Técnicas de Aquecimento em Laboratório

1. OBJETIVO

1. OBJETIVO GERAL

Observar, experimentalmente, o funcionamento do bico de Bunsen e suas características, bem como as diferentes zonas da chama que o bico produz. Utilizá-lo para o aquecimento de líquido no béquer e tubo de ensaio, e também realizar experimentos para observar a coloração da chama quando exposta à determinada substância química utilizada nos experimentos. Para mais, incitar os alunos ao conhecimento do novo e fomento para que seja esclarecida qualquer dúvida que venha surgir ao decorrer da atividade.  

1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Dominar o funcionamento do bico de Bunsen e as respectivas partes que o forma;

Analisar a combustão completa e incompleta no bico de Bunsen;

Especular a zona oxidante, redutora e interna da chama produzida pelo bico;

Aquecer líquido pelo béquer, com o auxílio do tripé e a tela de amianto, anotando o valor da temperatura de ebulição dele;

Aquecer líquido no tubo de ensaio, tendo conhecimento do procedimento adequado para realizá-lo;

Observar a emissão de luz de coloração característica de cada elemento químico ao ser exposto em aquecimento;

Verificar cores dos diferentes cátions presentes na composição de sais por meio do ensaio da chama.

1. RESUMO

Este relatório apresenta os resultados experimentais obtidos em laboratório baseados na aprendizagem da utilização do bico de Bunsen. Por conseguinte, vários experimentos foram realizados, tal como o uso de palitos de fósforos para observar as zonas da chama e determinar a mais quente através da rápida inflamação deste. Com o uso do bico de Bunsen, diferentes técnicas de aquecimento foram empregadas tais como o aquecimento de água em béquer e tubo de ensaio, a fim de observar a temperatura e o ponto de ebulição desta. Todavia, sais foram expostos diretamente ao aquecimento pela chama e, para cada um deles uma luz de determinada cor foi emitida, permitindo analisar seu comprimento de acordo com o espectro visível. Nestes experimentos foram aplicados conceitos importantes dos estudos de Equipamentos e Técnicas Laboratoriais, Termologia, Química Inorgânica, Óptica e Ondulatória.

1. INTRODUÇÃO TEÓRICA

Em laboratório são utilizadas diversas formas de aquecimento. Essas são normalmente feitas por meio de queimadores de gases combustíveis, sendo o bico de Bunsen o mais utilizado.  

O gás combustível queimado no bico de Bunsen geralmente é o G.L.P. (gás liquefeito de petróleo) e o comburente é o ar atmosférico. O bico de gás é constituído basicamente por três partes: cilindro metálico, anel de regulagem (de ar) e a base metálica.

Nas palavras de Maria de Lara Palmeira de Macedo Arguelho Beatriz:

O cilindro metálico é um tubo de metal, rosqueado no centro da base, por onde passa o gás combustível que é queimado no topo. Possui alguns orifícios na parte inferior por onde entra o ar (comburente). Já o anel de regulagem é uma pinça metálica que envolve a parte inferior do cilindro. Possui orifícios (janelas) correspondentes aos do cilindro, de modo que, girando o anel, pode-se abrir ou fechar as janelas, controlando assim a entrada de ar. E, por fim, base metálica, a qual possui uma entrada lateral de gás e um pequeno orifício no centro, por onde sai o gás que será queimado no topo do cilindro.^[1]

[pic 1]Figura 1: Bico de Bunsen.

A chama do bico de gás apresenta três zonas:

a) Zona oxidante: Em tom violeta pálida, quase invisível, onde os gases fracamente expostos ao ar sofrem combustão completa, resultando em dióxido de carbono e água. As temperaturas variam entre 1540ºC e 1560ºC.^[2]

b) Zona Redutora: Luminosa, caracterizada por combustão incompleta, devido a deficiência de oxigênio. O carbono forma monóxido de carbono, o qual se decompõe pelo calor, resultando imperceptíveis partículas de carbono que, incandescentes, dão luminosidade à chama. As temperaturas ficam entre 300ºC e1540ºC.^[3]

c) Zona interna: Limitada por uma “casca” azulada contém os gases que ainda não sofreram combustão - mistura carburante. As temperaturas ficam em torno de 300ºC.^[4]

[pic 2]Figura 2: Queimador de gás.

Para aquecer béquer, erlenmeyer e balões, por exemplo, não se deve utilizar diretamente o bico de Bunsen. Estes aquecimentos são feitos através da tela de amianto (apoiada sobre um tripé), cuja função é distribuir uniformemente o calor recebido pela chama do bico de Bunsen.^[5]

Já os tubos de ensaio com líquidos podem ser aquecidos diretamente na chama do bico de gás. Porém, a chama deve ser média e o tubo deve estar seco externamente para evitar que se quebre ao aquecer. O tubo deverá estar direcionado para um local onde não se encontra ninguém para evitar possíveis acidentes, além de ser aquecido através do auxílio de uma pinça de madeira com uma leve agitação.^[6]

O teste de chamas baseia-se no fato de quando sujeitos a elevadas temperaturas os íons metálicos passam a estados excitados e ao voltarem a estados menos energéticos emitem radiações, isto é observável sobre a forma de uma chama colorida (luz). O conjunto das radiações emitidas corresponde ao espectro de emissão.^[7]

Como os átomos de cada elemento possuem órbitas com níveis de energia diferentes, a luz liberada em cada caso será em um comprimento de onda também diferente, o que corresponde a cada cor.

Esse fenômeno foi empregado pelos chineses no século X para a criação dos fogos de artifício. Quando explodem, eles emitem uma luz de coloração branca, mas ao se acrescentar diferentes sais em sua composição, são obtidas diversas cores.^[8]

Os experimentos realizados a seguir demonstrarão a aplicação dos conceitos e princípios anteriormente expostos.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

4.1 PRÁTICA A: USO DO BICO DE BUNSEN

• MATERIAIS

• Bico de Bunsen;
• Palito de fósforo.

• PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

• PASSO 1: Abrir a torneira de gás e acender o bico. Observar a combustão incompleta do gás (chama amarelada).
• PASSO 2: Abrir gradativamente as janelas do bico. Observar as modificações correspondentes sofridas pela chama.
• PASSO 3: Fechar as janelas e diminuir a chama pela torneira de gás.
• PASSO 4: Colocar a ponta de um palito de fósforo na zona oxidante e observar a sua rápida inflamação.
• PASSO 5: Colocar e retirar rapidamente, na chama do bico, um palito de fósforo, de maneira que este atravesse a zona oxidante e a zona redutora. Observar que somente é queimada a parte do palito que esteve na zona oxidante.
• PASSO 6: Fechar a entrada de ar primário.
• PASSO 7: Fechar a torneira de gás.

4.2 PRÁTICA B: AQUECIMENTO DE LÍQUIDOS NO COPO DE BÉQUER

• MATERIAIS

• Bico de Bunsen;
• Água;
• Proveta;
• Béquer;
• Tripé de ferro;
• Tela de amianto;
• Termômetro.

• PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

• PASSO 1: Colocar 100 ml de água no copo de béquer.
• PASSO 2: Colocar o béquer na tela de amianto, suportado pelo anel de ferro ou tripé de ferro.
• PASSO 3: Aquecer o béquer com a chama forte do bico de Bunsen (janelas abertas e torneira de gás totalmente aberta). Observar a ebulição da água. Anotar a temperatura de ebulição da água.
• PASSO 4: Apagar o bico de Bunsen.

4.3 PRÁTICA C: AQUECIMENTO DE LÍQUIDOS NO TUBO DE ENSAIO

• MATERIAIS

• Água;
• Proveta;
• Tubo de ensaio;
• Pinça de madeira;
• Bico de Bunsen;

• PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

• PASSO 1: Colocar 4ml de água em um tubo de ensaio.
• PASSO 2: Segurar o tubo, próximo à boca, com pinça de madeira.
• PASSO 3: Aquecer a água, na chama média do bico de Bunsen (torneira de gás aberta pela metade e janelas abertas pela metade), com o tubo voltado para a parede, com inclinação de cerca de 45° e com pequena agitação até a ebulição da água.
• PASSO 4: Retirar o tubo do fogo.

4.4 PRÁTICA D: ENSAIO DE COLORAÇÃO DE CHAMA-ESTRUTURA ATÔMICA