Atividades Práticas em Química

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UNIVERSIDADE ANHANGUERA
BACHAREL EM QUÍMICA
KAILANE ALVES
ATIVIDADE PRÁTICA: FUNDAMENTOS DE QUÍMICA ORGÂNICA
CAMPO GRANDE – MS
2024
KAILANE ALVES
ATIVIDADE PRÁTICA: FÍSICA GERAL
Roteiro de Aula Prática apresentado a Universidade Anhanguera como requisito para obtenção de média para a disciplina de Fundamento de Química Orgânica. 
Tutor(a) à Distância: Vanessa Maruyama
CAMPO GRANDE – MS
2024
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	6
2.	DESENVOLVIMENTO	7
2.1 - ETAPA 1 – OBSERVAÇÃO DAS PROPIEDADES DOS CARBONOS E SEUS DERIVADOS	7
2.2 - ETAPA 2 – DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO DE SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS	10
3.	CONCLUSÃO	13
4.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	14
1. INTRODUÇÃO
A disciplina de Fundamento de Química Orgânica é fundamental na formação de estudantes em ciências exatas e engenharia, garantindo uma compreensão mais aprofundada dos princípios físicos que movimentam o nosso mundo. 
O portfólio de aulas práticas aborda dois temas principais, sedo eles: Observação das Propriedades dos Carbonos e seus Derivados e o tema sobre Determinação de Ponto de Fusão de Substâncias Orgânicas.
Cada um dos temas é responsáveis por apresentar as propriedades químicas e físicas do carbono e de alguns de seus compostos, por meio de interações com reagentes distintos e processo de determinação do ponto de fusão de duas importantes substâncias orgânicas: o naftaleno e o ácido benzoico.
As atividades práticas permitem a aplicação de conceitos, o desenvolvimento de habilidades experimentais, contribuindo para uma compreensão mais completa dos fenômenos químicos. 
O primeiro experimento e abordado o tema sobre as diferentes formas do carbono e suas propriedades, identificar soluções ácidas e básicas por meio de mudança de coloração pelo método colorimétrico, explica a utilização do extintor de CO2. 
O segundo experimento e abordado o tema sobre equipamento para determinação do ponto de fusão, manusear amostras de naftaleno e ácido benzoico e como determinar o ponto de fusão de substancias orgânicas.
Ao abordar esses temas por meio de atividades práticas, saber medir e correlacionar dados com substancias é pré-requisito para o desenvolvimento de competências e habilidades experimentais não apenas no ramo da química, mas da engenharia em geral. Além disso, a correta utilização dos equipamentos de um laboratório e essencial para garantir dados seguros.
O portfólio de aula prática de Fundamento de Química Orgânica apresenta o cenário ideal para aprofundar o conhecimento teórico, colocando-o em prática e obtendo uma compreensão mais completa dos fenômenos físicos químicos. 
2. DESENVOLVIMENTO
2.1 - ETAPA 1 – OBSERVAÇÃO DAS PROPIEDADES DOS CARBONOS E SEUS DERIVADOS
Nessa atividade de laboratório foram realizados quatro experimento com as seguintes reações: 
A primeira foi e reação do ácido sulfúrico com a sacarose que produz um material preto e quebradiço, semelhante a carvão, que se expande e pode sair do recipiente.  A reação acontece devido à desidratação do açúcar, quando o ácido sulfúrico concentrado entra em contato com as moléculas de água da sacarose. O ácido sulfúrico é higroscópico, ou seja, tem afinidade com a água e por isso retira H2O da molécula de açúcar.
A segunda ocorreu a uma reação com carvão ativo e refrigerante, o carvão ativado é um material composto principalmente por carbono, com milhares de poros em sua estrutura, o que lhe dá uma grande capacidade de adsorção. Isso significa que as moléculas de gases e líquidos de outras substâncias ficam retidas em sua superfície, com a filtração desse substancia observou que uma grande parte do material ficou retido no filtro.
A terceira foi o preparo de uma solução contendo água, gotas de uma solução de hidróxido de sódio, gotas de indicador azul de bromotimol e essa solução foi acoplada no gerador de CO₂, o kitassato também acoplado no gerador de CO₂ recebeu uma quantidade de bicarbonato de sódio e cinquenta ml de ácido clorídrico, onde ocorre uma reação ácido-base que libera gás CO₂.
O CO₂ gerado pela reação no kitassato se dissolve na solução contendo NaOH e azul de bromotimol reagindo com a água para formar ácido carbônico (H₂CO₃), que, sendo um ácido fraco, começará a neutralizar o hidróxido de sódio (uma base): 
CO2​+H2​O→H2​CO3​
Conforme o ácido carbônico se forma, ele reduz o pH da solução, tornando-a menos básica. Isso provoca uma mudança na cor do indicador azul de bromotimol na solução dentro do béquer que está recebendo o CO₂, indicando a neutralização parcial do NaOH pela formação de ácido carbônico. A cor mudará de azul (básico) para verde (neutro) ou até amarelo (ácido), dependendo da quantidade de CO₂ absorvido.
Este experimento demonstra a capacidade do CO₂ de influenciar o pH de uma solução e como indicadores de pH, como o azul de bromotimol, podem ser usados para visualizar essas mudanças.
O quarto experimento filtramos uma solução de hidróxido de cálcio e água, observamos a retirada das impurezas ou partículas não dissolvidas, acoplamos ao gerador de CO₂, que recebeu uma quantidade de bicarbonato e ácido clorídrico para a geração de CO₂. 
Nessa reação entre bicarbonato de sódio (NaHCO₃) e ácido clorídrico (HCl) que ocorre dentro do kitassado que está acoplado ao gerador de CO₂, produz dióxido de carbono (CO₂), água (H₂O) e cloreto de sódio (NaCl):
NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2(g)
O gás CO₂ gerado é então direcionado para o béquer 4, que contém uma solução de hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂), o gás CO₂ reagirá com o Ca(OH)₂ para formar carbonato de cálcio (CaCO₃), que é um precipitado branco insolúvel em água:
Ca(OH)2​+CO2​→CaCO3​(s)+H2​O
É possível observar uma mudança no béquer 4, especificamente a formação de um precipitado branco é uma evidência de que o CO₂ gerado está reagindo com o hidróxido de cálcio presente na solução, formando carbonato de cálcio.
Após finalizar as atividades passou-se para a "Avaliação de Resultados" do experimento. Na presente seção, foram dadas algumas questões para avaliar e interpretar a atividade e as reações obtidas nos experimentos. Abaixo, segue as resposta de cada uma delas. 
1. Descreva os indícios visuais da reação que ocorre ao misturar o ácido
Sulfúrico e sacarose. De acordo com o que foi observado, essa é uma reação endotérmica ou exotérmica?
É uma reação exotérmica que significa que ela libera uma quantidade significativa de calor. Este calor contribui para a rápida desidratação da sacarose e a formação do carbono elementar, além de aquecer a mistura e o recipiente.
Escurecimento da Mistura: Imediatamente após a adição do ácido sulfúrico, a sacarose começa a escurecer. Isso ocorre porque o ácido sulfúrico desidrata a sacarose, removendo as moléculas de água (H₂O) e deixando para trás carbono elementar (C). O carbono restante é responsável pela cor preta que se forma
Crescimento da Coluna de Carbono: Um dos aspectos mais notáveis é o crescimento de uma coluna de carbono esponjosa e preta. Conforme a reação avança, o carbono se expande rapidamente, formando uma estrutura parecida com uma esponja ou uma massa cilíndrica que pode "crescer" para fora do recipiente.
2. Qual o resultado obtido ao filtrar a mistura de carvão ativado e refrigerante?
Ao filtrar uma mistura de carvão ativado e refrigerante, o resultado esperado é a obtenção de um líquido filtrado que é consideravelmente mais claro em comparação ao refrigerante original.
O carvão ativado é um material poroso com uma grande área superficial, capaz de adsorver impurezas e corantes presentes em soluções líquidas. Quando misturado com refrigerante, ele adsorve corantes, compostos aromáticos, e outras substâncias responsáveis pela cor e sabor do refrigerante.
Após a adsorção, a mistura é filtrada para separar o carvão ativado (com as impurezas adsorvidas) do líquido restante. O líquido que passa pelo filtro (filtrado) é o refrigerante que foi parcialmente ou totalmente descolorido e que perdeu parte de seus compostos aromáticos.
3. Qual reação acontece quando o béquer 1 está acopladoao gerador de CO2?
O béquer 1 contem refrigerante e recebe uma quantidade de carvão ativo e depois acontece um processo de adsorção, e sendo assim o béquer 1 não vai para o gerador de CO₂
4. Descreva o que ocorre, visualmente, quando o béquer 3 está acoplado ao gerador de CO2. Por que isso ocorre?
O CO₂ gerado pela reação no kitassato se dissolve na solução contendo NaOH e azul de bromotimol reagindo com a água para formar ácido carbônico (H₂CO₃), que, sendo um ácido fraco, começará a neutralizar o hidróxido de sódio (uma base): 
CO2​+H2​O→H2​CO3​
Conforme o ácido carbônico se forma, ele reduz o pH da solução, tornando-a menos básica. Isso provoca uma mudança na cor do indicador azul de bromotimol na solução dentro do béquer que está recebendo o CO₂, indicando a neutralização parcial do NaOH pela formação de ácido carbônico. A cor mudará de azul (básico) para verde (neutro) ou até amarelo (ácido), dependendo da quantidade de CO₂ absorvido.
2.2 - ETAPA 2 – DETERMINAÇÃO DO PONTO DE FUSÃO DE SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS
Na atividade prática desse experimento utilizamos técnicas para se obter o ponto de fusão. A determinação do ponto de fusão de substâncias orgânicas é uma técnica fundamental em química, utilizada para caracterizar compostos e avaliar sua pureza. Neste experimento, os compostos naftaleno e ácido benzóico foram escolhidos como amostras para a determinação de seus respectivos pontos de fusão, utilizando tubos capilares e um aparelho de determinação de ponto de fusão.
A preparação adequada das amostras é crucial para garantir resultados precisos. Inicialmente, pequenas quantidades de naftaleno foram trituradas utilizando um gral e pistilo, visando obter um pó fino e homogêneo. Em seguida, esse pó foi transferido para um vidro de relógio, facilitando a inserção no tubo capilar. O tubo capilar, um pequeno tubo de vidro com diâmetro interno muito pequeno, foi utilizado para acondicionar a amostra. Para garantir que o pó preenchesse o fundo do tubo capilar de forma compacta, o capilar foi cuidadosamente batido contra a bancada.
O mesmo procedimento foi repetido para o ácido benzóico, a fim de preparar amostras adicionais para a determinação do ponto de fusão.
Na determinação do Ponto de Fusão, com as amostras devidamente preparadas, os tubos capilares foram inseridos no aparelho de determinação de ponto de fusão. Este equipamento é projetado para aquecer gradualmente as amostras enquanto se observa, através de um visor, as mudanças de fase da substância. A temperatura em que o sólido começa a fundir foi anotada como o ponto inicial de fusão. O ponto de fusão final, onde a substância está completamente liquefeita, também foi registrado.
Para garantir a precisão e a confiabilidade dos resultados, o procedimento foi repetido três vezes com novas amostras de naftaleno, e a média dos pontos de fusão observados foi calculada. A repetição do procedimento não só auxilia na identificação de possíveis erros experimentais, mas também permite uma melhor avaliação da pureza da substância, uma vez que impurezas podem alterar o ponto de fusão esperado de um composto puro. 
A análise dos pontos de fusão determinados para o naftaleno e o ácido benzóico permitiu concluir que ambos os compostos apresentam pontos de fusão característicos e dentro dos intervalos esperados para substâncias puras. Qualquer desvio significativo nos valores poderia indicar a presença de impurezas ou erros experimentais, como a inserção inadequada da amostra no capilar ou uma taxa de aquecimento incorreta no aparelho de determinação de ponto de fusão.
A precisão na execução de cada etapa do experimento, desde a preparação das amostras até o registro das temperaturas, foi essencial para a obtenção de resultados confiáveis. Este procedimento simples, mas poderoso, continua sendo uma ferramenta importante na caracterização de compostos em laboratórios de química ao redor do mundo.
Após finalizar as atividades passou-se para a "Avaliação de Resultados" do experimento. Na presente seção, foram dadas algumas questões para avaliar e interpretar a atividade e as reações obtidas nos experimentos. Abaixo, segue as resposta de cada uma delas. 
1. Analise os resultados e reflita sobre como o ponto (ou a faixa) de fusão pode estar relacionada com a identificação e/ou a pureza de um composto orgânico.
O ponto de fusão é característico de cada composto quando ele está puro, quanto mais pura a amostra, mais curto é seu intervalo de fusão, podendo ter um padrão de referência da substância em análise para que o resultado obtido seja preciso e segura.
2. Compare os valores encontrados para as duas substâncias e justifique as eventuais diferenças/semelhanças do ponto de vista da química orgânica.
Durante o experimento, o ácido benzoico apresentou um ponto de fusão entre 122°C e 123°C (na teoria, é 122°C), e o naftaleno 80,3°C (na teoria, é 81°C). 
Observou-se que os valores encontrados são próximos dos teóricos, com uma pequena diferença que pode ter ocorrido devido a erro de leitura durante o processo ou a presença de algumas impurezas na substância durante seu preparo para o experimento, alterando assim seu ponto de fusão.
3. CONCLUSÃO
Os experimentos realizados demonstraram a aplicação prática de princípios químicos fundamentais em diversos contextos. A desidratação da sacarose pelo ácido sulfúrico evidenciou o poder desidratante e exotérmico do ácido. A adsorção de compostos por carvão ativado ressaltou sua eficácia em purificação de líquidos. A interação do CO₂ com soluções básicas e indicadores de pH revelou a influência do CO₂ no pH das soluções e a utilidade dos indicadores na visualização dessas mudanças. Finalmente, a formação de carbonato de cálcio a partir da reação do CO₂ com hidróxido de cálcio confirmou a presença de CO₂ e demonstrou a formação de precipitados como método de detecção de gases. 
Já a determinação do ponto de fusão é uma técnica essencial para a caracterização e análise da pureza de substâncias orgânicas. Através de procedimentos cuidadosos de preparação e medição, foi possível determinar com precisão os pontos de fusão do naftaleno e do ácido benzóico, demonstrando a eficácia do método e a importância de seguir rigorosamente as etapas experimentais. A repetição do procedimento e a média dos valores obtidos garantiram a confiabilidade dos resultados, confirmando a pureza das amostras analisadas.
Esses experimentos não apenas reforçaram conceitos teóricos, mas também ilustraram a importância das técnicas experimentais na análise e aplicação de reações químicas em laboratório e na indústria.
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CHANGE, Raymond; GOLDSBY, Kenneth A. Química. 11. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013.
ROSENBERG, Jerome L.; EPSTEIN, Lawrence M.; KRIEGER, Peter J. Química Geral. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013.
SILVA, Rodrigo Borges da; COELHO, Felipe Lange; Fundamentos de química orgânica e inorgânica. Porto Alegre: SAGAH, 2018.
BROWN, T.L; QUÍMICA A CENCIA CENTRAL 9ed
O que é uma solução? https://brasilescola.uol.com.br/quimica/diluicao-solucoes.htm
(Data de acesso 29 de Agosto de 2024)
LIVRO DE QUÍMICA VOLUME ÚNICO – 5 EDIÇÃO REFORMADA - 2002