Lab II, AP II Cloro

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Índice

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1. Índice Página:............. ..................... ............ ....11 Introdução ............... .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. ............................ ................... ........... .....1 Os Halogénios.......... Halogénios.................... .................... .................... .................... .................... .................... .................... .................... .......................................... ................................2 Propriedades físicas e químicas do Cloro.......... Cloro.................... .................... .................... .................... .................... .............................. ....................2 Propriedades físicas e químicas do Bromo........... Bromo..................... .................... .................... .................... .................... ........................... .................22 Propriedades físicas e químicas do Iodo.................................................................................. Iodo.................................................................................. 2 Objectivos:.............. ............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. ..................... ......... ...4 Obtenção de Obtenção do Cloro e verificação das suas propriedades. Identificação dos iões Halogenetos........... Halogenetos. .................... .................... .................... .................... .................... .................... .................... .................... .................... ................................... .........................5 Obtenção do Cloro e verificação das suas propriedades......................................................... propriedades.........................................................6 Procedimentos: .............. ............................. .............................. .............................. .............................. .............................. ........................... ................. ........... ........... ......... ....6 Esquema de montagem da Aparelhagem.............. ............................. .............................. .............................. ........................... ................. .......... .....7 3.1.3. Observação: ............... .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .......................... ................. ........... ......... ....7 Identificação dos iões halogenetos com base nos métodos de Precipitação, Complexação e Redox........................................................................................................................................ Redox. ....................................................................................................................................... 8 3.2.2. Esquema de montagem da Aparelhagem.............. ............................ ............................. .............................. ....................... ............. .....8 3.2.3. Observaçã Observaçãoo .......... ..................... ..................... .................... .................... .................... .................... .................... .................... ................................... .........................8 3.2.4. Discussão:.............. ............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .......................... ............... ....9 3.3.1. Procedimentos ............... .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. ...................... ............. ........... ......... ....9 Discussão................................................................................................................................ Discussão. ............................................................................................................................... 11 Conclusão. ........................................................................................................................11 11 Bibliografia: ............... .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. ............................ ................... ......12 12

Introdução A Química é uma ciência que estuda as substâncias e descreve as suas respectivas  propriedades  propriedades no âmbito âmbito qualitativo qualitativo e quantitati quantitativo, vo, correlacionando correlacionando a teoria teoria com a prática. prática. A análise dos gases constitui uma acção muito importante no campo de Pesquisa e controles de componentes químicos em misturas (analise qualitativa elementar) e, assim sendo, este presente relatório fará uma abordagem prática laboratorial e formativa sobre a obtenç obtenção ão do cloro cloro e verif verifica icaçã çãoo das das suas suas propri propried edade ades, s, da ident identifi ifica cação ção do doss iões iões halogenetos a partir de reacções de precipitação, Complexação e Redox.

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Os Halogénios. Os Halogénios são uma família de elementos (Fluor, Cloro, Bromo, Iodo e Ástato) do VII-A da tabela periódica em que, na camada exterior (de valência) contem sete eletrões.  Nota de observação: Todos elementos pertencentes a este grupo são extremamente tóxicos.

Propriedades físicas e químicas do Cloro. O Cloro é o mais abundante (0,2%) dos halogéneos, ocorrendo como iao cloreto (Cl-) combinado com outros iões (Na-, K -, Mg2+ e Ca2+) nos oceanos, na água do mar, lagos, salgados e minas de sal-gema. O Cloro é um forte oxidante e, a temperatura ambiente é um gás amarelo-esverdeado (armazenado em frasco de Quartzo/ ampolas), extremamente tóxico e de odor irritante. Reagem explosivamente com o Hidrogénio quando expostos à luz ultravioleta. Pode ser preparado laboratorialmente, por oxidação química perante as reacções entre: 

O óxido de Manganês IV (MnO2) ou Permanganato de Potássio com HCL(aq): MnO2 (s) + 4HCl (aq) 2KMnO4 (s) + 16HCl (aq)

MnCl2 (aq) + 2H2O (l) + Cl2 ↑ 2MnCl2 + 2KCl (aq) + 8H2O (l) + Cl ↑

Propriedades físicas e químicas do Bromo. O Bromo, a temperatura ambiente é um líquido vermelho de odor lancinante, tem elevada capacidade de oxidação em que facilmente combina-se com outros elementos e dissolve-se nos compostos orgânicos (Clorofórmio (CHCl3), Tetracloreto de Carbono (CCl4), etc.). É insolúvel em sais de Prata, formando precipitado amarelo e em presença de CCl4 a solução toma a cor castanha.

Propriedades físicas e químicas do Iodo. O Iodo, a temperatura ambiente é um solido cristalino altamente volátil, único halogeneto que ocorre na natureza em estado de oxidação positiva, sublima facilmente (por  aquecimento) dando um vapor violeta (moléculas de I2). O Iodeto pode ser diferenciado de Br - e Cl- pelo seu sal de Prata (AgI(s)) que é insolúvel em excesso de NH3. A sua presença pode ser confirmada pela oxidação de I- e I2, o que confere uma cor violeta ao Tetracloreto de Carbono (CCl4) ou Clorofórmio (CHCl3).

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Nitrato de Prata (AgNO3): em solução aquosa é um líquido incolor, sal inorgânico, sólido a temperatura ambiente. Este composto é muito corrosivo pode queimar a pele) e traz enorme perigo para o meio ambiente (é um venenoso). Em contacto com o olho pode  provocar vermelhidão, dor e embaçamento da visão.

Clorofórmio: é um líquido incolor, cuja fórmula é CHCl3. Apresenta uma viscosidade semelhante à da água e uma densidade de 1,48 g/ml. É um solvente importante de colas, resinas, gorduras, elementos como o enxofre e o iodo, e de uma grande variedade de compostos orgânicos.

Água de Cloro (H2O.Cl2): é uma solução que se obtém dissolvendo-se Cloro em água de uma forma lenta formando ácido Hipoclórico (HOCl) e acido clorídrico (HCl(aq)), de acordo com a equação: Cl2 + H2O HOCl(aq)

HOCl + HCl →

H+(aq) + OCl-(aq)

H+(aq) + OCl-(aq)

→

HOCl(aq)

Precipitação: é aquela em que forma-se um produto insolúvel (sólido) quando são  juntadas duas soluções eletrolíticas fortes. Exemplos: Ag+aq + Cl-aq → AgCl(s) precipitado Branco Ag+aq + Br -aq → AgBr (s) precipitado amarelo claro Ag+aq + I-aq → AgI(s)  precipitado amarelo.

Complexação: é um agregado mais ou menos estável, formado por um átomo de um metal ou um iao metálico que se liga directamente a iões. Exemplos: AgCl(s) + NH3aq → [Ag (NH3)2]+aq + Cl-aq Incolor  AgBr (s) + S2O32-aq → Ag2(S2O3)aq+ + Br -aq Incolor  AgI(s) + CN-aq → [Ag(CN)2]+aq + I-aq

Incolor 

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Redox: são aquelas que ocorrem com a troca de eletrões entre as espécies reagentes em, as espécies que cedem eletrões são redutoras, e as espécies que doam eletrões são espécies oxidantes. Exemplos: Cl2.H2O + Br -aq → Br 2 + 2Cl- + CCl4 Cl2.H2O + I- → I2 + 2Cl- + CCl4

cor castanho cor violeta

Carvão ativado: é um material de carbono obtido a partir da queima controlada com baixo teor de Oxigénio de certas madeiras a temperaturas de 800o- 1000oc, tem uma porosidade  bem desenvolvida que tem a capacidade de colector selectivamente de gases e líquidos ou impurezas no interior dos seus poros, apresentando um excelente poder de clarificação, desodorização e purificação de líquidos ou gases.

Precauções/Cuidados: Não cheirar e não tocar o HCl(aq) assim como o Cloro devido as suas propriedades corrosivas, tóxicas e odor irritante. Em caso de derreamento de solução de Cloro ou Acido clorídrico, deve-se parar o trabalho e isolar na medida do possível o local.

Objectivos:  Construir e dominar as técnicas de construção de aparelhos de produção de gases tendo em conta a sua toxicidade; 

Produzir o Cloro experimentalmente a partir de substâncias convencionais e não convencionais;



Identificar qualitativamente os iões halogenetos a partir de reacções de Precipitação, de complexão e de reacções Oxidação-reduçao;



Aplicar as normas de higiene e segurança;



Dominar a linguagem química na escrita das equações químicas.

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Obtenção de Obtenção do Cloro e verificação das suas propriedades. Identificação dos iões Halogenetos.

Materiais Bloco de Alumínio Tubo de ensaio 45o 2 Tubos de alongamento (de rosca) 2 Acoplamento 20/20 1 Acoplamento 13/13 2 Anilhas de Borracha 1 Funil de separação grande 2 Filtros 2 Suportes de Filtros 6 Tubo de ensaio simples 1 Suporte de tubos de ensaio

Reagentes Permanganato de Potássio em Pó de cor azul-escuro Ácido Clorídrico (HCl(aq)) incolor 10% Brometo de Sódio (NaBr (aq))-incolor  Iodeto de Sódio (NaI(aq)) Cloreto de Sódio (NaCl(aq)) Hidróxido de Amónio (NH4OH(aq)) á 20% Tiossulfato de Sódio (Na2S2O3(aq)) Clorofórmio. Agua destilada

6 4 Pipetas 12.5ml 2 Pipetas simples 2 Espátulas.

Obtenção do Cloro e verificação das suas propriedades. Procedimentos: o  Introduzir duas espátulas de KMnO4 (s) no Tubo de Ensaio 45 ; 

Adaptar na parte lateral do Tubo 45o (com 13/13) um Funil de separação grande;



Introduzir no funil (com a pipeta 12,5ml) 5 ml de HCl(aq) á 10%;



Adaptar na parte superior Tubo 45o (com 20/20 e por cima tendo filtro e suporte de Filtro) á um Tubo de rosca e introduzir a água destilada e pedaço de folha verde;



Adaptar novamente (com 20/20 e por cima tendo suporte de Filtro e filtro) á um Tubo de rosca;



Introduzir o carvão ativado até a metade do tudo de rosca;



Adicionar lentamente, gota á gota, o HCl(aq) á 10 % (somente dentro de um Nicho);



Observar atenciosamente o processo.

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Esquema de montagem da Aparelhagem

3.1.3. Observação: Durante a adição de HCl(aq) ao KMnO4 decorreu uma reacção em que libertou-se um gás; Sentiu-se um cheiro forte e irritante; Surgiu bolhas gasosas nas paredes do pedaço da folha verde presente no tubo de rosca contendo a água; Ao decorrer do tempo, observou-se que o pedaço da folha verde descorou (perdeu a cor)  parcialmente.

Equação da reacção: 2KMnO4 (s) + 16HCl (aq) → 2KCl + 8H2O + 5Cl2 (g) Cl2 (g) + H2O (l) → H2O.Cl2

3.1.4. Discussão. Durante a reacção produziu-se o gás cloro molecular que devidas as suas propriedades físicas, sentiu-se realmente um cheiro irritante e muito tóxico; A folha verde perdeu a cor parcialmente devido ao Cloro obtido em que dissolvendo-se em água aumenta as suas capacidades oxidativas; Durante a realização da experiencia foi feita no Nicho devido a alta toxidade do Cloro e, usou-se o carvão ativado que tinha a função de adsorver a quantidade de cloro que não se dissolvia em água além disso tinha como função reduzir a intoxicação do respectivo gás.

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Identificação dos iões halogenetos com base nos métodos de Precipitação, Complexação e Redox. 3.2.1. Procedimentos: 

Introduzir em três tubos de Ensaio um pouco de soluções sais a 0,1M contendo iões Cl-, Br - e I-;



Adicionar em cada solução a mesma quantidade de uma solução de AgNO3(aq) diluído;



Adicionar NH4OH(aq) no tubo de Cl-, o Na2S2O3(aq) a 0,15M em excesso no tubo de Ie a mesma solução (Na2S2O3(aq)) em quantidade normal no tubo de Br - e, escrever as observações.

3.2.2. Esquema de montagem da Aparelhagem

3.2.3. Observação Ao reagir iões de Ag+ com iões de Cl- houve precipitado branco e a solução tomou a cor   branca. Quando introduziu-se a solução aquosa de amoníaco (NH4+) o precipitado dissolveu por completo e a solução ficou incolor. Ao reagir iões de Ag+ e Br - houve precipitado verde e a solução tomou a cor verde. Quando se adicionou os iões Tiossulfato (S2O32-) dissolveu-se o precipitado por completo e a solução ficou incolor.

9 Ao reagir iões de Ag+ e I- houve precipitado Amarelo e a solução ficou de cor amarela. Quando adicionamos os iões Tiossulfato (S2O32-) em excesso o precipitado dissolveu por  completo mais demoradamente e a solução ficou incolor.

Equações da reacção: AgCl(s) + NH3aq → [Ag (NH3)2]+aq + Cl-aq Incolor  AgBr (s) + S2O32-aq → Ag2(S2O3)aq+ + Br -aq Incolor  AgI(s) + S2O32-aq → Ag2(S2O3)aq + I-aq

Incolor 

3.2.4. Discussão: Ao reagir as soluções contendo iões halogenetos (Cl-, Br -, I-) com soluções de iões de Prata forma-se uma substância insolúvel (precipitado) devido a existência de iões livres.

3.3. Identificação qualitativa dos iões halogenetos a partir do método Redox. 3.3.1. Procedimentos 

Em dois tubos de ensaio simples introduzir as soluções que contêm iões I- e Br;



Adicionar em cada um dos tubos a água de cloro (H2O.Cl2);



Finalmente, adicionou-se o Clorofórmio (CHCl3) e agitar.

3.3.2. Esquema de montagem:

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3.3.3. Observações: Quando se misturou a solução que contém iões Br - com a água de cloro, a solução adquiriu a cor amarela e, adicionando o Clorofórmio notou-se duas fases (incolor e amarela) no respectivo sistema ou tubo de ensaio. Quando se misturou a solução de iões I- com a água de cloro a solução adquiriu a cor de laranja e com adição do Clorofórmio notou-se duas fases (uma de cor Laranja e outra violeta) dentro do tudo simples.

Equação da reacção:

11 Cl2.H2O + Br -aq → Br 2 + 2ClCl2.H2O + I- → I2 + 2Cl-

Discussão. Ao reagir a solução contendo iões de Br - e I- com o Cloro ocorre a mudança de cor devido a capacidade do cloro em oxida-los até tornarem-se moleculares. Ao adicionar o Clorofórmio nas respectivas soluções ocorre uma dissolução dos halogéneos isto porque são apolares e com o seu semelhante dissolve-se formando as fases aquosas e orgânica (a cor do ião halogeneto).

Conclusão. O Cloro é obtido no laboratório e a partir da reacção entre KMnO4 (s) e HCl (aq) mesmo sendo ele muito tóxico. O Cloro tem um odor sufocante e é muito tóxico. O cloro dissolvido em água revela propriedades branqueadoras ou descolorantes. O carvão ativado reduz a intoxicação do gás Cloro. As soluções que contêm iões halogenetos Cl-, Br-, I- formam com iões de prata  precipitados pouco solúvel em água. Os Cloreto de prata (AgCl) são solúveis em solução aquosa de Amoníaco.

12 O Brometo de prata (AgBr) e o Iodeto de prata (AgI) são solúveis em solução que contém iões Tiossulfato. Depois de realizada as experiências laboratoriais foi possível verificar que: O Cloro é um gás, pouco solúvel em água, de cheiro forte e irritante com propriedades descorante e com capacidade oxidativa. É possível identificar os iões halogenetos através das reacções de precipitação e Complexação. Que é possível obter o Bromo e Iodo a partir de água de cloro e os iões brometo e iodeto e identifica-las com adição da solução de Clorofórmio. O Bromo molecular possui a cor amarela e o Iodo molecular possui a cor violeta.

Bibliografia: a  SIENKO, Michell e PLANE, Robert A. QUÍMICA, Volume 6, 7 edição. São Paulo: Companhia Editora Nacional. Página: 427; 

RICHTER, Carlos A. E NETTO, José M. de Azevedo, TRATAMENTO DE   ÁGUA: Tecnologia atualizada, 1aediçào, São Paulo: Edgard Blucher LTDA, 1991,  página: 283-287.



 N. GLINKA, Química Geral, volume 2, 1977, Traduzido pela Editora Mir  Moscovo em 1984, Pág. 22-29;

13 

CAMUENDO, Ana Paula e SAMBO, Armequina Francisco, O SÉTIMO GRUPO  PRINCIPAL: O GRUPO DOS  HALOGÉNEOS, Maputo: Universidade Pedagógica 2011, Pág. 3-19;



MONJANE, António Armindo Rúben,  MANUAL DE QUÍMICA ANALITICA, Maputo: Kiel, 2003, Pág. 11-13.