Sistemas abertos e Fechados, Relatório Quimica Geral Experimental I

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA FLUMINENSE CAMPUS ITAPERUNA – RJ

LICENCIATURA EM QUÍMICA

ESTUDO DAS LEIS PONDERAIS: SISTEMAS ABERTOS E SISTEMAS FECHADOS

Ana Paula de Souza Figueiredo

Éverton Tadeu de Castro Schelck

Wender Teodoro Pereira

13 DE MAIO DE 2019

1. INTRODUÇÃO

        Em 1975, Lavoisier, conhecido como o pai da química moderna, e Proust, em estudos, descobriram o que se conhece hoje como Lei de Conservação das Massas, também conhecida como Lei de Conservação das Matérias, essas leis são chamadas de ponderais.

        Segundo esta lei, em um sistema fechado, a soma das massas dos reagentes deve ser igual à soma da massa dos produtos, ou seja, a massa total permanecerá constante em um sistema fechado. Isso explica que quando há uma reação entre as substâncias não ocorre perda dos reagentes, ou seja, eles se transforam em outra, de forma que os elementos permaneçam, porém, de forma diferente pois os átomos serão rearranjados.

        Em um sistema aberto isso é diferente, por sofrer influências de meios externos, o resultado das somas das massas será diferente. É com essas leis ponderais que se tem um auxílio para que possa prever as quantidades de reagentes ou produtos desconhecidos em uma reação química, através de um cálculo estequiométrico.

        Sistema é definido como um conjunto de elementos dinamicamente relacionados que desenvolvem uma atividade para chegar em um objetivo, operando sobre dados/energia/matéria, colhidos no ambiente que circunda para fornecer informação. Assim, dependendo de como se relacionam, são definidos como sistemas abertos ou sistemas fechados.

        O sistema fechado possui pouca alternativa de entradas e pouca alternativa de saídas com relação ao ambiente externo. Essas entradas e saídas guardam entre si uma relação de causa e efeito: para uma determinada entrada (causa) ocorre sempre uma determinada saída (efeito). Há uma separação nítida entre sistema e ambiente, isso quer dizer que o sistema tem suas fronteiras totalmente fechadas. Na verdade não existe um sistema totalmente hermético nem totalmente evanescente, em todo sistema existe um grau de dependência do ambiente. O sistema fechado obedece às leis da física nesse relacionamento com o ambiente.

        O sistema aberto tem uma variedade enorme de entradas e de saídas com relação ao ambiente externo. Suas entradas e saídas não são bem conhecidas e a relação de causa e efeito são indeterminadas. No sistema aberto não existe uma separação nítida entre o sistema e o ambiente, isto é, as fronteiras do sistema são abertas e permeáveis. O sistema é aberto à medida que efetua entradas e saídas com o ambiente que o envolve, em outros termos, o sistema aberto apresenta uma grande interdependência com o seu ambiente. E essa interdependência não obedece às leis da física.

        Assim, por exemplo, quando um sistema sem a interferência do ambiente (sistema fechado) X gramas de hidrogênio reagem com Y gramas de oxigênio, verifica-se que formam X+Y gramas de água, assim como Z gramas de carbono reagem com W gramas de oxigênio, formando Z+W gramas de gás carbônico. O que exemplifica a famosa frase de Lavoisier “Na natureza, nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”.

2. OBJETIVO

        Estudar as relações existentes entre as leis ponderais, efetuando uma reação química a nível microscópio com reagentes de baixo custo. Destacando as diferenças entre reações que ocorrem em sistemas abertos e sistemas fechados.

3. METODOLOGIA

3.1 MATERIAIS E REAGENTES

• 2 tubos de ensaio pequenos
• 2 Erlenmeyers de 250 mL
• 2 rolhas de borracha
• Palha de aço
• Isqueiro
• 6 vidros de relógio
• Uma balança analítica
• Solução de sulfato cúprico 1 mol/L
• Solução de nitrito de sódio 1 mol/L
• Solução de cloreto de cálcio 1 mol/L
• Solução de ácido sulfúrico 1 mol/L

3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.2.1 Parte 1: Sistemas fechados

        Colocou-se um tubo de ensaio dentro de um erlenmeyer de 250 mL. Utilizou-se uma rolha de borracha para fechar o sistema.

3.2.1.1 Reação 1: CuSO4 + 2 NaNO2 → Cu(NO2)2 + Na2SO4

        Dentro de um tubo de ensaio, adicionou-se a solução de sulfato cúprico (CuSO4) e no fundo do erlenmeyer a solução de nitrito de sódio (NaNO2), logo fechou-se o erlenmeyer com uma rolha. Quantificou-se a massa do sistema, ou seja, a massa dos reagentes, e anotou-se o valor. Inclinou-se cuidadosamente o erlenmeyer de maneira que o tubo de ensaio derramou-se, assim realizando o contato entre os reagentes. Após a reação, quantificou-se a massa do sistema novamente, ou seja, a massa dos produtos e anotou-se o valor.

3.2.1.2 Reação 2: CaCl2 + H2SO4 → CaSO4 + 2 HCl

        Dentro do tubo de ensaio, colocou-se a solução de cloreto de cálcio (CaCl2) e no fundo do erlenmeyer a solução de ácido sulfúrico (H2SO4), logo fechou-se o erlenmeyer com uma rolha. Quantificou-se a massa do sistema, ou seja, a massa dos reagente e anotou-se o valor. Iniciou-se cuidadosamente o erlenmeyer de maneira que o tubo de ensaio derrama-se, assim realizando o contato entre os reagentes. Após a reação, quantificou-se a massa do sistema novamente, ou seja, a massa dos produtos e anotou-se o valor.

3.2.2 Parte 2: Sistemas abertos

3.2.2.1 Reação 3: Papel + O2 → CO2 + H2O + Cinzas

        Em um vidro relógio, adicionou-se uma bolinha de papel. Quantificou-se a massa do sistema, ou seja, a massa dos reagentes, e anotou-se o valor. Repetiu-se o procedimento em triplicata. Com cuidado, ateou-se fogo às bolinhas de papel, de forma que a reação não excedesse o vidro de relógio. Aguardou-se o resfriamento do sistema e quantificou-se a massa do sistema novamente, ou seja, a massa dos produtos, e anotou-se o valor.