Relatórios/Preparações das Actividades Laboratoriais Físico-Química 11ºANO

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1.1 – Amoníaco e compostos de amónio em materiais de uso comum

Identificar o ião amónio ou amoníaco em alguns produtos de uso corrente.

Como se sabe o amoníaco e todos os produtos que dele derivam, e portanto têm na sua constituição os iões amónio ou amoníaco, é usado como fertilizante sob a forma de Sulfato de Amónio, Fosfato de Amónio, entre outros. No nosso dia-a-dia é ainda usado para a produção de nylon, nos fluidos refrigerantes dos frigoríficos e aparelhos de ar condicionado. Uma vasta gama de produtos de limpeza possui amoníaco na sua composição. Ao nível alimentar, o amoníaco é ainda usado na produção de corantes.

2.1 – Ácido ou base: uma classificação de alguns materiais. Factores que afectam o pH de uma água

Classificar uma solução aquosa como ácida, neutra ou alcalina a partir da medição do pH ou do uso de indicadores. Verificar a influência da temperatura no pH da água.

O pH é o potencial de Hidrogénio, é uma função logarítmica da concentração do ião hidrogénio. Sendo que quanto maior dor a concentração de iões H⁺, menor será o pH da solução. Os indicadores podem apresentar-se segundo dois grandes tipos, os indicadores universais e os indicadores ácido-base. Sendo que os indicadores universais são aqueles que nos permitem concluir acerca do valor de pH de uma determinada solução. No entanto, os indicadores ácido-base permitem-nos apenas classificar a solução como ácida ou alcalina, não sendo possível atribuir um valor numérico ao pH da solução. (…)

2.2 – Chuva “normal” e chuva “ácida”

Estudar a razão que leva a água da chuva a apresentar diferentes valores de pH. Compreender a dissolução de Dióxidos de Enxofre e Carbono como factor que altera o pH da água.

O ciclo hidrológico compreende todas as trocas contínuas da água na hidrosfera, atmosfera, água dos solos, água subterrânea e superficiais. A precipitação é um fenómeno que ocorre na atmosfera e permite repor a água que evaporou nos restantes meios acima mencionados. No entanto, a atmosfera é uma mistura de gases, e quanto a água se encontra na atmosfera é inevitável o contacto com esses gases. Deste modo a água da chuva acaba por reagir com o dióxido de carbono dando origem a uma solução ácida, o ácido carbónico. Esta solução apresenta um valor de pH de aproximadamente 5,6, tornando a chuva “normal” ligeiramente ácida. Como foi citado, a atmosfera é uma mistura de gases riquíssima pois compreende uma grande variedade dos mesmos, levando a água da chuva a reagir com outros gases, nomeadamente dióxido de enxofre, dióxido de azoto e trióxido de azoto. Estes gases poluentes resultam muitas das vezes da actividade humana, através da queima de combustíveis fósseis. Estes compostos levam à formação de ácidos mais fortes, com pH inferior, como por exemplo o ácido sulfúrico, o ácido nítrico e o ácido sulfuroso. Sendo assim, é de inferir que quando a concentração destes gases na atmosfera é elevada, o pH da chuva tende a baixar consideravelmente. Atribui-se portanto a designação de chuva ácida a toda a água que precipita com pH inferior a 5,6. As chuvas ácidas apresentam efeitos bastante nefastos nos ecossistemas naturais, nas estruturas e em estátuas, por exemplo. (…)

2.3 – Neutralização: uma reacção de ácido-base (Preparação)

Pretende-se determinar a concentração de uma solução ácida recorrendo à titulação. Compreender de que forma a titulação pode ser um método de neutralização dos resíduos químicos. Para além disso será possível concluir acerca do quão forte ou fraca é uma base ou ácido.

Segundo a Brønsted-Lowry considera-se que um ácido é uma espécie que cede um protão (H⁺) enquanto que a base é a espécie que recebe um protão. Podemos ainda distinguir os ácidos e as bases quanto à extensão da sua reacção de ionização ou dissociação. Considere-se que os ácidos fortes e as bases fortes reagem de forma bastante extensa no sentido directo, isto é, toda a quantidade química das espécies sofre ionização ou dissociação. Atente-se na reacção de ionização do ácido clorídrico (HCL): . A reacção de ionização do ácido clorídrico é muito extensa, sendo assim e atendendo à estequimetria da reacção, o número de mol de ião oxónio formado é igual ao número de mol de HCl. No final da reacção tem-se uma certa concentração de iões oxónio e a concentração de HCl é zero. O mesmo acontece com as bases fortes, como o caso do Hidróxido de Sódio que se dissocia completamente nos seus iões constituintes. A mistura da mesma quantidade estquimétrica de uma base e de um ácido, ambos fortes pode traduzir-se pela seguinte reacção química: . Podemos considerar que esta reacção é praticamente completa. Esta reacção ácido-base é muitas vezes usada para determinar a concentração de uma determinada solução alcalina ou ácida desconhecida. Designa-mos, neste último caso, por titulação ácido-base. (…)

2.4 – Série Electroquímica: o caso dos metais (Preparação)

O objectivo desta actividade laboratorial será compreender de que modo certos metais reagem com determinadas soluções. Tendo por fim a resposta a questões como o facto de nem todos os metais poderem ser usados como recipientes, entender qual dos metais é o mais adequado para as canalizações. Entender o porquê dos cascos dos barcos serem protegidos com zinco e entender de que forma os ácidos atacam os metais.

Os metais podem ser agrupados de diferentes formas tendo em consideração as suas propriedades físico-químicas. Nos 1º e 2º grupos da tabela periódica vemos os metais alcalinos e alcalinos-terrosos respectivamente. Os metais do 1º grupo apresentam uma característica em comum que é o facto de todos eles possuírem apenas 1 electrão de valência, por outro lado os elementos do 2º grupo já apresentam dois electrões de valência. Depois temos ainda uma vasta gama de elementos químicos classificados de metais de transição em que cada um dos elementos pode apresentar diferente valência. A informação acerca da valência de um determinado elemento permite-nos concluir acerca da sua reactividade e acerca do seu poder redutor e oxidante. Desta forma os metais reagirão de forma diferente com as diferentes soluções consoante o poder oxidante e redutor que possuam. O objectivo da actividade prática será concluir acerca da reacção entre os metais e as soluções que contém diferentes iões metálicos. Consolidando a interpretação da equação química com a observação experimental podemos concluir acerca da reactividade do metal. Para além disso proceder-se-á à reacção dos metais com um ácido forte de forma a verificar ou não a existência de reacção. (…)

2.5 – Solubilidades: Solutos e Solventes (Preparação)

Objectivo

Estudar a solubilidade de certos solutos em determinados solventes e comportamento solúvel de uma substância em água em que se varia a temperatura.

Um soluto é a substância que se dissolve em um solvente (aquele que dissolve). Nem todos os solutos são solúveis em um determinado solvente. Este facto deve-se às ligações químicas entre os átomos do soluto e do solvente. Um solvente é capaz de dissolver um determinado soluto, se este apresentar a mesma polaridade das moléculas que constituem o solvente. Por exemplo, sendo a água (H₂O) uma molécula polar, apenas solutos cujas moléculas constituintes são polares são solúveis neste solvente. Um exemplo da situação oposta será o tetracloroeteno (Cl₂C) que é uma molécula apolar apenas consegue dissolver soluto cujas moléculas são apolares. A solubilidade em água depende das interacções entre as moléculas de solvente (água) e de soluto, sendo que quando as forças entre os iões do sal e as moléculas do solvente predominam sobre todas as outras, o composto é muito solúvel. (…)

2.6. – Dureza da água e problemas da lavagem (Preparação)

Compreender o efeito da dureza da água nas actividades correntes do dia-a-dia, como a lavagem e o efeito da água em algumas proteínas como a água.

A existência de águas duras e macias depende muito do meio geológico, entenda-se solo, das imediações dos recursos hídricos considerados. Nos locais em que predominam rochas calcárias e dolomíticas, as águas apresentam elevadas concentrações de iões Ca²⁺ e Mg²⁺, designando-se de águas duras. Em contra partida, em locais onde predominam as rochas basálticas, areníticas e graníticas as águas presentam geralmente baixas concentrações dos iões acima referidos, designando assim as águas de águas macias. Considera-se que uma água é dura quando a concentração de CaCO₃ é superior a 15ppm consideramos a água de dura, caso contrário, se [CaCO₃]<150 classificamos a água de macia. (…)

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