Este blog foi criado com a finalidade de demostrar e divulgar conteúdos de ciência, especialmente de química, como aulas experimentais e experimentos realizados em laboratórios.
Este experimento foi proposto pelos alunos de licenciatura em Química em um projeto chamado "Tema Livre". Dentro da disciplina de Química Geral e Experimental, conforme vamos seguindo nosso cronograma de experimentos, devidamente agendados, há um momento no semestre onde os alunos propõe um experimento para realizar no dia da aula experimental da disciplina, supervisionado pelo professor responsável.
Neste dia, as alunas Maristela e Leandra, propuseram fazer a reação do sódio metálico em água em uma escala um pouco maior que no laboratório.
Fizemos o experimento do lado e fora do laboratório, onde havia espaço suficiente para que não ocorresse nenhum acidente, visto que a reação de sódio em água é bastante violenta.
Você que é professor, tome muito cuidado com este experimento. Confiram o vídeo:
O sódio quando reage com água, forma gás hidrogênio e tem como sub-produto hidróxido de sódio, segundo a reação balanceada:
Esta reação é exotérmica, ou seja, libera uma grande quantidade de energia na forma de calor. Esta energia liberada é suficiente para iniciar uma segunda reação: a combustão do gás hidrogênio produzida. O resultado é a queima do hidrogênio, que se estiver confinado em ambiente fechado, ocorre a explosão. Abaixo mostra-se a combustão do gás hidrogênio, que também é uma reação exotérmica.
Bom é isso ai. Professor, se forem reproduzir este experimento na escola ou em laboratórios, tomem todas as medidas de segurança possíveis para que nenhum acidente ocorra.
Neste post, trago algumas propostas de experimento para ilustrar um dos postulados de Bohr, como o teste de chama e a fluorescência atômica. Confiram primeiramente o vídeo do teste de chama.
Um modelo atômico é uma representação que procura explicar,
sob o ponto de vista da Ciência, fenômeno relacionado à estrutura da matéria e
às formas como ela se expressa. Ele visa dar uma explanação sobre a estrutura
microscópica da matéria e deve ser capaz de prever outros fenômenos associados
a ela. A partir do Modelo Atômico de Bohr, ficou estabelecido que
os átomos possuem regiões específicas disponíveis para acomodar seus elétrons –
as chamadas camadas eletrônicas. Usando os conceitos quânticos desenvolvidos para a luz,
Bohr propõe os seguintes postulados para o átomo:
- O elétron move-se em órbitas circulares em torno do
núcleo do átomo;
Modelo de Bohr do átomo de hidrogênio
- A energia total de um elétron (potencial + cinética) não
pode apresentar qualquer valor, mas sim, valores múltiplos de um quantum;
- Apenas algumas órbitas eletrônicas são permitidas para o
elétron e ele não emite energia ao percorrê-las;
- Quando o elétron passa de uma órbita para outra, emite ou
absorve um quantum de energia.
No estado fundamental, de menor energia, os elétrons ocupam
os níveis mais baixos de energia possíveis. Quando um átomo absorve energia de
uma fonte externa, um ou mais elétrons absorvem essa energia e “pulam” para
níveis mais energéticos ou externos. Neste caso, diz-se que o átomo encontra-se
em um estado excitado. Isso pode ser observado na ilustração ao lado para o átomo de hidrogênio.
O
elétron absorve uma quantidade de energia E = E2 – E1 e
salta para um nível mais externo de energia E2. Se a quantidade de
energia for menor do que a diferença entre os níveis (E), o elétron permanece
em seu nível de energia. O átomo no estado excitado encontra-se numa situação
em que existe espaço livre em níveis de energia mais baixos. Desse modo, o
elétron excitado ou algum outro que esteja em níveis acima do espaço livre pode
cair deste nível mais externo para ocupar o espaço livre. O átomo, então, volta
ao estado normal de energia. Segundo Bohr, um elétron jamais poderia permanecer
entre duas órbitas tidas como permitidas. Neste caso ocorre emissão de energia
na forma de radiação eletromagnética. Como os átomos podem ter diferentes
níveis, podem ocorrer diferentes transições eletrônicas (absorção ou emissão),
e cada uma dessas possíveis transições envolve um valor bem definido de
energia. Quando essas emissões ocorrem na região do visível (série de Balmer),
podemos observar suas cores. O conjunto de todas as radiações, desde os raios
gama até as ondas de rádio, forma o espectro eletromagnético, que nada mais é
do que a ordenação destas radiações em função do comprimento de onda e da
freqüência.
O teste da chama está fundamentado nos princípios do modelo
de Bohr, de que quando certa quantidade de energia é fornecida a um determinado
elemento químico, alguns elétrons da camada de valência absorvem essa energia
passando para um nível de energia mais elevado, produzindo o que chamamos de
estado excitado. Quando um ou mais elétrons excitados retornam ao estado
fundamental, eles emitem uma quantidade de energia radiante igual àquela
absorvida, cujo comprimento de onda é característico do elemento e da mudança
de nível eletrônico de energia. Assim, a luz de um comprimento de onda
particular pode ser utilizada para identificar um referido elemento.
Procedimento: Para este experimento, foram preparadas soluções 1% (m/v) de cloreto de lítio (LiCl), cloreto de potássio (KCl), cloreto de sódio (NaCl), cloreto de estrôncio (SrCl2), cloreto de cálcio (CaCl2) e cloreto de cobre II (CuCl2) em solução etanólica (1:1), ou seja, dissolvido os sais em uma solução 50% em volume de água e 50% em volume de etanol anidro. (Pode-se usar o etanol 92,8 INPM)
As soluções foram borrifadas na chama do Bico de Bunsen e observou-se a coloração destas.
FLUORESCÊNCIA ATÔMICA
O experimento de fluorescência foi feito baseado no artigo "Fluorescência e Estrutura Atômica: Experimentos Simples para Abordar o Tema" de Ana Luiza Petillo Nery e Carmen Fernandez.
Segue o resumo do artigo: "O fenômeno da luminescência é visualmente atraente e desperta a curiosidade das pessoas de todas as idades. Trata-se da emissão de luz resultante de um processo de excitação eletrônica, que pode ocorrer na forma de fluorescência (onde a emissão de luz cessa quando a fonte de energia é desligada) ou como fosforescência (que pode durar horas mesmo depois de desligada a fonte de luz). Neste artigo propomos a utilização do fenômeno de fluorescência como estratégia de ensino para desenvolvimento do tema estrutura atômica; mais especificamente, do modelo atômico de Bohr. O fenômeno da fluorescência pode ser facilmente demonstrado através da utilização de materiais acessíveis como água tônica, espinafre ou hortelã, vitamina B2, sabões em pó e casca de ovo marrom"
A idéia é expor estas substâncias mencionadas acima diante de uma luz Ultra-Violeta (luz negra). Como a luz ultra-violeta pode ser prejudicial para os olhos, fez-se o uso de um sistema fechado, na qual as substâncias eram expostas dentro desta "caixa-preta".
Os resultados foram sensacionais:
Amostras de clorofila, vitamina B2 e água tônica irradiada com luz UV
Nesta sequência de imagens, vemos o extrato de clorofila, que foi extraído de hortelã com acetato de etila, o comprimido de vitaminas do complexo B dissolvido em água destilada e uma amostra de água tônica. As amostras sem estarem irradiadas com a luz UV (em baixo) e as amostra irradiadas com a luz UV (acima).
A coloração amarelo fluorescente do comprimido de vitamina do complexo B dá-se pela riboflavina (vitamina B2).
Já a coloração azulada da água tônica é devido a presença de quinino, que a confere o sabor amargo.
Nesta sequência de imagens, vemos todas as amostras lado a lado quando não expostas a radiação UV e expostas. Nesta imagem, a sequência das substâncias em cima não é a mesma das amostras abaixo.
E por último, vê-se um ovo, de casca vermelha, com a luz UV. Observa-se uma coloração avermelhada, resultante da protoporfirina IX. Na sequência, a casca do ovo foi colocada em um béquer e adicionado solução de HCl 6 mol/L. Como a casca do ovo é composta de CaCO3 (carbonato de cálcio), o ácido clorídrico reage com este composto, produzindo ainda CO2 e a protoporfirina é liberada para a solução a qual ser observa também uma coloração avermelhada no béquer.
Referências: - Amsei Junior, N.L, et al. Apostila de Química Geral e Experimental. UNIFEB, 2012 - Nery, A. L. P.; Fernandez, C. Fluorescência e estrutura atômica: experimentos simples para abordar o tema. Química Nova na Escola, n. 9, 2004.
Estava revirando uns arquivos antigos em meu notebook quando encontro vestígios de um experimento que realizamos "outdoor".
Certa vez, meu cunhado voltou de uma viagem à praia e me disse que por lá as pessoas lançavam diversos balões solares.
Quem não gosta de ver um objeto estranho voando pelos ares. Então resolvemos elaborar nosso balão solar.
Utilizamos diversos sacos de lixo preto (100 L) e fita adesiva. Montamos uma espécie de caixote. Foram exatamente 10 sacos pretos.
Para enchê-lo de ar, utilizamos um secador de cabelo que soprava ar na temperatura ambiente. Não utilizamos ar quente para enchê-lo.
Após preenchido com ar, lacramos a entrada com barbante e o expomos ao sol "de rachar mamona".
Confira o resultado, ao som de Coldplay:
O ar, sofre o fenômeno da dilatação e contração quando aquecido e resfriado, respectivamente. Ao aquecer uma determinada massa de gás ocorre a dilatação da mesma e em consequência ela fica menos densa, de modo que ela sobe para a superfície deixando o ar mais frio na parte de baixo, pois este é mais denso.
A dilatação do ar é o princípio físico que explica o voo de um balão e o mesmo levanta voo do seguinte modo: no interior de um balão o ar é aquecido por meio de uma chama que sai de um bico de gás. Ao ser aquecido, o ar torna-se mais leve, ou seja, menos denso, e dessa forma ele sobe pressionando as paredes do balão, fazendo-o subir.
No caso do balão solar, o aquecimento do plástico preto absorve e retém uma maior quantidade de calor proveniente do sol.
Ao subir, o balão vai encontra regiões mais frias o que provoca o aumento da densidade do gás no interior do balão fazendo-o descer e também, certa massa de ar vai se perdendo (esvaziando).
Tomem cuidado ao lançarem este tipo de balão. O ideal é em praias, campos ou locais abertos. No nosso caso, fomos atrás do balão para resgatá-lo evitando assim qualquer tipo de acidente. Felizmente ele caiu há uns 10 Km do lançamento, em uma área descampada.
Neste experimento, realizado em sala de aula, no qual se trabalhava o conceito de reações exotérmicas (que liberam calor), foi proposto a combustão do gás hidrogênio.
É claro que reações químicas que produzem gás hidrogênio são perigosas para aqueles que não apresentam certo conhecimento em química. Para a produção de gás hidrogênio, usamos alumínio metálico com hidróxido de sódio e é claro que se as quantidades não forem adicionadas corretamente há riscos de graves acidentes. Por isso, não tentem isso em casa ou sem uma supervisão de quem conhece os riscos.
Após a produção de gás hidrogênio, este foi coletado em um balão de borracha (bexiga). Por ser menos denso do que o ar, o balão flutua.
De maneira controlada, explodimos o balão de hidrogênio, no qual se observa, além de um estouro "oco", uma bola de fogo.
A mistura ar-hidrogênio explodirá entre 4% e 75% de H2. A reação exotérmica pode ser representada pela seguinte equação química:
É necessário nesta demostração uso de alguns itens de segurança, como óculos de proteção. Em alguns casos, dependendo do tamanho do balão é necessário pedir aos expectadores que tampem os ouvidos e que é de responsabilidade do professor executar a demostração de forma mais segura possível.
Conceito Científico: reações oscilantes, são um fenômeno muito especial da cinética e equilíbrio químico. Trata-se da variação periódica da concentração de um intermediário de uma reação. No caso deste intermediário ser colorido, observa-se o aparecimento e o desaparecimento repetitivo da coloração.
Explicação:
Esta demostração é uma reação oscilante bastante simples. Íons bromato oxida o ácido malônico à dióxido de carbono. A reação é catalisada pelos íons manganês (II). Na mistura dos reagentes e do catalisador, a reação oscila entre marrom-avermelhado (Bromo como intermediário) e incolor com um tempo de oscilação de aproximadamente 10 segundos.
Materiais:
Agitador magnético;
Béquer de 1 L;
Espátula;
Bastão de Vidro;
Reagentes:
75 mL of acido sulfúrico concentrado (H2SO4).
9 g de ácido malônico(CH2(CO2H)2).
8 g de bromato de potássio (KBrO3).
1.8 g de sulfato de manganês mono-hidratado(MnSO4.H2O).
750 mL de água deionizada.
Método:
Antes de demonstração:
Colocar 750 mL de água deionzada em um béquer de 1 L. Lentamente e sob agitação, adicione, com cuidado, 75 mL de ácido sulfúrico concentrado. Um aumento de temperatura será notado o qual deve-se deixar esfriar para a temperatura ambiente antes de prosseguir.room temperature. Separadamente, meça as massas do ácido malônico, o bromato de potássio e o sulfato de manganês mono-hidratado.
A demonstração:
Dissolva no béquer, sob agitação adicione o ácido malônico e o bromato de potássio. Após a dissolução completa dos reagentes adicionados, adicione o sulfato de manganês e observe o que acontece. Imediatamente, uma solução avermelhada surge. Esta coloração desaparece após alguns segundos e volta aparecer. Este fenômeno continua gradativamente por aproximadamente 10 minutos.
Teoria:
Esta reação é um exemplo de reação oscilente chamada Belousov-Zhabotinsky (BZ). A reação é dada pela seguinte equação simplificada:
A oscilação é provocada por duas etapas autocatalíticas. O bromo é um intermediário no esquema de reação - a cor vermelha que é observada. Uma analogia entre a relação predador-presa pode ser uma maneira de dar uma idéia do que está acontecendo. Por exemplo, uma população de coelhos (análogos ao bromo) vai aumentar rapidamente (exponencialmente) se há abundância de alimentos (reagentes). No entanto, o fornecimento abundante de coelhos irá estimular um rápido aumento da população de raposa (outro intermediário que reage com o bromo), que vai em seguida esgotar os coelhos. Na falta de coelhos, as raposas vão morrer, trazendo-nos de volta à estaca zero, pronto para um rápido aumento de coelhos e assim por diante.
Referência: Classic Chemistry Demonstrations. Compiled by Ted Lister Teacher Fellow
The Royal Society of Chemistry 1993–1994.
Esta demonstração chama-se "Traffic Light" (Semáforo) devido a mudança das cores referente ao semáforo. As cores variam de amarelo para vermelho alaranjado e em seguida para verde. Claro que o semáforo não muda suas cores nesta sequência.
Para esta demostração, não fizemos "super produção", pois estávamos em um laboratório didático de química e resolvemos registrar o experimento, que ficou muito legal, pois os alunos adoraram.
Explicação:
A glicose em meio alcalino é lentamente oxidada pelo oxigênio dissolvido na solução, formando ácido glicólico, conforme a equação:
Na presença de hidróxido de sódio, o ácido é convertido em gliconato de sódio. Ao oxidar a glicose o índigo carmim reduz-se também mudando a coloração da solução, conforme a reação:
O indicador muda de cor como resultado da alteração dos níveis de oxigênio na solução. A solução é inicialmente de cor amarela, mas quando o frasco é agitado, o oxigênio se dissolve na solução, portanto, a oxidação do indicador, e mudando a cor para vermelho. Quando o frasco é agitado mais uma vez, os níveis de aumento de oxigênio, oxidando mais o indicador, fazendo com que ele se torne verde. Quando a solução é deixada em repouso, contudo, a concentração de oxigênio dimiui, de modo que a solução irá voltar para para a sua cor inicial.
Abaixo, encontrará as informações necessárias para reproduzi-la.
Conceito científico: Mudança de cor da solução como resultado da alteração dos níveis de oxigênio na solução.
Materiais e Reagentes:
10 g de Dextrose;
6 g de Hidróxido de Sódio;
2 ml de solução de indigo carmim a 1%;
300 mL de água destilada.
1 rolha;
Balão de fundo chato de 500 mL;
2 béqueres de 150 mL.
Bastão de Vidro.
Procedimento:
Antes da demonstração, em um béquer de 150 mL dissolver 10 g e adicionar 150 mL de água destilada (SOLUÇÃO A). Separadamente, medir a massa de 6 g de hidróxido de sódio e dissolver em 150 mL de água destilada (SOLUÇÃO B).
Em um balão de fundo chato, adicionar a SOLUÇÃO A e a SOLUÇÃO B. Em seguida, adicionar o indicador de índigo carmim. A solução deve apresentar a coloração esverdeada. Coloque a rolha do balão e aguardar a solução tornar-se amarela. Após este tempo, a solução está pronta para a demostração.
Para a demostração, agite o frasco levemente uma ou duas vezes até a solução mudar do amarelo para a coloração vermelho alaranjado. Agite uma ou duas vezes novamente, com mais vigor até esta tornar-se verde. Então, deixe em repouso para ela retornar para a coloração amarela e repita o procedimento novamente.
Precauções de segurança: Uma vez que o hidróxido de sódio é um produto químico corrosivo, tenha cuidado ao agitar o frasco. Certifique-se a rolha esteja firme.
Descarte de resíduos: Eliminar o conteúdo do frasco na pia.
Este experimento eu vi pela primeira vez em um vídeo do youtube e achei muito interessante.
Então, como curioso que sou, resolvi reproduzí-lo utilizando o laboratório de Química do UNIFEB. O mais interessante foi que eu consegui encontrar o mesmo doce de gominha em formato de urso (Gummy Bear).
A idéia é reagir a goma com clorato de potássio (KClO3) aquecido até a fusão em um tubo usado em bloco digestor, pois estes suportam aquecimento direto. Não se pode usar um tubo de vidro que não seja temperado. O vidro comum corre o risco de se quebrar e causar um acidente.
Confiram o vídeo:
O que acontece neste experimento é que ocorrem duas reações. A primeira reação é a decomposição do KClO3 e posterior fusão dos produtos formados, gerando assim, uma grande quantidade de gás oxigênio (O2):
O oxigênio que é gerado, atua como comburente na combustão da açúcar presente na goma. A reação de combustão é uma reação exotérmica, o que significa que libera energia, em forma de luz e calor:
O efeito final é a produção de uma luz no tom lilás e a emissão de grande quantidade de fumaça que tem cheiro de açúcar queimado.
Foi um experimento muito interessante de se realizar e é claro, tomando todos os cuidados para que nenhum acidente acontecesse!!
Assim como no experimento "Teste de Chama", a idéia deste á produzir uma chama colorida. Assim, faz-se reagir o metanol (Cuidado, pois este é tóxico) com ácido bórico. Assim, o ácido bórico (H3BO3) reagem com o metanol em presença do ácido sulfúrico (H2SO4) (Cuidado, corrosivo!!!) que atua como um catalisador para produzir um éster inorgânico chamado trimetilborato (CH3O)3B. O processo pode ser escrito segundo a equação:
O trimetilborato é um líquido de baixo ponto de ebulição (68-69 graus Celcius) e é altamente inflamável, podendo sua combustão ser facilmente iniciada por uma chama do bico de Bunsen. Uma chama verde intensa pode ser observada durante a combustão. Esta chama verde é característico de substâncias que contém átomos de boro, embora cobre e bário apresentem coloração verde quanto submetidos ao teste de chama, mas de tons diferentes. O clima do experimento ficou mais legal quando apagaram-se as luzes!!! Deu um ar de "momento alquimia", relembrando os momentos áureos da Alquimia!! Espero que tenham gostado!! Abraços!!
Este blog foi criado para demonstração e divulgação de ciência, mais especificamente química!!! Este blog nasceu da iniciativa de se criar um grupo no UNIFEB para divulgação dos cursos de Química Tecnológica e Licenciatura em Química...
A princípio, o grupo conta com o Prof. Dr. Norberto Luiz Amsei Junior e alunos de graduação de licenciatura em química.
Inicialmente, começamos o projeto com a orientação de um Trabalho de Conclusão de Curso, do aluno Luciano Américo Machado que se dispôs a trabalhar na reprodução e desenvolvimento de experimentos de demostrativos de química.
E ainda, contamos com os alunos do terceiro ano de licenciatura em química, Everton Cardoso, Milena Pereira, Gustavo Mialichi, dentre outros.
Ainda que pequeno nosso grupo, acreditamos no projeto e faremos de tudo para seguir adiante na divulgação da ciência.
