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Química Espectacular Verão em Projecto

Prof. Dr. Joaquim C. G. Esteves da Silva

Dr.ª Sónia de Jesus Rocha

Faculdade de Ciências

Universidade do Porto | Julho 2009

Química Espectacular 2009

Departamento de Química da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto 1

Índice

SECÇÃO A – Materiais ………………………………………………………………………………………….. 2

A.1 – Esferovite …………………………………………………………………………………………………... 3

A.2 – Preparação de um filme de PVC ………………………………………………………………………… 4

A.3 – Síntese da borracha natural ……………………………………………………………………………… 6

A.4 – Produção de um vidro, através do Processo Sol-Gel …………………………………………………. 7

A.5 – Síntese de pérolas de alginato …………………………………………………………………………... 8

A.6 – Síntese do nylon 6,6 …………………………………………………………………………………….... 9

A.7 – Síntese do nylon 6,10 …………………………………………………………………………………….. 11

A.8 – Corrosão …………………………………………………………………………………………………… 13

A.9 – Síntese do sal duplo de amónio e cobre hexa-hidratado …………………………………………….. 14

SECÇÃO B – Gelo e fogo ………………………………………………………………………………………. 16

B.1 – Aquecimento químico …………………………………………………………………………………….. 17

B.2 – Arrefecimento químico ……………………………………………………………………………………. 18

B.3 – Luz fria ……………………………………………………………………………………………………… 19

B.4 – Vulcão de acetileno ……………………………………………………………………………………….. 20

B.5 – Vulcão de magnésio ………………………………………………………………………………………. 22

SECÇÃO C – Sistemas gasosos ………………………………………………………………………………. 23

C.1 – Formação de oxigénio …………………………………………………………………………………..... 24

C.2 – Desinfecção da água com dióxido de cloro ……………………………………………………………. 25

SECÇÃO D – Produtos naturais ……………………………………………………………………………….. 26

D.1 – Extracção de óleo essencial da casca da laranja ……………………………………………………... 27

D.2 – Extracção de óleo essencial do eucalipto ……………………………………………………………… 29

D.3 – Água-de-colónia …………………………………………………………………………………………… 31

D.4 – Extracção de iodo de algas marinhas …………………………………………………………………... 32

SECÇÃO E – Separações e identificações …………………………………………………………………… 33

E.1 – Smarties e a cromatografia em papel …………………………………………………………………... 34

E.2 – Distinção entre álcool metílico e álcool etílico …………………………………………………………. 36

SECÇÃO F – Cores ……………………………………………………………………………………………… 37

F.1 – Mistura de cores …………………………………………………………………………………………… 38

F.2 – Dança subaquática ………………………………………………………………………………………... 39

F.3 – Nevoeiro azul ………………………………………………………………………………………………. 40

Visita a Serralves ………………………………………………………………………………………………… 41

Blogue ……………………………………………………………………………………………………………... 41

Bibliografia ………………………………………………………………………………………………………… 41



SECÇÃO A – Materiais



A.1 – Esferovite

Notas introdutórias: A esferovite é o nome comercial de um polímero designado por poliestireno (PS), com a fórmula química

molecular 𝐶𝐻2𝐶𝐻(𝐶6𝐻5) 𝑛 (fig. A.1.1).

Fig. A.1.1 – Fórmula de estrutura do poliestireno.

O poliestireno é obtido a partir de uma reacção de polimerização por adição e é um homopolímero, cujo

monómero é o estireno (fig. A.1.2), com a fórmula química molecular 𝐶6𝐻5𝐶𝐻 = 𝐶𝐻2.

Fig. A.1.2 – Fórmula de estrutura do estireno.

Material: Esferovite Placa com agitação magnética

Gobelé Barra magnética

Reagentes: Acetona, 𝐶3𝐻6𝑂

Esquema de montagem:

Fig. A.1.3 – Adição de esferovite à acetona.

Procedimento experimental: Colocar acetona num gobelé.

Adicionar esferovite à acetona.

Observar o que acontece.



A.2 – Preparação de um filme de PVC

Notas introdutórias: PVC é a sigla de policloreto de vinilo (fig. A.2.1), com a fórmula química molecular 𝐶𝐻2𝐶𝐻𝐶ℓ 𝑛 .

Fig. A.2.1 – Fórmula de estrutura do policloreto de vinilo.

O policloreto de vinilo é um polímero obtido a partir de uma reacção de polimerização por adição e é um

homopolímero, cujo monómero é o cloreto de vinilo (fig. A.2.2), com a fórmula química molecular 𝐻2𝐶 =

𝐶𝐻𝐶ℓ.

Fig. A.2.2 – Fórmula de estrutura do cloreto de vinilo.

Material: Balança Pipeta graduada de 2,0 mL

Tubo de plástico de 2,5 mL Espátula

Vidro de relógio Caixa de Petri

Reagentes: PVC em pó Ftalato de dibutilo

Tetrahidrofurano (THF), 𝐶4𝐻8𝑂


Fig. A.2.3 – Filme de PVC.



Procedimento experimental:

Preparação do PVC (1g por 10 ml)

Pesar, num vidro de relógio, 0,2 g de PVC.

Transferir o PVC para o interior de um tubo de plástico de 2,5 mL.

Medir 2,0 mL de THF.

Adicionar o THF ao tubo de plástico.

Fechar o tubo e agitar até dissolver.

Transferir o conteúdo do tubo de plástico para o interior de uma caixa de Petri.

Deixar evaporar o THF.

Com o auxílio de uma espátula, descolar o filme de PVC da caixa de Petri.

Preparação do PVC com plastificante

Repetir o procedimento anterior com a adição de uma gota de plastificante (Ftalato de dibutilo).

Após a evaporação do THF descolar o filme e compara-lo com o anterior.



A.3 – Síntese da borracha natural

Notas introdutórias: A borracha é um polímero, mais concretamente um elastómero.

Material: 2 Provetas de 10 mL Vareta de vidro

Gobelé

Reagentes: Látex comercial Água desionizada

Ácido acético, 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 2 mol/dm3 Vinagre


Fig. A.3.1 – (A) Formação da bola de borracha natural; (B) Lavagem da bola.

Procedimento experimental: Medir, com uma proveta, 5 mL de látex comercial e transferi-lo para um gobelé.

Medir, com proveta, 5 mL de água desionizada e adicioná-la ao látex.

Agitar a mistura de água desionizada com o látex.

Medir 7 mL de ácido acético 2 mol/dm3 e adicioná-lo à mistura água/látex.

Agitar vigorosamente com uma vareta, até formar uma bola.

Retirar a bola que se formou. (Usar luvas.)

Lavar a bola com água corrente, comprimindo-a com as mãos. (Usar luvas.)

Verificar a elasticidade da bola.

Nota: O ácido acético pode ser substituído pelo vinagre.

A B



A B C D

A.4 – Produção de um vidro, através do Processo Sol-Gel

Material: Pipeta graduada de 2,0 mL Placa de aquecimento com agitação magnética

Tubo de plástico Espátula

Barra magnética Caixa de Petri

Reagentes: Tetrametoxisilano (TMOS), 𝑆𝑖(𝑂𝐶𝐻3)4 Água desionizada com corante alimentar vermelho

Solução aquosa de NaHO 0,1 mol/dm3 Metanol

Solução aquosa de HCℓ 0,1 mol/dm3


Fig. A.4.1 – (A) tubo de plástico; (B) agitação do conteúdo do tubo de plástico; (C) formação do vidro; (D) pedaços de vidro.

Procedimento experimental: Método A

Medir 1,0 mL de TMOS para dentro de um tubo de plástico.

Adicionar 1,2 mL de metanol.

Adicionar 0,74 mL de água desionizada.

Adicionar 0,16 mL de solução aquosa de hidróxido de sódio 0,1 mol/dm3.

Colocar o tubo em cima de uma placa com agitação magnética.

Adicionar ao tubo uma barra magnética.

Agitar até gelificar (cerca de 20 minutos).

Método B

Medir 1,0 mL de TMOS para dentro de um tubo de plástico.

Adicionar 1,2 mL de metanol.

Adicionar 0,74 mL de água desionizada.

Adicionar 0,16 mL de solução aquosa de ácido clorídrico 0,1 mol/dm3.

Colocar o tubo em cima de uma placa com agitação magnética.

Adicionar ao tubo uma barra magnética.

Agitar até gelificar (cerca de 20 minutos).

Comparar o vidro produzido a partir dos dois métodos.



A.5 – Síntese de pérolas de alginato

Notas introdutórias: Os alginatos são extractos das algas castanhas da classe das Phacophyceae em particular das seguintes

espécies: Ascophyllum nodosum, Laminaria digitata e Fucus serratus.

O alginato de sódio tem vindo a ser usado na gastronomia molecular.

Material: Conta-gotas Coador

3 Gobelés de 100 mL Placa de agitação magnética

Barra magnética

Reagentes: Solução aquosa de alginato de sódio

Solução aquosa de cloreto de cálcio 1 mol/dm3

Solução aquosa de sulfato de cobre (II) penta-hidratado 1 mol/dm3

Solução aquosa de cloreto de níquel 1 mol/dm3


Fig. A.5.1 – (A) queda de gotas de alginato sobre a solução aquosa de sulfato de cobre (II) (B) pérolas de alginato.

Procedimento experimental: Colocar a solução aquosa de alginato de sódio no interior de um conta-gotas.

Colocar no gobelé 1 a solução aquosa de cloreto de cálcio.

Colocar no gobelé 2 a solução aquosa de sulfato de cobre (II).

Colocar no gobelé 3 a solução aquosa de cloreto de níquel.

Adicionar ao gobelé 1 uma barra magnética.

Colocar o gobelé 1 em cima da placa de aquecimento e ligar apenas a parte da agitação magnética.

Deixar cair no interior do gobelé 1 uma gota de solução aquosa de alginato de sódio.


Adicionar várias gotas.

Coar a mistura obtida.

Observar o que fica no coador.

Repetir o mesmo procedimento para os gobelés 2 e 3.

A B



A.6 – Síntese do nylon 6,6

Notas introdutórias: O nylon é o nome comercial de uma poliamida.

O nylon 6,6 (fig. A.6.1) é obtido através de uma reacção de polimerização por condensação e é um

copolímero, cuja fórmula química molecular é – 𝐶𝑂(𝐶𝐻2)4𝐶𝑂𝑁𝐻 𝐶𝐻2 6𝑁𝐻 − 𝑛.

Fig. A.6.1 – Fórmula de estrutura do nylon 6,6.

No nylon 6,6 os monómeros são: cloreto de adipoílo e hexano-1,6-diamina (fig. A.6.2). O nylon 6,6 apresenta dois números. O primeiro número indica o número de átomos de carbono da

diamina e o segundo número indica o número de átomos de carbono do diácido que deram origem ao

polímero.

(a) (b)

Fig. A.6.2 – Fórmula de estrutura do cloreto de adipoílo (a) e da hexano-1,6-diamina (b).

Material: Placa de aquecimento Suporte universal

Vareta de vidro Nozes

Pinça Garras

Proveta de 50 mL 2 Gobelés de 250 mL

Gobelé de 250 mL com água para banho-maria 2 Pipetas graduadas de 1,0 mL

Reagentes: Cloreto de adipoílo a 98%, 𝐶ℓ𝐶𝑂(𝐶𝐻2)4𝐶𝑂𝐶ℓ Água desionizada

Hexano-1,6-diamina, 𝑁𝐻2(𝐶𝐻2)6 𝑁𝐻2 Solução alcoólica de fenolftaleína

n-hexano, 𝐶6𝐻14




Fig. A.6.3 – (A) Transferência da solução de cloreto de adipoílo; (B) Enrolamento do fio de nylon; (C) Aspecto da solução quando

não se produz mais fio de nylon.

Procedimento experimental: Preparação da solução de cloreto de adipoílo a 2%

Colocar, com uma proveta, 50 mL de hexano num gobelé de 250 mL.

Medir 1,0 mL de cloreto de adipoílo, com uma pipeta graduada para dentro do gobelé anterior.

Preparação da solução de hexano – 1,6 – diamina (HMDA) a 2%

Colocar, com uma proveta, 50 mL de água desionizada num gobelé de 250 mL.

Aquecer em banho-maria até à fusão o frasco contendo HMDA.

Medir, com uma pipeta graduada, 1,0 mL de HMDA fundida para dentro do gobelé contendo água

desionizada.

Adicionar 2 gotas de solução alcoólica de fenolftaleína.

Síntese do nylon 6,6

Adicionar lentamente, com o auxílio de uma vareta, a solução de cloreto de adipoílo em hexano à

solução aquosa de hexano-1,6-diamina.

Observar a interface das duas soluções.

Com uma pinça, retirar a fina película de nylon formada na interface entre as duas camadas.

Enrolar o fio de nylon formado numa vareta de vidro ou rolo de papel.

B C A



A.7 – Síntese do nylon 6,10

Notas introdutórias: O nylon é o nome comercial de uma poliamida.

O nylon 6,10 (fig. A.7.1) é obtido através de uma reacção de polimerização por condensação e é um

copolímero.

Fig. A.7.1 – Fórmula de estrutura do nylon 6,10.

No nylon 6,10 os monómeros são: cloreto de sebacoílo e hexano-1,6-diamina (fig. A.7.2).

(a) (b)

Fig. A.7.2 – Fórmula de estrutura do cloreto de sebacoílo (a) e hexano-1,6-diamina (b).

Material: 2 Gobelés de 250 mL Suporte universal 2 Pipetas graduadas de 1,0 mL

Balança Proveta de 5 mL Gobelé de 250 mL com água para banho-maria

Placa de aquecimento Proveta de 50 mL Vareta de vidro

Garras Pinça 1 Gobelé de 150 mL

Nozes

Reagentes: Cloreto de sebacoílo, 𝐶ℓ𝐶𝑂(𝐶𝐻2)8𝐶𝑂𝐶ℓ Carbonato de sódio, 𝑁𝑎2𝐶𝑂3

Hexano-1,6-diamina, 𝑁𝐻2(𝐶𝐻2)6 𝑁𝐻2 Água desionizada

n-hexano, 𝐶6𝐻14 Solução alcoólica de fenolftaleína




Fig. A.7.3 – (A) Transferência da solução de cloreto de sebacoílo; (B) retirada da extremidade do fio de nylon; (C) Enrolamento do

fio de nylon.

Procedimento experimental:

Preparação da solução aquosa de carbonato de sódio

Pesar 5 g de carbonato de sódio para dentro de um gobelé de 150 mL.

Dissolver o carbonato de sódio em 100 mL de água desionizada.

Preparação da solução de hexano-1,6-diamina

Colocar, com uma proveta, 50 mL de solução aquosa de carbonato de sódio num gobelé de 250 mL.

Aquecer em banho-maria até à fusão o frasco contendo HMDA.

Medir, com uma pipeta graduada, 2,0 mL de HMDA fundida para dentro do gobelé contendo solução

aquosa de carbonato de sódio.

Adicionar 2 gotas de fenolftaleína.

Preparação da solução de cloreto de sebacoílo

Colocar, com uma proveta, 50 mL de hexano num gobelé de 250 mL.

Medir 5,0 mL de cloreto de sebacoílo, com uma proveta para dentro do gobelé anterior.

Síntese do nylon 6,10

Adicionar lentamente, com o auxílio de uma vareta, a solução de cloreto de sebacoílo em hexano à

solução de hexano-1,6-diamina.

Observar a interface das duas soluções.

Com uma pinça, retirar a fina película de nylon formada na interface entre as duas camadas.

Enrolar o fio de nylon formado numa vareta de vidro ou rolo de papel.

A B C



A.8 – Corrosão

Material: 5 Placas de Petri Espátula Pinça

Pipetas de Pasteur Vareta Gobelé de 500 cm3

Reagentes: Fita de magnésio Solução alcoólica de fenolftaleína

Fio de cobre Solução 0,5 mol/dm3 K3[Fe(CN)6]

Fio de zinco Gelatina em pó ou folhas de gelatina incolor (4 a 6

folhas de gelatina equivalem a 1 pacote) Folha de alumínio

Pregos


Fig. A.8.1 – Prego em gelatina.

Procedimento experimental: Prepare 250 cm3

de uma solução de gelatina, dissolvendo um pacote de gelatina incolor em água

morna.

Adicione 4 gotas de solução de fenolftaleína e 2 gotas da solução aquosa de hexacianoferrato(III) de

potássio à solução de gelatina.

Distribua a solução de gelatina por 5 caixas de Petri.

Coloque os pregos do mesmo tamanho enrolados nos metais (magnésio, zinco, cobre e alumínio) nas

primeiras caixas de Petri.

Coloque um prego do mesmo tamanho sem qualquer tipo de protecção na 5ª caixa de Petri.

Observe e registe as observações ao longo do tempo.



A.9 – Síntese do sal duplo de amónio e cobre hexa-hidratado

Notas introdutórias:

)s(OH.)SO()NH(Cu)l(OH)aq(SO)NH()aq(OH.CuSO 22424242424 65

Material: Suporte universal Garras Nozes

Papel de filtro Gobelé Vidro de relógio

Funil de Büchner Matráz com tubuladura lateral Bomba de vácuo

Espátula Vareta de vidro Vareta com polícia

Balança analítica Placa de aquecimento Lupa

Reagentes:

Sulfato de cobre(II) penta-hidratado, OH.CuSO 24 5 (s) Água desionizada

Sulfato de amónio, 424 SO)NH( (s) Álcool etílico


Fig. A.9.1 (A) cristais de sulfato de cobre(II) penta-hidratado; (B) cristais de sulfato de amónio; (C) dissolução dos sais em água;

(D) filtração por vácuo; (E) cristais de sal duplo.

A B

C

D

E D



Procedimento experimental: Observar, com uma lupa, os cristais de sulfato de amónio e de sulfato de cobre(II) penta-hidratado e

registar o que se observa.

Pesar, num vidro de relógio, 2,64 g (0,02 mol) de sulfato de amónio.

Pesar, num vidro de relógio, 4,99 g (0,02 mol) de sulfato de cobre penta-hidratado.

Adicionar o sulfato de amónio ao sulfato de cobre(II) penta-hidratado.

Adicionar 10 mL de água desionizada.

Agitar e aquecer até dissolver completamente.

Deixar arrefecer lentamente, à temperatura ambiente.

Pesar o papel de filtro que irá ser colocado no funil de Büchner.

Filtrar por vácuo o conteúdo do gobelé.

Lavar os cristais com álcool etílico.

Secar os cristais durante alguns minutos.

Pesar o papel de filtro e os cristais.

Registar o valor da massa dos cristais.

Observar os cristais com uma lupa e registar o que se observa.



SECÇÃO B – Gelo e fogo



B.1 – Aquecimento químico

Notas introdutórias: Numa reacção exotérmica ocorre libertação de energia, provocando um aumento de temperatura do meio

exterior.

Material: Termómetro Gobelé Espátula

Suporte universal Garra Noz

Placa com agitação magnética Barra magnética Vareta de vidro

Reagentes: Água desionizada Cloreto de cálcio anidro, CaCℓ2(s)


Fig. B.1.1 – Reacção exotérmica.

Procedimento experimental: Adicionar cerca de 100 mL de água desionizada num gobelé.

Colocar uma barra magnética no gobelé.

Colocar o gobelé em cima de uma placa com agitação magnética e ligar apenas a agitação magnética.

Mergulhar a extremidade do termómetro na água desionizada.

Medir a temperatura da água e registar o valor.

Adicionar uma espátula de cloreto de cálcio anidro.

Agitar ligeiramente para dissolver o cloreto de cálcio.

Medir a temperatura da mistura e registar o valor.

Observar a variação de temperatura.

Determinar o valor da variação de temperatura.



B.2 – Arrefecimento químico

Notas introdutórias: Numa reacção endotérmica ocorre absorção de energia, provocando uma diminuição de temperatura do

meio exterior.

Material: Termómetro Placa com agitação magnética

Suporte universal Barra magnética

Garra Gobelé

Noz Espátula

Vidro de relógio Vareta de vidro

Balança

Reagentes: Nitrato de amónio, 𝑁𝐻4𝑁𝑂3(s) Água desionizada


Fig. B.2.1 – Reacção endotérmica.

Procedimento experimental: Colocar cerca de 50 mL de água desionizada num gobelé.

Mergulhar a extremidade do termómetro na água desionizada.

Medir a temperatura da água e registar o valor.

Adicionar 14 g de nitrato de amónio.

Agitar ligeiramente para dissolver o nitrato de amónio.

Medir a temperatura da mistura e registar o valor.

Determinar o valor da variação de temperatura.



B.3 – Luz fria

Material: Matráz de 250 mL Pipeta conta-gotas

Microespátula Vareta de vidro

Proveta

Reagentes: Luminol Solução aquosa de nitrato de cobre(II) 0,01 mol/dm3

Solução tampão carbonato Água oxigenada a 10 volumes


Fig. B.3.1 – Diferentes etapas da reacção.

Procedimento experimental: Dissolver completamente num matráz de 250 mL uma microespátula de luminol em 100 mL de uma

solução tampão carbonato (50 mL de solução aquosa de carbonato de sódio 0,1 mol/dm3 + 50 mL de

solução aquosa de hidrogenocarbonato de sódio 0,1 mol/dm3).

Adicionar à solução anterior 1 mL de uma solução aquosa de nitrato de cobre(II) 0,01 mol/dm3.

Colocar o matráz num local escuro.

Preparar 100 mL de água oxigenada a 1 volume (10 mL de água oxigenada 10 volumes + 90 mL de

água desionizada)

Adicionar, gota a gota, água oxigenada e observar a emissão de luz azul.

Interromper a adição da água oxigenada quando não observar mais a emissão da luz azul.



B.4 – Vulcão de acetileno

Objectivo Produzir gás acetileno a partir de acetileto de cálcio e água.

Notas introdutórias: Quando se adiciona acetileto de cálcio à água, observa-se o aparecimento de bolhas gasosas (fig. B.4.1),

que traduzem a formação de um gás.

Fig. B.4.1 – Aparecimento de bolhas gasosas.

O acetileto de cálcio CaC2(s) ao reagir com a água H2O(ℓ) origina o gás acetileno ou etino C2H2(g) e

hidróxido de cálcio Ca(HO)2(aq), de acordo com a seguinte equação química:

CaC2 (s) + 2H2O (l) C2H2 (g) + Ca(HO)2 (aq)

Simultaneamente, detecta-se, durante o decorrer da reacção química, um odor forte, do tipo “éter”.

Material: Lata Espátula Fósforos

Pipeta conta-gotas Areia

Reagentes: Carbureto de cálcio ou acetileto de cálcio, CaC2(s) Água, H2O(ℓ)


Fig. B.4.2 – Acetileto de cálcio (à esquerda) e acetileto de cálcio enterrado na areia (à direita).



Procedimento experimental: Retirar um pedaço pequeno do acetileto de cálcio.

Colocar areia numa lata.

Colocar um pedaço de acetileto de cálcio no meio da lata.

Cobrir o pedaço de acetileto de cálcio com areia.

Adicionar algumas gotas de água.

Aproximar um fósforo aceso da extremidade superior da lata.

Notas:

Realizar esta actividade na hotte.



B.5 – Vulcão de magnésio

Material: Areia Espátula Papel de alumínio

Pipeta conta-gotas Lixa Vareta de vidro

Reagentes: Permanganato de potássio, 𝐾𝑀𝑛𝑂4(s) Glicerina, 𝐻𝑂𝐶𝐻2𝐶𝐻 𝑂𝐻 𝐶𝐻2𝑂𝐻 Fita de magnésio


Fig. B.5.1 – Vulcão de magnésio.

Procedimento experimental: Colocar areia no interior do papel de alumínio.

Fazer um buraco no meio e colocar um pouco de permanganato de potássio.

Lixar um pedaço de fita de magnésio.

Espetar um pedaço de fita de magnésio no meio do permanganato de potássio.

Adicionar umas gotas de glicerina em cima do permanganato de potássio.

Notas:




SECÇÃO C – Sistemas gasosos



C.1 – Formação de oxigénio

Material: Lamparina Suporte universal Tubo de ensaio

Fósforos Garra Tubo de PVC

Tina de vidro Noz Proveta de gases

Espátula

Reagentes: Óxido de prata, 𝐴𝑔2𝑂(s) Água


Fig. C.1.1 – Aquecimento do óxido de prata.

Procedimento experimental: Colocar uma microespátula de óxido de prata no interior de um tubo de ensaio.

Colocar na extremidade do tubo de ensaio uma rolha com um orifício ao centro.

Colocar no orifício da rolha um tubo de vidro.

Introduzir a outra extremidade do tubo de vidro numa proveta de gases cheia de água, inserida dentro

de uma tina contendo água.

Aquecer o tubo de ensaio numa lamparina até parar a libertação de gás.

Recolher a prata que ficar no tubo de ensaio e medir o volume de gás produzido.



C.2 – Desinfecção de água com dióxido de cloro

Material: Gobelé Balança

Proveta Espátula

Reagentes: Água desionizada Lixívia comercial (20 g/L ou 5%)

Clorito de sódio Solução aquosa de ácido clorídrico 0,01 mol/dm3

Amostra de água Indicador universal em papel

Procedimento experimental: Desinfecção da água com dióxido de cloro.

A – Preparação da solução de ácido hipocloroso a 1%

Colocar num gobelé cerca de 50 mL de água desionizada.

Adicionar cerca de 10 mL da solução aquosa de lixívia comercial (20 g/L ou 5%).

Ajustar o pH desta solução entre 6,5 e 7,0 com uma solução de ácido clorídrico 0,01 mol/dm3,

usando o indicador universal em papel.

B – Preparação da solução aquosa de clorito de sódio a 0,15 mol/dm3

Medir 1,4 g de clorito de sódio para um gobelé de 200 mL.

Adicionar água desionizada até perfazer 100 mL.

C – Produção de dióxido de cloro (desinfecção da água)

A equação química que traduz a reacção química de produção de dióxido de cloro é:

2𝐶ℓ𝑂2− + 𝐻𝐶ℓ𝑂 ⟶ 2𝐶ℓ𝑂2 + 𝐶ℓ− + 𝐻𝑂−

Misturar lentamente volumes iguais de solução aquosa de ácido hipocloroso e de solução aquosa

de clorito de sódio.

Observar a formação do dióxido de cloro gasoso.

Transferir imediatamente para a amostra de água a desinfectar.

Notas:


Se tiver disponível um microscópico pode observar a população microbiana antes e após a

desinfecção.

Se realizar a desinfecção/pré-oxidação de água contendo matéria orgânica (com coloração

castanha) observa a descoloração da água.



SECÇÃO D – Produtos naturais



D.1 – Extracção de óleo essencial da casca da laranja

Material: Manta de aquecimento Cabeça de destilação Suporte universal

Suporte elevatório Adaptador de termómetro Garras

Termómetro Condensador de Liebig Nozes

Proveta de 50 cm3 Alonga Gordura para exsicador

Balão de destilação de 100 cm3 Regularizadores de ebulição Proveta

Funil de separação Espátula Evaporador rotativo

Matráz Vareta de vidro Gobelé

Balão redondo Anel adaptado a um funil Proveta de 10 cm3

Reagentes: Casca de laranja Hexano

Água desionizada Sulfato de sódio anidro


Fig. D.1.1 – Esquema de montagem da destilação simples.

Procedimento experimental: Destilação simples

Colocar cascas de laranja no interior de um balão de destilação de 100 cm3.

Medir com uma proveta 50 cm3 de água desionizada.

Transferir a água desionizada para o balão de destilação.

Adicionar 5 a 6 bolas de vidro (regularizadores de ebulição) ao balão de destilação.

Fazer uma montagem semelhante à da fig. D.1.1.

Verificar se todas as juntas esmeriladas estão bem ajustadas e se o sentido de circulação da água

no condensador é contrário ao sentido de circulação do destilado.

Abrir a água para arrefecimento, regulando simultaneamente o caudal.

Aquecer moderadamente, de modo a que o condensado se forme, lenta e continuamente, à razão de

uma gota por segundo.

Recolher o destilado.



Extracção líquido-líquido

Transferir o destilado para um funil de separação.

Adicionar 10 mL de hexano.

Recolher a fase orgânica.

Rejeitar a fase aquosa.

Secagem

Colocar a fase orgânica num matráz.

Adicionar sulfato de sódio anidro.

Agitar o conteúdo do matráz.

Deixar repousar durante algum tempo.

Decantar o conteúdo do matráz para um gobelé.

Evaporação do solvente

Transferir o conteúdo do gobelé para um balão redondo.

Acoplar o balão redondo ao evaporador rotativo.

Proceder à evaporação do solvente.

Recolher o óleo essencial.

Nota: A evaporação do solvente pode ser feita no evaporador rotativo ou simplesmente pode-se deixar

evaporar o solvente na hotte durante algumas horas.



D.2 – Extracção de óleo essencial do eucalipto

Notas introdutórias: Os óleos essenciais provenientes do eucalipto encontram-se nas folhas.

O processo de extracção dos óleos essenciais do eucalipto é realizado através da destilação. O destilado

contém água e os óleos essenciais do eucalipto. Posteriormente, faz-se a separação da água e do óleo,

através da diferença de densidade. O óleo essencial é menos denso que a água, ficando sobrenadante,

pelo que se remove a água pela parte inferior do funil de separação. Sugere-se a secagem do óleo

essencial com sulfato de sódio anidro para remover a água. Por fim, filtra-se o óleo essencial para retirar o

sulfato de sódio.

Material: Manta de aquecimento Cabeça de destilação Suporte universal

Suporte elevatório Adaptador de termómetro Garra

Termómetro Condensador de Liebig Noz

Gobelé Alonga Gordura para exsicador

Balão de destilação de 250 cm3 Regularizadores de ebulição Proveta

Funil de separação Espátula Frasco de recolha

Matráz Vareta de vidro Anel adaptado a um funil

Funil Papel de filtro

Reagentes: Folhas de eucalipto Sulfato de sódio anidro Água desionizada


Fig. D.2.1 – Esquema de montagem da destilação simples e da extracção líquido-líquido.



Procedimento experimental: Destilação simples

Cortar finamente as folhas de eucalipto em pedaços.

Colocar folhas de eucalipto no interior de um balão de destilação de 250 cm3.

Adicionar água desionizada até ⅔ da capacidade do balão de destilação.

Adicionar 5 a 6 bolas de vidro (regularizadores de ebulição) ao balão de destilação.

Fazer uma montagem semelhante à da fig. D.2.1.

Verificar se todas as juntas esmeriladas estão bem ajustadas e se o sentido de circulação da água

no condensador é contrário ao sentido de circulação do destilado.

Abrir a água para arrefecimento, regulando simultaneamente o caudal.

Aquecer moderadamente, de modo a que o condensado se forme, lenta e continuamente, à razão de

uma gota por segundo.

Recolher o destilado.

Extracção líquido-líquido

Transferir o destilado para um funil de separação.

Separar a camada oleosa de óleo essencial de eucalipto da camada aquosa, para um matráz.

Secagem

Colocar uma espátula de sulfato de sódio anidro no óleo essencial de eucalipto.

Agitar o conteúdo do matráz com uma vareta de vidro.

Deixar em repouso durante a noite.

Filtração

Proceder à filtração por gravidade do conteúdo do matráz.

Recolher para um frasco de recolha o óleo essencial de eucalipto.



D.3 – Água-de-colónia

Notas introdutórias: A maceração é uma operação em que se utiliza um solvente apropriado, em contacto prolongado e a frio

com o material a dissolver.

A maceração termina com uma filtração por compressão, seguida de uma filtração por gravidade.

Material: Almofariz Balança Proveta Vareta de vidro

Pilão Vidro de relógio Gobelé Anel adaptado a um suporte

Suporte universal Pano Espátula Frasco

Papel de filtro Funil

Reagentes: Álcool etílico Alfazema

Procedimento experimental: Medir 10 g de alfazema.

Colocar a alfazema num gobelé.

Adicionar álcool etílico suficiente para cobrir a alfazema.

Cobrir o gobelé com papel perfurado.

Deixar à temperatura ambiente durante alguns dias.

Filtrar com um pano fino, espremendo para retirar o máximo de líquido possível.

Recolher num frasco o líquido.

Adicionar álcool etílico ao resíduo da maceração.

Tapar o gobelé com papel perfurado e deixar em repouso durante 1 dia.

Filtrar com um pano fino, espremendo para retirar o máximo de líquido possível.

Recolher o líquido no frasco anterior, de modo a juntar os dois líquidos.

Filtrar o líquido obtido.

Transferir o filtrado para um frasco e rotulá-lo.

Adicionar álcool etílico q.b.



D.4 – Extracção de iodo de algas marinhas

Material: Almofariz Gobelé

Pilão Proveta

Balança Pipeta graduada

Suporte universal Placa de aquecimento

Anel adaptado a um funil Vareta de vidro

Funil Papel de filtro

Reagentes: Algas marinhas secas Solução aquosa de ácido sulfúrico 1 mol/dm3

Água desionizada Tetracloreto de carbono

Água oxigenada 20 volumes


Fig. D.4.1 – Etapas da extracção do iodo das algas marinhas.

Procedimento experimental: Medir 1 g de algas marinhas secas.

Cortar as algas marinhas.

Triturar as algas marinhas.

Colocar as algas num gobelé e adicionar 10 mL de água desionizada.

Levar à ebulição suave durante alguns minutos.

Filtrar a solução.

Recolher o filtrado num tubo de ensaio.

Adicionar ao filtrado 2 mL de uma solução aquosa de ácido sulfúrico 1 mol/dm3, 2 mL de água

oxigenada 20 volumes.

Juntar à solução 2 mL de tetracloreto de carbono e agitar.

Observar o aparecimento da cor púrpura na mistura. (O iodo livre dissolve-se no tetracloreto de

carbono e por isso a mistura adquire a cor púrpura.)



SECÇÃO E – Separações e identificações



E.1 – Smarties e a cromatografia em papel

Notas introdutórias: A cromatografia é um termo que designa não um método, mas sim um conjunto de métodos afins de

separação, em que os componentes de uma mistura são distribuídos entre duas fases: uma estacionária

(sólida ou líquida, aderente a um meio-suporte sólido poroso) com grande área superficial, outra móvel

(fluido) que contacta a primeira. A separação resulta das diferenças de velocidades dos componentes

arrastados pelo solvente móvel, dadas as diferentes interacções com a fase estacionária.

Um dos tipos de cromatografia é a cromatografia em papel.

Na cromatografia em papel é utilizado com frequência um parâmetro denominado por factor de retardação

(Rf). O factor de retardação é determinado através da seguinte expressão:

𝑅𝑓 =distância percorrda pela banda do soluto

distância percorrida pela frente do eluente no mesmo tempo

Neste tipo de cromatografia, o eluente difunde-se ao longo do papel.

Numa cromatografia ascendente, a mistura a estudar é colocada numa tira de papel. Inicialmente, traça-se

uma linha sobre a qual se coloca a gota da mistura a estudar, estando esta linha próxima de um dos

extremos da tira de papel de filtro (cerca de 1 a 2 cm). O papel é colocado posteriormente num

reservatório contendo o eluente, de modo que fique mergulhado o bordo mais próximo do local de

aplicação da amostra, sem haver contacto inicial entre a gota da mistura a estudar e o eluente. O eluente

ascenderá linearmente por capilaridade e antes de atingir a outra extremidade do papel de filtro, este é

retirado do reservatório. Marca-se uma linha de frente do solvente com um traço fino, a lápis, e seca-se o

cromatograma.

Numa cromatografia horizontal, a fase móvel move-se horizontalmente. Quando a cromatografia é

realizada em papel circular a amostra é aplicada na zona central do papel, sobre uma circunferência

desenhada ao centro (cerca de 1 cm do centro) e o eluente está em contacto com o papel através de uma

torcida, colocada entre o centro do papel de filtro e o reservatório contendo o eluente. No final, traça-se

uma circunferência a marcar a linha de frente do solvente, tal como na cromatografia ascendente.

A mistura a analisar é, geralmente, aplicada como um pequeno ponto (1 a 2 mm de diâmetro) no papel de

filtro. Se houver mais do que uma aplicação, as gotas devem estar afastadas umas das outras, para que

durante a cromatografia as manchas não se combinem. À medida que o eluente percorre o papel, a

amostra é separada nos seus diversos componentes, obtendo-se manchas ao longo do percurso do

eluente.

Após a obtenção do cromatograma, procede-se à determinação do factor de retardação. Com base na

descrição anterior, pode-se determinar o factor de retardação de cada amostra usando a expressão:

𝑅𝑓 =distância desde o ponto de aplicação das amostras até ao centro da mancha

distância desde o ponto de aplicação linha de base até à linha de frente do solvente

Geralmente, para além de aplicar a amostra, aplicam-se também substâncias-padrão e sujeita-se a

amostra e as substâncias-padrão a um desenvolvimento cromatográfico e determina-se o factor de

retardação de todas as aplicações, permitindo identificar os componentes de uma amostra.



Material: Caixa de petri Papel de filtro Vareta de vidro

Espátula Gobelé Pipeta conta-gotas

Reagentes: smarties Água desionizada Álcool etílico

Procedimento experimental: Colocar numa caixa de petri um smartie.

Molhar ligeiramente um smartie.

Raspar a superfície do smartie.

Preparar uma mistura de álcool etílico e de água na proporção de 4:1.

Cortar uma tira de papel de filtro e traçar a linha de base.

Colocar uma gota do smartie a cerca de 1,5 cm de uma das extremidades da tira de papel.

Colocar a tira de papel num gobelé, de modo que esta mergulhe na mistura de água e etanol, sem

cobrir a amostra aplicada.

Aguardar que o solvente suba até 2 cm da outra extremidade da tira de papel.

Retirar a tira de papel do copo e traçar a linha de frente do solvente.

Deixar secar a tira de papel de filtro.

Calcular os valores de Rf para todos os componentes da amostra.



E.2 – Distinção entre álcool metílico e álcool etílico

Notas introdutórias:

𝐵(𝐻𝑂)3 + 3𝐶𝐻3𝑂𝐻 → 𝐵(𝑂𝐶𝐻3)3 + 3𝐻2𝑂

O ácido bórico na presença dos álcoois (metanol e etanol) reage com o álcool respectivo e origina os

ésteres bóricos que são ligeiramente voláteis e produzem uma cor verde na chama. A reacção de

formação dos ésteres metílicos do ácido bórico é mais completa do que a reacção do ácido bórico com o

etanol.

Fig. E.2.1 – (a) Cor obtida durante a combustão do álcool metílico na presença de ácido bórico. (b) Cor obtida durante a

combustão do álcool etílico na presença de ácido bórico.

Material: Cadinho de porcelana Vareta de vidro Espátula

Fósforos Pipeta graduada Balança

Reagentes: Ácido bórico Metanol Etanol


Fig. E.2.2 – Etapas para a observação de cor.

Procedimento experimental: Colocar 0,5g de ácido bórico no cadinho de porcelana A.

Colocar 0,5g de ácido bórico no cadinho de porcelana B.

Adicionar 5mL de metanol ao cadinho de porcelana A.

Adicionar 5mL de etanol ao cadinho de porcelana B.

Agitar o conteúdo de cada um dos cadinhos, de modo a dissolver o ácido bórico.

Acender fósforos e colocar um fósforo no interior de cada um dos cadinhos, de modo a observar a

coloração da chama em cada um dos cadinhos (a chama do cadinho que contém o metanol é verde na

fase final da combustão e a chama do cadinho que contém o etanol é amarela).



SECÇÃO F – Cores



F.1 – Mistura de cores

Material: Gobelé Pipeta conta-gotas

Reagentes: Solução aquosa de azul-de-metileno (1mg/mL) Solução aquosa de carmim índigo (1mg/mL)

Solução aquosa de vermelho do congo (1mg/mL) Solução aquosa de fluoresceína (1mg/mL)

Água desionizada


Fig. F.1.1 – Composição de cores.

Procedimento experimental: Colocar água desionizada num gobelé.

Adicionar gota a gota as seguintes soluções de corantes ao gobelé contendo água desionizada:

solução aquosa de fluoresceína, solução aquosa de vermelho do congo, solução aquosa de azul-de-

metileno e solução aquosa de carmim índigo.


Fotografar e seleccionar as melhores fotografias.



F.2 – Dança subaquática


Reagentes: Solução aquosa de azul-de-metileno (1mg/mL) Água desionizada


Fig. F.2.1 – Azul-de-metileno em água.

Procedimento experimental: Colocar água desionizada num gobelé.

Adicionar uma pequena quantidade da solução aquosa de azul-de-metileno, com o auxílio de uma

pipeta de uma única vez.





F.3 – Nevoeiro azul


Reagentes: Solução aquosa de sulfato de cobre 0,1mol/dm3 Amoníaco concentrado a 25%


Fig. F.3.1 – Solução de cobre(II) (aq) após a adição de quantidades variáveis de solução aquosa de amoníaco.

Procedimento experimental: Colocar num gobelé uma solução aquosa de sulfato de cobre 0,1mol/dm3.

Adicionar algumas gotas de amoníaco concentrado a 25%.

Observar a formação de nuvens.




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Blogue

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Os participantes podem incluir textos, fotografias, desenhos, vídeos, apresentações e outros documentos.

Endereço do blogue http://quimicaespectacular.blogspot.com/

Bibliografia

Roesky, Herbert W.; Spectacular Chemical Experiments; Wiley-VCH; Weinheim; 2007.

Rocha, Sónia J.; Combustíveis Fósseis no ensino da Química; Tese de Mestrado em Química para o

Ensino; Faculdade de Ciências da Universidade do Porto; 2007.

Rocha, Sónia J., Esteves da Silva, J. C. G.; Vidro, Novos Materiais e Plásticos; Manual da componente

prática dos cursos de formação de professores; Faculdade de Ciências da Universidade do Porto;

2006.

Rocha, Sónia J., Esteves da Silva, J. C. G.; Ambiente: Combustíveis e Energia; Manual da componente


2005.

Rocha, Sónia J., Esteves da Silva, J. C. G.; Metais e Ligas Metálicas; Manual da componente prática

dos cursos de formação de professores; Faculdade de Ciências da Universidade do Porto; 2005.

Rocha, Sónia J., Esteves da Silva, J. C. G.; Qualidade da água; Manual da componente prática dos

cursos de formação de professores; Faculdade de Ciências da Universidade do Porto; 2008.

Rocha, Sónia J., Esteves da Silva, J. C. G.; Gestão Sustentável dos Recursos; Manual da componente


2009.

Simões, Teresa S. e outras; Técnicas Laboratoriais de Química – bloco I; Porto Editora; Porto, 2002.

Pombeiro, Armando J. L.; Técnicas e Operações Unitárias em Química Laboratorial; 3ª edição;

Fundação Calouste Gulbenkian; Lisboa; 1998.

Morrison, R; Boyd, R.; Química Orgânica; 13ª edição; Fundação Calouste Gulbenkian; Lisboa; 1996.

Andrade, Cristina T.; Coutinho, Fernanda M. B.; Dias, Marcos L.; Lucas, Elizabete F.; Oliveira, Clara M.

F.; Tabak, David; Dicionário de Polímeros; Editora Interciência; Rio de Janeiro; 2001.

Davim, J. P.; Tecnologias dos materiais plásticos; Universidade Aberta; Lisboa; 1998.

http://www.ipef.br/publicacoes/docflorestais/df17.pdf (24/06/2009)

http://www.infopedia.pt/$alginato (26-06-2009)