discussão):

Ao inserir a corrente de ar na água contendo tornassol, o gás carbônico presente neste ar reage com a água formando um acido fraco (H2CO3) que por ser muito instável acaba por se dissociar em solução formando ions H+, diminuindo o pH do meio. Na inserção de calor, temos o deslocamento do equilíbrio para os reagentes, pois com o calor temos uma maior atividade cinética permitindo ao gás carbônico escapar da fase aquosa, ao nos valermos do principio de Le Chatelier para a explicação, temos que uma retirada de reagentes deslocara a reação para a formação de reagentes de forma a compensar as perdas, reduzindo assim a concentração de H+, elevando o pH do meio, tornando a coloração novamente azul.

Equação química que representa o fenômeno:

〖〖CO〗_2〗_((g))+〖H_2 O〗_((l))↔〖H_2 CO_3〗_((aq))↔〖〖HCO_3〗^-〗_((aq))+〖H^+〗_((aq))

Decomposição de sais do ácido carbônico

Observações experimentais:

a)Temos apenas a turbidez da água de cal no aquecimento do bicarbonato de sódio.

b)Os 3 compostos reagiram violentamente com o ácido.

Interpretação das observações experimentais (Discussão):

a) Com o aquecimento fornecemos energia na forma de calor que implica na agitação dos compostos, no caso do bicarbonato de sódio a agitação o calor é suficiente de modo a ocasionar na sua decomposição. Este fenômeno ocorre pelo fato do bicarbonato de sódio possuir uma estrutura polimérica decorrente da ligação H-O existente, dessa forma as interações com os anions facilitam na dissociação. Assim, temos na dissociação do bicarbonato a formação da água, do carbonato de sódio e do gás carbônico, ao se chocar com a parede do tubo de ensaio a água entra em contato com uma área de temperatura mais amena liquefazendo, explicando a umidez da parede, já os gases de CO2¬ se dirigem ao tubo contendo água de cal, que interage produzindo íon carbonato em equilíbrio. Com a presença dos ions cálcio, o íon carbonato leva a formação de um precipitado de carbonato de cálcio, ou seja, de modo geral temos a formação do carbonato de cálcio pela reação do gás carbônico com o hidróxido de cálcio. Comparando com os outros carbonatos utilizados não obtivemos sua decomposição, pois a energia necessária para realiza-la (a decomposição) é mais elevada que o bicarbonato de sódio.

b) Na reação entre o carbonato de potássio temos na evolução da reação a liberação de gás, o gás carbônico. Na reação entre o acido e os carbonatos, temos a liberação do anion carbonato (CO3-2) (e bicarbonato (HCO3-) ao utilizarmos o bicarbonato de sódio), dessa forma o radical carbonato torna-se instável na presença de íons H+, dissociando-se na forma de CO2 no estado gasoso, que apresenta maior estabilidade, existe a formação ainda de um acido carbônico em pequenas proporções, porém o mesmo acarreta a ser dissociado formando dióxido de carbono em presença do acido e do sal. Ao interagir o carbonato de sódio com o HCl temos um efeito similar, entretanto enquanto a reação anterior citada forma cloreto de potássio esta forma o cloreto de sódio. Na reação entre o bicarbonato de sódio que é um sal levemente básico, que ao reagir com o acido clorídrico ocorre à formação de um sal e um acido, entretanto o acido formado, o acido carbônico, é muito instável e acaba por se dissociar formando água e gás carbônico.

Equação(ões) química(as)