Experimento 1. Tornado

A reação chamada de tornado é um equilíbrio de precipitação no qual duas soluções – A (2 g de Hg(NO3)2 e 100 mL de HNO3) e B (16 g de KI e 100 mL de H2O) – são misturadas levando à formação de um precipitado laranja. O precipitado laranja inicial é o produto cineticamente favorecido (HgI2), o qual apresenta coloração laranja e é insolúvel. O íon HgI4-2 é termodinamicamente favorecido, o qual é incolor e solúvel. Sendo assim, um equilíbrio entre estas duas espécies (formação do precipitado seguido pela dissolução do mesmo) é alcançado e, devido à agitação do sistema, um efeito semelhante a um tornado pode ser observado.

 

Experimento 2. Decomposição da água oxigenada

A segunda reação apresentada foi a decomposição da água oxigenada, que aborda conceitos sobre velocidade de uma reação química e utilização de catalisadores. A velocidade de uma reação química depende de numerosos fatores, como, por ex., concentrações dos reagentes, temperatura, catalisadores, etc. Um catalisador pode aumentar notavelmente a velocidade de uma reação química sem que ele próprio se altere quimicamente. Os catalisadores apresentam grande importância na indústria química, possibilitando ou acelerando reações que não seriam utilizáveis, na prática, sem a presença deles. São mais importantes ainda em reações bioquímicas, pois sem catalisadores as reações essenciais para o metabolismo ocorreriam tão vagarosamente que o mundo como nós conhecemos não existiria.

Neste experimento, observa-se a formação de espuma em grande quantidade, que pode ser colorida com a adição de anilinas. A espuma é um tipo de colóide em que um gás (neste caso o oxigênio) se encontra disperso em um líquido, isto é, tem-se um grande número de bolhas de gás espalhadas em uma superfície líquida com uma fina película de líquido separando as bolhas de gás entre si. A formação da espuma pode ser facilitada pela presença de detergentes que, à semelhança dos sabões, facilitam a formação de colóides do tipo da espuma. O presente experimento, muito simples, permite exemplificar esses conceitos de forma visual, o que pode auxiliar muito na compreensão dos conceitos discutidos.

Após a adição de um catalisador, ocorre a reação de decomposição da água oxigenada reação cuja velocidade é acelerada utilizando catalisadores. Neste caso, o catalisador utilizado foi o iodeto de potássio, por meio do íon iodeto. O experimento foi realizado em provetas de 500 mL e em cada proveta foram colocados 20 mL de H2O2, 10 mL de detergente e algumas gotas de anilina (utilizamos uma coloração diferente para cada proveta). A seguir, foram adicionados 2 g de iodeto de potássio e, então, a decomposição se processou, gerando espuma de diferentes cores suficiente para preencher todo o volume da proveta.

Experimento 3. Reação química “ativada” pela voz

A reação química “ativada” pela voz envolve óxidos ácidos. Os óxidos ácidos são formados por não metais (sendo neste caso compostos geralmente gasosos) ou por metais com número de oxidação elevado, como por ex. CrO3, MnO3, Mn2O7, etc. Estes ácidos são compostos moleculares e, em geral, solúveis em água. Nos óxidos ácidos, o oxigênio encontra-se ligado a um não metal através de ligações covalentes. Tais óxidos caracterizam-se por produzirem um ácido ao reagirem com água. A formação do ácido pode ser visualizada pela adição de um indicador.

Neste experimento foram adicionadas 4 gotas do indicador azul de bromotimol a 25 mL de álcool etílico em um erlenmeyer. A seguir, acrescentou-se uma gota de solução 1 mol L-1 de NaOH. A solução obtida apresentou uma coloração azulada e foi pedido aos alunos que pronunciassem algumas palavras no recipiente contendo a solução. O resultado observado após algumas palavras era a mudança na coloração da solução, ou seja, a cor passou de azul para verde.

A explicação para este fato é a seguinte: o azul de bromotimol é um indicador ácido-base que apresenta as seguintes colorações para faixas de pH: ácido (amarelo), neutro (verde) e básico (azul). Quando o hidróxido de sódio (base) é adicionado à solução contida no erlenmeyer, esta se torna básica. Durante o processo da respiração, quando expiramos liberamos boa quantidade de gás carbônico que é um óxido ácido. Este gás em meio aquoso produz ácido carbônico. Quando alguma palavra é pronunciada bem perto do erlenmeyer injetamos grande quantidade de ar contendo gás carbônico e este, em contato com a água, produz ácido carbônico.A produção desse ácido vai neutralizando a solução que, inicialmente, é básica. O efeito visual da neutralização é a solução mudar sua coloração para verde.  

Experimento 4. “Garrafa azul”

Um outro experimento realizado foi o da “garrafa azul”, no qual são abordados conceitos envolvendo óxido-redução, ação de catalisadores e dissolução do ar atmosférico em água. Neste experimento, uma garrafa de plástico transparente é parcialmente preenchida com um líquido de coloração rósea. Quando o líquido é agitado, uma coloração azul é adquirida. Após permanecer em repouso a coloração azul muda para rosa. Este ciclo rosa-azul-rosa, obtido pela seqüência agitação/imobilidade/agitação, pode ser repetido dezenas de vezes antes que o líquido se inutilize.

O procedimento para realização deste experimento é o seguinte: adicionar 180 mL de água destilada e 3,5 g de hidróxido de sódio na garrafa e agitar até dissolver completamente o hidróxido; a seguir, dissolver 6,0 g de glicose na solução de hidróxido de sódio e, então, acrescentar 70 gotas de azul de metileno 0,1%. A glicose em meio alcalino é lentamente oxidada pelo oxigênio dissolvido em solução, formando ácido glicólico. Na presença de hidróxido de sódio, o ácido é convertido em gliconato de sódio. O azul de metileno catalisa a reação porque atua como um agente de transferência de oxigênio. Ao oxidar a glicose, o azul de metileno reduz-se a leuco-metileno, tornando-se incolor. O leuco-metileno se re-oxida rapidamente enquanto houver oxigênio no sistema e a solução volta a se tornar azul.

Experimento 5. Reação colorida

A outra reação oscilante realizada envolve a variação gradual da cor de uma solução, colocada em um béquer sob agitação. Esta variação de cores vai de verde a azul e, então, a violeta e, finalmente, a vermelho. A coloração repentinamente retorna à coloração verde e o ciclo se repete por cerca de 20 vezes5.

Para isso, acrescenta-se a uma solução incolor (solução A), uma solução amarela (solução B), resultando em uma solução âmbar que se torna incolor após 1 min. A seguir, uma solução amarela (solução C) é adicionada, seguida por 15 mL de uma solução vermelha (solução de ferroína), produzindo uma solução verde. A solução A é obtida dissolvendo-se 9,50 g de bromato de potássio em 250 mL de água destilada. A solução B consiste da dissolução de 8 g de ácido malônico e 1,75 g de brometo de potássio em 250 mL de água destilada. Para obter a solução C é necessário dissolver 2,65 g de nitrato de amônio cério (IV) em 250 mL de solução de ácido sulfúrico 2,7 mol L-1. Já a solução de ferroína é preparada pela dissolução de 0,165 g de sulfato de ferro heptaidratado e 0,23 g de fenantrolina em 50 mL de água destilada. O mecanismo dessa reação oscilante pode ser dividido em dois processos. Esta reação representa a redução dos íons bromato por íons brometo através de uma série de transferências de oxigênio (reduções de dois elétrons). Esta reação ocorre quando são misturadas as soluções A e B. A coloração âmbar é devida ao Br2. Esta cor desaparece quando o Br2 reage com o ácido malônico. Uma vez que o processo A fornece uma quantidade suficiente de intermediários e consome a maior parte do Br-, o processo B passa a dominar. O processo B produz Ce(IV) e Br2 e ambos oxidam o material orgânico, gerando íons brometo. Como a concentração destes íons volta a aumentar, o processo A volta a dominar.

Experimento 6. Reação simulando a chuva ácida

A chuva ácida é um fenômeno que ocorre nas grandes cidades devido à poluição causada pela emissão de óxidos na atmosfera. Este experimento tem como objetivo ilustrar a formação de um dos óxidos ácidos responsáveis pela chuva ácida e a ação desta sobre a vegetação.

Para este experimento, utilizou-se 50 mL de uma solução de hidróxido de sódio 0,1 mol L-1 em um béquer de 500 mL, juntamente com algumas gotas de indicador fenolftaleína. Em um fio de cobre, prendeu-se um pedaço de papel de tornassol e na ponta uma pétala de flor preferencialmente de coloração vermelha (em nossos experimentos, foram utilizadas pétalas de hibisco). O fio de cobre foi preso na boca do béquer com um elástico. A seguir, colocou-se enxofre em pó até a metade de uma tampinha de garrafa presa por um arame. A seguir levou-se a tampinha ao fogo de uma lamparina, segurando pelo arame e esperou-se o enxofre entrar em fusão. Então, rapidamente colocou-se a tampinha dentro do béquer, fechando-o com papel alumínio. Pode-se observar a formação de uma névoa branca e, depois de 5 min, observar mudanças no papel de tornassol, na solução e na pétala.

A névoa é formada por óxidos de enxofre, que reagem com a água atmosférica para formar ácido sulfúrico. A geração desse ácido é evidenciada pela mudança de cor do papel tornassol, pela neutralização da solução de hidróxido de sódio (que também mudou de coloração devido à presença da fenolftaleína) e pela descoloração da pétala (que indica também um dos efeitos da chuva ácida sobre a vegetação). A música utilizada neste experimento foi “Carmina Burana”, de Carl Orff, por evocar um clima de catástrofe.

As Equações das reações químicas envolvidas no experimento foram:

I – Queima do enxofre:

S + O2 ® SO2

II – Transformação do SO2 em SO3:

SO2 + 1/2 O2 ® SO3

III – Reações dos óxidos com água:

SO2 + H2O ® H2SO3

SO2 + H2O ® H2SO4

Posted by on 5 de Janeiro de 2010 at 17:07