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REAÇÃO ENTRE DOIS SAIS GERANDO OUTROS DOIS SAIS
Experimento cadastrado por Frequentador - Nitrato em 18/10/2008
Classificação
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baseado em 3 avaliações
Total de exibiçõeses: 897 (até 01/10/2016 04:01:57)
Palavras-chave:
Material - Onde encontrar
Em supermercados e farmácias
Material - Quanto custa
Entre R$ 10,00 e R$ 25,00
Tempo de apresentação
Mais de 1 dia
Dificuldade
Intermediário
Segurança
Requer cuidados básicos
MATERIAIS
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INTRODUÇÃO
Aqui será abordada um exemplo de reação de "dupla troca" entre dois sais e de equilíbrio químico (detalhe lembrado pelo Alfredo) os
impactos na velocidade desta reação causados pela diferença de solubilidade dos produtos para os reagentes e a área de contato
entre os reagentes , dentre outros fatores. A reação poderá ser feita com certa facilidade e tranquilidade, caso os avisos de segurança
sejam seguidos. Também é dedicado às pessoas que buscam uma síntese um tanto "incomum" para os dois sais produzidos aqui.
PASSO 01 - 
Usando as luvas e os óculos de proteção, meça a água e pese as substâncias nas quantidades referidas anteriormente (ou mude as
quantidades, se quiser, para mais ou para menos, mas deixando as proporções entre eles o mais iguais possíveis à estequiometria da
reação; reação esta que será melhor descrita mais adiante em "O Que Acontece").
Preferencialmente, faça tanto a pesagem dos materiais, quanto outras manipulações envolvendo eles, num local aberto e usando uma
máscara simples contra materiais particulados, pois uma pequena parte dos materiais sólidos pode ser carreado pelo ar, ficando
quase em suspensão, dando então margem a possibilidade de você inspirar esse material, que logicamente, não vai ser bom aos
seus pulmões (especialmente no caso da barrilha).
Tome cuidado ,em particular, quando for manusear a barrilha, pois além de tudo ela é corrosiva e irritante quando em contato com a
pele (e logicamente, ao trato respiratório e aos olhos também).
PASSO 02 - 
Pegue um dos recipientes mais indicados (conforme "Materiais e Utensílios") ou na falta, corte o "gargalo" de uma garrafa PET 2 litros
para usar (não jogue o gargalo fora, pode ser útil como "tampa" contra poeira).Ainda com as luvas, óculos, máscara contra materiais
particulados, e num ambiente aberto, ponha o volume de água indicado no recipiente e vá adicionando o gesso rápido, em pó,
lentamente e com agitação (provida pelo palito de madeira, por exemplo) de tal modo que não forme nenhum "aglomerado" de gesso
e que a maior parte dele fique no fundo "livre, leve e solto". É importante adicionar o gesso, lentamente e com agitação à água e não o
contrário, pois neste caso, certamente o gesso ficaria "empedrado", o que só dificultaria as coisas (como será descrito mais adiante).
Opcionalmente, usando um termômetro, você poderá notar que a solução aumentou bem ligeiramente sua temperatura. Isto é devido
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REAÇÃO ENTRE DOIS SAIS GERANDO OUTROS DOIS SAIS
à hidratação do CaSO4*0.5H2O para CaSO4*2H2O, que ocorre com certa liberação de calor.
Agora, com mais cuidado, adicione o carbonato de sódio (barrilha) à suspensão aquosa de sulfato de cálcio, lentamente e com
agitação constante. Você poderá notar que a solução esquentará ainda mais (pode-se sentir essa diferença facilmente tocando a
superficie externa do recipiente, especialmente se o mesmo for de plástico e sua espessura for relativamente pequena). Novamente, a
causa é a hidratação do sal (no caso, do carbonato de sódio, que forma um decahidrato [ Na2CO3*10H2O]).
Mexa a solução com o agitador improvisado por mais um ou dois minutos, e tampe o recipiente (no caso da garrafa PET, use o
gargalo ou mesmo um pedaço de papelão) e então deixe 'repousar' em um local seguro, longe de crianças, animais, ou qualquer coisa
que possa esbarrar nela e a derrubar.
OBS: Caso ocorra derramamento da solução no chão, o melhor a fazer é , com luvas, passar um pano levemente úmido no chão para
absorver a solução básica e os resíduos sólidos, lavar pano no tanque, e lavar o chão com bastante água e repetir a etapa de
passagem com pano e, preferencialmente, repetir esse ciclo mais uma vez.
Se você faz uso de lentes de contato, não as use durante qualquer etapa do experimento. Pois se ocorre contato da solução com seus
olhos e você está usando as lentes, o dano aos seus olhos poderá ser maior do que sem lentes. Em todo caso, se ocorrer contato da
solução com os olhos, lave-os DE IMEDIATO com muita água corrente, por no mínimo 10-15 minutos. Caso o contato seja com a
pele, dê uma boa lavada com água corrente e após passe, por uns 30 segundos, um pouco de vinagre ou suco de limão na área
atingida e então lave novamente com água corrente, para remover tudo.
PASSO 03 - 
A reação que acontece é lenta e visualmente não dá para perceber (ao menos eu não percebi), até porquê a massa insolúvel
(CaSO4/CaCO3) com o tempo decanta e fica no fundo do recipiente..
O período mínimo 'recomendado' é de 1 dia, mas eu sempre prefiro deixar por 2 ou 3, só para ter certeza de uma reação mais
completa. Para 'acelerar' o processo, ocasionalmente agite a solução com o agitador improvisado e após isso tampe novamente, para
proteger de corpos estranhos caírem dentro do sistema (poeira, etc).
PASSO 04 - 
Após o tempo de reação (1, 2 ou 3 dias) passar, você pode filtrar a solução, utilizando-se para isto do funil, do filtro de papel (use dois
de uma vez, para melhor remover os insolúveis e opcionalmente, antes de por os filtros de papel, ponha um pequeno chumaço de
algodão na "goela" do funil, mas faça isso sem comprimir demais o algodão lá, pois isso pode fazer a filtração ser inacreditavelmente
mais lenta) e de outro recipiente (uso garrafa PET) para coletar o líquido filtrado. A filtração pode ser lenta, então tenha paciência..
(para agilizar um pouco, primeiro decante a solução e então tente verter a sua fase aquosa (com cuidado para não agitar a solução)
no filtro).
Após tudo filtrado, remova o líquido filtrado e guarde-o na garrafa PET , e feche-a bem com sua tampa.
Para separar o sulfato de sódio da solução, faça o seguinte: de manhã, ponha a garrafa com a solução filtrada contendo o sulfato de
sódio (ou outro recipiente, tampado) bem fechada no congelador da geladeira (antes de tudo, entre em um "acordo" com sua mãe , se
for o caso (que provavelmente não irá gostar de "coisas estranhas" na geladeira), rotule devidamente a garrafa e tenha certeza de que
ninguém irá pegá-la e achar por engano se tratar de ser algum 'suco' ou similar. Por medida de segurança adicional, além das
informações básicas sobre o que há na solução, ponha no rótulo também o símbolo da caveira bem grande; isto diminui ainda mais
as chances de que qualquer pessoa mesmo, em especial crianças pequenas que não sabem ainda ler, se for o caso, peguem por
acidente a garrafa e bebam ou tentem beber o que há dentro).
Uma vez no congelador, ocasionalmente (de 2 em 2 ou de 3 em 3 horas) abra o mesmo, pegue a garrafa e agite-a fortemente, isto
evita a formação de cristais grandes (aparentemente, aglomerados aciculares) de sulfato de sódio, que caso formados, podem ser
quase 'impossíveis' de remover do recipiente ( ainda mais se o recipiente em questão for a garrafa PET).
Continue fazendo isto até a algumas horas da noite (até 8, 9 ou mesmo 10 horas da noite ou mais). Filtre a solução (funil, papel filtro e
outro recipiente para coletar o liquido filtrado). Ponha o liquido filtrado novamente no recipiente original e guarde para extração
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REAÇÃO ENTRE DOIS SAIS GERANDO OUTROS DOIS SAIS
adicional de sulfato de sódio (não descrita aqui) ou descarte convenientemente. O solido filtrado é composto basicamente de sulfato
de sódio decahidratado (Na2SO4*10H2O) com uma quantidade adicional de água "agarrada" pelo retículo e um pouco de impurezas ;
quando a temperatura desses cristais chegarem a ficar igual a temperatura ambiente, a maior parte deles terá se dissolvido em sua
própria água de cristalização então você pode guardá-los assim, em solução, num recipiente de plástico adequado ou , ainda como
cristais frios, você pode recristalizá-lo em água "fresca" e após a obtenção dos cristais recristalizados, pode-se então desidratá-los
para ter o sulfato de sódio anidro, que é um excelente agente dessecante para muitas substâncias orgânicas (passos não descritos
aqui) além de poder ser usado em outros experimentos exigindo este sal. As fotos abaixo são do sulfato de sódio obtido por este
método (o Na2SO4*10H2O(s) foi recristalizado uma vez e esquentado fortemente de tal modo que ficasse anidro - Na2SO4(s))
Sulfato de sódio anidro.
Sulfato de sódio anidro.Outra visão.
PASSO 05 - 
A parte insolúvel que havia sido retida no filtro (no início do passo anterior) você pode lavar algumas vezes com água fresca (no
próprio filtro ou então decantando em outro recipiente; é um processo um pouco mais complicado mas que demora menos que o de
lavar no próprio filtro.. Apesar disso, dessa vez, a lavagem foi feita no próprio filtro) para remover a maior parte dos íons sódio, abrir o
papel filtro e pôr a massa em alguma vasilha de plástico e deixar secando por alguns dias ao ar fresco seja na sombra ou no sol.
Parabéns! Isto é o seu carbonato de cálcio (que embora impuro, especialmente com CaSO4, em sua maior parte é mesmo carbonato
de cálcio e pode ser usado em diversos outros experimentos).
Faça um pequeno experimento, para comprovar que o que você tem aqui é de fato composto, ao menos em parte, por carbonato de
cálcio: pegue um pouco de vinagre (ou suco de limão concentrado) e pingue no gesso rápido ( do mesmo tipo que você havia usado
no experimento). Veja o que acontece. NADA! Agora faça o mesmo com o seu composto "X". Irá "espumar".. Na realidade, o que
ocorre é o ácido reagindo com o carbonato presente, formando o CO2(g) que dá a "espuma". Com isso, fica provado que seu material
é, ao menos em parte, composto por CaCO3.
Abaixo, uma foto do meu carbonato produzido por este processo guardado num recipiente de Toddy (que é feito de PP).
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Carbonato de Cálcio.
PASSO 06 - O QUE ACONTECE
São muito comuns reações entre dois sais formando outros dois sais. A "dupla-troca"(ou reação de metátese) como "dizem" os livros
do ensino médio, é uma regra geral de reação de certos compostos (ácidos + bases, sais + sais, ácidos + sais, etc) dada
genericamente por: AB + CD --> AD + CB Onde AB, CD, AD e CB são os compostos, sendo A+ e C+ os cátions dos compostos e B- e
D- os ânions dos mesmos. A "regra" para esta reação diz basicamente que AB e CD tenderão a reagir se os produtos (AD e/ou CB),
em relação aos reagentes (AB e CD) forem: {1} menos solúveis (ou insolúveis) ; e/ou {2} mais voláteis; e/ou {3} formarem um
eletrólito mais fraco..No caso do experimento descrito foi visto o primeiro caso {1}, onde a menor solubilidade de um dos produtos
(CaCO3) comparada com a do reagente (CaSO4) força a reação principal acontecer. O fato interessante a notar é de que a
solubilidade tanto do sulfato de cálcio (CaSO4) quanto o do carbonato (CaCO3) formado são muito baixas, mas a menor solubilidade
do carbonato (em torno de 140 vezes menos solúvel, comparando com o sulfato) é o "truque" para a reação acontecer. Devido a
ambos serem muito pouco solúveis é que não se nota visualmente a reação acontecendo; A maioria das reações "didáticas" deste tipo
acontece com um sal bem solúvel e outro também solúvel , ambos dissolvidos, formando um sal solúvel e outro pouco solúvel ou
insolúvel sendo a precipitação praticamente instantânea e evidenciando claramente uma reação acontecendo; por exemplo:
AgNO3(aq) + NaCl(aq) ---> AgCl(s) + NaNO3(aq)
Pb(NO3)2(aq) + 2 KI(aq) ---> PbI2(s) + 2 KNO3(aq)
Na2CO3(aq) + CaCl2(aq) ---> CaCO3(s) + 2 NaCl(aq)
Etc.
No caso da reação mostrada nesse experimento:
CaSO4(aq) + Na2CO3(aq) <---> Na2SO4(aq) + CaCO3(s)
Note que apesar de aparentemente ficar sólido durante a reação, o sulfato de cálcio não pode reagir no estado sólido; também existe
um equilíbrio químico; basicamente o que acontece é que uma pequena parte do sulfato de cálcio se dissolve e reage formando o
carbonato de cálcio, que precipita enquanto mais sulfato de cálcio se dissolve e reage, e assim sucessivamente, até que todo ou
quase todo o sulfato de cálcio tenha sido consumido na reação. Essa característica explica o porquê da reação demorar tanto
comparando com outras reações comuns de dupla troca entre dois sais e também explica a importância de se usar o CaSO4 na forma
de pó, mais fina possível e sem "empedrar" (o aumento de área proporcionado pelo estado de pó em relação as 'pedras' cria uma área
de contato com a solução muito maior e portanto, quanto maior a área superficial total (quanto mais fino o pó) menor será o tempo de
reação).
OBS: O motivo pelo qual eu não recomendo usar garrafas PET (poli (tereftalato de etileno)) no experimento, apesar de serem MUITO
práticas, é de que o PET por ser um éster, é atacado naturalmente por substâncias básicas e como se usa uma substância fortemente
alcalina (barrilha) no experimento, existe risco de perfuração da garrafa pela solução de barrilha; contudo, esse ataque não é rápido,
especialmente se a solução não ficar quente por muito tempo; e como a barrilha é 'consumida' na reação, o alto pH (altamente
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alcalino) tende a abaixar (menos alcalino) e o ataque ao plástico é retardado ainda mais. Na pratica desse experimento, esse 'ataque'
em específico gera pequenas quantidades de tereftalato de sódio e etilenoglicol (a garrafa parece intacta após o uso, mas uma porção
BEM PEQUENA dela é atacada, se a reação é conduzida de modo como descrito aqui) , mas em todo caso, isso não atrapalha em
praticamente nada na pureza dos produtos finais, ao menos no âmbito amador.
Mais informações, nas minhas páginas específicas:
Sulfato de sódio: http://www.geocities.com/ttnitrato//Na2SO4.html
Carbonato de Cálcio : http://www.geocities.com/ttnitrato/CaCO3.html
(fotos das substâncias tiradas pelo meu amigo Rafael)
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