Bico de Bunsen

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS CAMPUS CATALÃO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

EXPERIMENTO 2: TÉCNICAS DE LABORATÓRIO  –  BICO DE BUNSEN E TESTE DA CHAMA

1. INTRODUÇÃO 1.1. Bico de Bunsen O bico de Bunsen foi inventado por Robert Wilhelm Bunsen em 1965. É utilizado em laboratório com a finalidade de produzir calor através da combustão. Para que ocorra a combustão é necessária a reação entre o combustível e o comburente. O combustível usado no laboratório é o gás comum de rua ou G.L.P (propano, C3H8 e butano, C 4H10) e o comburente comburente o oxigênio do ar atmosférico. atmosférico. Desta reação temos como produtos o gás carbônico (CO 2), o monóxido de carbono (CO), vapor d’água e calor. Quando as quantidades dos componentes da combustão são estequiométricas, isto é, não existe excesso de nenhum deles, obtém-se a maior quantidade de calor da reação. Qualquer componente da reação sem reagir, rouba o calor da reação, abaixando o poder  calorífico da chama. O bico de bunsen é constituído de: base (local por  onde entra o combustível); anel (controla a entrada de ar   – 

comburente) e corpo (onde ocorre a mistura dos

componentes componentes da combustão). combustão). Como vemos na figura acima, com o anel de ar primário parcialmente fechado, distinguimos três zonas da chama: a) Zona Externa: Violeta pálida, quase invisível, onde os gases expostos ao ar sofrem combustão completa, resultando CO 2 e H2O. Esta zona é chamada de zona oxidante.  b)  Zona

Intermediária Intermediária:

Luminosa, caracterizada por combustão incompleta, por 

deficiência do suprimento de O 2.

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O carbono forma CO (monóxido de carbono) o qual se decompõe pelo calor, resultando em diminutas partículas de C que, incandescentes dão luminosidade à chama. Esta zona é chamada de zona redutora . c) Zona Interna: Limitada por uma “casca” azulada, contendo os gases que ainda não sofreram combustão. Dependendo do ponto da chama a temperatura varia, podendo atingir 1560 ºC. Abrindo-se o registro de ar, dá-se entrada de suficiente quantidade de O 2 (do ar), dandose na região intermediária combustão mais acentuada dos gases, formando, além do CO, uma maior quantidade de CO 2 (dióxido de carbono) e H 2O, tornando assim a chama quase invisível. Os procedimentos básicos, na operação correta do bico de Bunsen são: 1. Fechar o anel de entrada do ar primário (combustão incompleta). 2. Abrir moderadamente a válvula do gás. 3. Acender a chama. 4. Abrir o anel de ar primário e ajuste a cor da chama regulando a entrada de ar (uma chama azul tendo um cone interno é a mais adequada). 5. Fechar a entrada de ar primário. 6. Fechar a válvula do gás.

1.2 Teste da chama Quando um átomo de um elemento químico encontra-se em seu estado fundamental, seus elétrons ocupam os níveis mais baixos de energia possíveis. Por outro lado, quando o átomo absorve energia de uma fonte externa, um ou mais elétrons absorvem essa energia e “saltam” para níveis externos de maior energia (mais

energéticos). Quando uma situação como essa ocorre, dizemos que o átomo encontra-se em um e stado excitado. A energia (E) que o elétron absorve para “saltar” de um nível  para outro e dada por: E = E 2 - E1 Onde E2 representa a energia do nível mais energético e E 1 a energia do nível menos energético. Portanto, se a quantidade de energia fornecida for menor do que E, o elétron  permanece em sua camada. Por outro lado, se a quantidade de energia fornecida for  maior do que E, o átomo (agora no estado excitado) encontra-se numa situação onde existe espaço livre em níveis de energia mais baixos. Assim, o elétron excitado, ou seja,

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS CAMPUS CATALÃO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA o elétron que se encontra em um nível mais energético, pode “cair” deste nível e ocupar 

este espaço livre. Quando isso acontece, o átomo volta, então, ao seu estado fundamental, ao mesmo tempo em que emite esta energia (na forma de luz) que foi  primeiramente absorvida na forma de radiação eletromagnética. Como os átomos  podem ter diferentes camadas, podem ocorrer diferentes transições eletrônicas (absorção e emissão). Nesse sentido, as transições envolvidas para cada espécie estarão relacionadas com valores bem definidos de energia. Quando essas emissões ocorrem na região do visível (comprimentos de onda entre 400 nm e 750 nm), podemos identificar  visualmente uma determinada espécie a partir da cor emitida. A Tabela 1 abaixo mostra alguns exemplos. Tabela 1. Cores emitidas por excitação de alguns elementos.

Elemento

Sr

Ba

Na

K 

Cor

Vermelho

Verde

Alaranjado

Violeta

2. OBJETIVOS Aprender a utilizar o bico de Bunsen, aprender técnicas de aquecimento em laboratório e identificar, por meio da cor produzida, alguns cátions metálicos.

3. MATERIAIS E REAGENTES NECESSÁRIOS - bico de Bunsen

- pipeta graduada (10 mL)

- béquer 

- termômetro (0 a 100 C)

- pinça de madeira

- tripé ou suporte de ferro

- tela de amianto

- tubo de ensaio

- garra

- água destilada

- pérolas de vidro ou cerâmica

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1 Uso do bico de Bunsen a) Acenda o bico de gás, seguindo as instruções apresentadas anteriormente.  b) Regule os controles do bico de gás no sentido de obter a chama mais quente.

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c)  Na sequência para ajustar o bico, primeiro ajuste a altura da chama abrindo ou fechando a válvula de controle de gás. A chama apropriada será a menor chama necessária para executar a tarefa. Uma chama que tem em torno de 5 a 8 cm de altura é suficiente para a maioria das tarefas no laboratório. d) Ajuste o controle de ar até que a chama do bico esteja azul e contenha dois ou mais cones distintos. Chamas amarelas são resultados de pouco oxigênio na mistura gasosa. Fluxo de oxigênio pode ser reduzido na mistura do gás ajustando o controlador da entrada de ar.

4.2 Aquecimentos de líquidos no béquer a) Monte o sistema de aquecimento tal como

Suporte de Ferro (com base) Termômetro

esquematizado na figura ao lado.  b) Coloque cerca de 150 mL de água destilada em um béquer de 250 mL. c) Coloque algumas pérolas de vidro ou de cerâmica e em seguida coloque o béquer sobre

Garra (com anel de borracha)

Béquer 

Tela de Amianto

Tripé

uma

tela de amianto, suportada pelo tripé (este  procedimento evita que líquidos entrem em

Bico de Bunsen

ebulição de forma violenta). d) Aqueça o béquer com a chama forte de um bico de gás. e) Aguarde a ebulição da água. f) Com auxílio de um termômetro, meça e anote corretamente a temperatura de ebulição.

4.3 Aquecimentos de líquidos no tubo de ensaio a) Coloque cerca de 4 mL de água em um tubo de ensaio.

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 b) Segure o tubo, próximo ao seu orifício, com pinça de madeira, tal como esquematizado ao lado na figura. c) Aqueça a água, na chama média do bico de Bunsen, com o tubo voltado  para uma área onde não estejam pessoas, com inclinação de cerca de 45º e com pequena agitação, até a ebulição da água (ver figura). d) Retire o tubo do fogo, com o cuidado para não se queimar e o coloque dentro de um Becker vazio.

4.4 Teste da chama a) Ascenda o bico de Bunsen e calibre a entrada de ar de modo a obter um chama azulada quase transparente. b) Limpe o fio que será utilizado no experimento aquecendo-o na chama após tê-lo mergulhado em solução de HCl concentrado. Este processo deve ser repetido até que o fio, quando aquecido não apresente coloração à chama. c)

Mergulhe o fio na solução da amostra em questão (NaCl, KCl, Sr(NO3)2 e BaCl 2), leve o mesmo até a chama e observe a coloração para cada uma das soluções. Anote os resultados