QUÍMICA EXPERIMENTAL - REAÇÃO QUÍMICA DE OBTENÇÃO DO NaCl

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA
PAMELA ALVES CARVALHO
QUÍMICA EXPERIMENTAL
PRÁTICA 3 – REAÇÃO QUÍMICA DE OBTENÇÃO DO NaCl
DOURADOS-MS
2018
1.INTRODUÇÃO
O cloreto de sódio (NaCl), conhecido popularmente como sal ou sal de cozinha, é um composto constituído pelos elementos sódio, pertencente à família dos metais alcalinos, e cloro, pertencente à família dos halogênios. Esse composto apresenta diferença de eletronegatividade maior que 1,7 (3,19 – 0,93 = 2,26), fazendo com que a sua ligação química entre o sódio e o cloro assuma um caráter predominantemente iônico, ou seja, um elétron do átomo de sódio é transferido para o átomo de cloro, desse modo, ambos assumem uma configuração eletrônica estável semelhante à de um gás nobre.
O sal é produzido em diversas formas: sal não refinado (como o sal marinho), sal refinado (sal de cozinha) e sal iodado. É também, considerado cristalino e branco nas condições normais, tendo como cloreto de sódio e íons como principais componentes, são necessários para a sobrevivência de todos os seres vivos, incluindo os seres humanos. Pois, está envolvido na regulação da quantidade de água do organismo.
Figura: Estrutura cristalina do NaCl
O cloreto de sódio também é utilizado em larga escala na produção de hidróxido de sódio, cloro, hidrogênio e indiretamente ácido clorídrico por eletrólise de sua solução aquosa. Também é utilizado para a produção de gás cloro e sódio metálicos, através da eletrólise ígnea.
A partir da reação química entre o bicarbonato de sódio (NaHCO3(S)) e o ácido clorídrico (HCl) é possível obter como um dos produtos o cloreto de sódio (NaCl). Dessa forma, é possível realizar o cálculo estequiométrico para verificar o rendimento percentual do cloreto de sódio (NaCl) produzido.
A estequiometria é o termo usado para se referir a todos os aspectos quantitativos de composição e reação química, foi introduzida na Química em 1732, por Jeremias Richter. Desse modo, a partir da equação química balanceada, é possível conhecer a relação estequiométrica entre reagentes e produtos, através disso se torna possível calcular a quantidade máxima de produto que pode ser obtido ou calcular o rendimento de uma reação química, ou seja, estequiometria é o cálculo que permite relacionar quantidade de reagentes e produtos, que participam de uma reação química com o auxílio das equações químicas correspondentes. 
	Além disso, quando um químico executa uma reação química, normalmente visa produzir uma maior quantidade possível de um composto. Essa quantidade máxima do composto que é classificada como um dos produtos, é definida como o rendimento teórico. Para garantir que um dos reagentes seja completamente consumido, é necessário que um dos regentes esteja em excesso. Sendo válido ressaltar que o rendimento experimental de um determinado composto é menor que o rendimento teórico, pois, durante os processos realizados em laboratórios sempre ocorre perda de produto durante a purificação, ou, em alguns casos, as reações não ocorrem completamente. 
	Como há perda de produto durante o processo da reação, é indispensável relatar o rendimento em termos percentuais, definido como rendimento percentual, que é a divisão do rendimento experimental pelo rendimento teórico, por fim multiplica – se o resultado por 100.
2.OBJETIVOS 
Obter cloreto de sódio (NaCl) a partir da reação com ácido clorídrico (HCl) e bicarbonato de sódio (NaHCO3(S));
Utilizar o cálculo estequiométrico para calcular a quantidade de matéria e massa de produto esperado na reação química. E calcular o rendimento percentual da reação ocorrida;
Identificar os íons que formaram o sal através do teste qualitativo, como o teste de chama e precipitação com um íon pouco solúvel.
3.MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. Materiais utilizados 
1 cápsula de porcelana;
1 vidro de relógio;
1 proveta de 10 ml;
2 conta – gotas;
1 pisseta com água destilada;
1 bico de Bunsen/ tela de amianto/ tripé de ferro;
1 fio para teste de chama;
1 béquer;
1 pedaço de algodão;
1 pinça de madeira,
1 balança sem – analítica;
Tudo de ensaio.
3.2. Reagentes utilizados
NaHCO3(S) – Bicarbonato de sódio;
Solução de HCl 6 mols L-1 – Ácido clorídrico;
Solução de AgNO3 – Nitrato de prata;
Água destilada – H2O.
3.3. Procedimento experimental
Antes de iniciar a aula, o professor orientou os alunos sobre as instruções do procedimento experimental. Sendo destacado o modo de como manusear o bico de Bunsen e o manuseio do ácido clorídrico e quais cuidados deveriam ser tomados de acordo com as normas de segurança. Dividiu – se em etapas todo o processo para a obtenção do NaCl através da reação química, sendo elas:
A primeira etapa resumiu – se em apenas pesar, na balança semi – analítica, a cápsula de porcelana e o vidro de relógio (juntos). E anotar a massa observada;
Após a primeira etapa concluída, os alunos foram orientados a pesar, aproximadamente, 1,0000 g de bicarbonato de sódio (NaHCO3(S)). Foi necessário acionar a função tara da balança semi – analítica para conseguir pesar somente o bicarbonato de sódio contido na cápsula de porcelana. E anotar a nova massa observada; 
Logo em seguida, adicionaram na cápsula de porcelana, que continha o bicarbonato de sódio (NaHCO3(S)), 10 ml de água destilada. Usou – se a proveta de 10 ml com o auxílio de um dos conta – gotas para medir a água. Por fim, fecharam a cápsula de porcelana com o vidro de relógio.
 Antes de iniciar o próximo passo, os acadêmicos levaram o béquer até onde se encontrava o ácido clorídrico 6 mols L-1 e o professor depositou uma determinada quantidade do ácido. Logo em seguida, os alunos digiram – se até a bancada novamente e continuaram o procedimento. Da seguinte forma: foi levantado o vidro de relógio ligeiramente e adicionado três gotas do ácido clorídrico, por meio de outro conta – gotas, esse processo foi repetido por nove vezes até que uma nova adição não provocou mais efervescência. 
Para concluir essa etapa, foi levantado o vidro de relógio e lavado a sua face interior com água destilada, usou – se a pisseta. A água de lavagem foi recolhida na cápsula de porcelana. 
Antes de iniciar a nova etapa, os alunos com a orientação do professor acenderam o bico de Bunsen e acrescentaram o tripé de ferro e a tela de amianto. Após isso, foi retirado o vidro de relógio e foi colocada a cápsula de porcelana para aquecer suavemente, sobre a tela de amianto, até que toda água evaporou. Porém antes da água evaporar, demoraram alguns minutos, e foi necessário mais para o fim do aquecimento acrescentar o vidro de relógio, pois o sal começou a cristalizar e as gotas da solução começaram a saltar (fenômeno de crepitação) para fora da cápsula. 
Após os acadêmicos terem analisado que toda a água tinha evaporado e resultou – se apenas o sal cristalizado, cloreto de sódio (NaCl) formado, a orientação foi de que era necessário aguardar que o conjunto cápsula de porcelana + vidro relógio + sal esfriasse por completo. Após isso, os alunos pesaram na balança semi – analítica o conjunto e anotaram a nova massa observada.
Para concluir o procedimento experimental, os acadêmicos realizaram o teste de chama, para identificar os cátions (Na+) do produto obtido e puderam verificar a cor da chama e comprovar se era realmente o cloreto de sódio (NaCl) um dos produtos formado na reação química. Para realizar essa etapa utilizaram o tubo de ensaio, depositaram o produto obtido dentro do tubo de ensaio com o auxílio de uma espátula, o cloreto de sódio (NaCl), e acrescentaram a água destilada. Logo em seguida, foi utilizado uma pinça de madeira para prender o fio metálico que em seguida teve a ponta enrolada com um pedaço de algodão. Foi mergulhado a pinça de madeira contendo o fio, com a ponta enrolada com o algodão, na solução (água destilada + cloreto de sódio – NaCl) e levado para aquecer na chama do bico de Bunsenaté verificar a cor da chama obtida, foi repetido o processo três vezes para verificar o resultado. 
 Concluindo, foi realizado o teste com a reação utilizando o nitrato de prata (AgNO3) (para Cl-), foi adicionado na solução (água destilada + cloreto de sódio - NaCl) algumas gotas de uma solução de nitrato de prata, foi feita a observação do precipitado. Os alunos anotaram o que foi observado.
Concluindo o procedimento experimental a orientação do professor foi de que os alunos realizassem como parte dos resultados o cálculo estequiométrico da reação química de obtenção do NaCl. 
4.RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados obtidos no procedimento experimental puderam apresentar que foi possível produzir o cloreto de sódio (NaCl) a partir da reação química entre o bicarbonato de sódio (NaHCO3(S)) e o ácido clorídrico (HCl).
Ao aquecer o bicarbonato de sódio (NaHCO3) juntamente com vinte e sete gotas de ácido clorídrico (HCl), durante alguns minutos, os acadêmicos puderam observar o processo de crepitação, após isso, conforme a água foi evaporando completamente em forma de dióxido de carbono (CO2), o sal começou a se formar. Até que não houve mais vestígio de água, restou o sal cristalizado, cloreto de sódio (NaCl).
Figura 1: Cloreto de sódio (NaCl) Cristalizado.
Fonte: Elaboração feita pela autora.
A reação química observada para a obtenção do cloreto de sódio (NaCl) a partir do ácido clorídrico (HCl) e bicarbonato de sódio (NaHCO3), pode ser observada da seguinte forma: 
HCl(aq) + NaHCO3(s) NaCl(s) + H2O(aq) + CO2(g)Esta Foto de Autor Desconhecido está licenciado em CC BY-SA
Como foi observado na reação, para cada molécula de NaHCO3 que reagiu com o ácido clorídrico, ocorreu a formação de uma molécula de NaCl. Do mesmo modo, quando 1 mol de NaHCO3 reage com HCl, 1 mol de NaCl é formado. Com isso, com a massa do NaHCO3 que reagiu, foi possível calcular a quantidade de matéria (número de mols) esperada de NaCl obtido e o rendimento percentual da reação, da seguinte forma:
Todo cálculo estequiométrico parte do reagente limitante que é o NaHCO3, e do produto obtido, NaCl. Após verificar que a equação estava balanceada, foi feito o cálculo da massa molar: 
Logo, a massa molar do NaHCO3 é = 22,990 (Na) + 1,008 (H) + 12,001 (C) + 3 x 15,999 (O) = 83,996 g
E a massa molar do NaCl é = 22,990 (Na) + 35,45 (Cl) = 58,44 g
O próximo passo foi organizar o cálculo:
A massa do NaHCO3 foi a massa obtida ao pesar o bicarbonato de sódio na etapa 2. E a massa X é a massa real do produto obtido na reação química que os acadêmicos estavam procurando ao realizar o cálculo. 
Após realizar o cálculo, obteve – se o valor do rendimento teórico, ou seja, a massa do produto calculado. 
Entretanto, as quantidades de produtos formadas, na maioria das reações, são menores que aquelas que podem ser previstas pela estequiometria. Isso pode ser atribuído a diversas razões, tais como a não-ocorrência total da reação ou a ocorrência simultânea de outras reações, formando produtos diferentes. Assim, o cálculo do rendimento da reação pode ser classificado como um fator para decidir, por exemplo, se o experimento realizado no laboratório foi concluido sem erros. Caso contrário, significa que ocorrou algum erro como os citados anteriormente. O rendimento da reação química é dado por:
Dessa forma, foi possivel calcular o rendimento percentual da reação química de obtenção do cloreto de sódio (NaCl). Os acadêmicos utilizaram para calcular a massa de produto obtido, massa real, subtraindo o peso anotadado na etapa 7 do conjunto cápsula de porcelana + vidro de relógio + cloreto de sódio (NaCl) com o peso anotado do conjunto cápsula de porcelana + vidro de relógio anotado na etapa 1. Da seguinte forma:
Jogando na equação do rendimento percentual, obteve – se:
Assim, o rendimento da reação de obtenção de NaCl foi de 97,7%, que foi calculada a partir da massa de NaCl obtida experimentalmente e da massa esperada a partir dos cálculos estequiométricos para a quantidade de bicarbonato utilizada.
 Como é notável perceber, ocorreu algum tipo de erro no procedimento experimental pois não notou – se o rendimento de 100% da reação, esse fator se deve pela perca de material durante o manuseio dos acadêmicos enquanto preparavam o procedimento.
	Massa NaCl
	
	
	Rendimento Real
	Rendimento teórico
	% rendimento 
	0,7096 g
	0,7262 g
	97,7%
Concluindo a aula, os acadêmicos realizaram testes analíticos com o produto obtido, cloreto de sódio (NaCl). O primeiro teste foi o teste de chama (para Na+). Desso modo, foi possível averiguar que o produto obtido através da reação era mesmo o cloreto de sódio (NaCl) através da cor da chama obtida, amarelo – alaranjado. 
Figura 2: Teste de chama do cloreto de sódio (NaCl).
Fonte: Elaboração feita pela autora.
Quando a solução de NaCl foi exposta a chama do bico de Bunsen, alguns de seus elétrons foram excitados, ou seja, passaram a ocupar regiões da eletrosfera, no entanto como tendem a menor energia eles tendem a querer retornar para as regiões de menor energia, conhecido como estado fundamental. Porém é necessário que eles devolvam a energia que absorveram, na forma de radiação eletromagnética. Pode-se dizer também que na chama os cátions dos sais voláteis transformaram-se em átomos livres. E com isso, a radiação eletromagnética foi emitida na faixa visível do espectro eletromagnético, ou seja, na forma de luz visível que os alunos puderam enxergar, analisar e confirmar que se tratava do cloreto de sódio (NaCl).
Por fim, o segundo teste realizado foi com a reação da solução do cloreto de sódio (NaCl) com o nitrato de prata (AgNO3) (para Cl-). 
O nitrato de prata quando entrou em contato com cloreto de sódio, na proveta, os seus íons se combinaram, ou seja, Ag+, NO3-, Na+ e Cl-. Quando se juntaram os dois sais, os íons Ag+ e Cl- se combinaram, formando uma molécula do sal cloreto de prata, que por ser insolúvel, precipita – se para o fundo do tubo de ensaio. Isto é o que pode – se denominar uma reação de precipitação. Os íons Na+ e NO3- permaneceram em suspensão aquosa no tubo de ensaio, combinaram assim, o sal nitrato de sódio. Acontece também uma reação de dupla – troca, já que houve trocas de elementos nessa reação. Os íons Ag+ foi deslocado do nitrato de prata e combinou – se com o íon Cl-, que por sua vez foi deslocado do cloreto de sódio. Os íons que sobraram formaram o nitrato de sódio. Desse modo, os dois compostos reagentes permutaram entre si seus radicais, formando dois novos compostos. 
Imagem 3: Resultado da nova reação (cloreto de prata AgCl e nitrato de sódio NaNO3)
Fonte: Elaboração feita pela autora.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com a realização do experimento foi possível colocar em prática o objetivo da aula que era obter através da reação química entre o bicarbonato de sódio (NaHCO3) e o ácido clorídrico (HCl), o sal cloreto de sódio (NaCl). Concluiu – se também, que através dos cálculos estequiométricos é possível averiguar o rendimento teórico e qual a porcentagem do rendimento do produto obtido na reação química realizada. Mais um fator observado, foi o fato de que é possível observar e identificar o cátion do sal pelo teste de chama, e confirmar se a amostra obtida era a que foi desejada ao realizar o procedimento experimental.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CHEMELLO, Emiliano. A química na cozinha apresente: o sal. Revista Eletrônica ZOOM da Editora Cia da Escola – São Paulo, ano 6, n° 3, 2005. Disponível em:<http://www.quimica.net/emiliano/artigos/2005ago_qnc_sal.pdf> Acesso em: 16 ago. 2018.
BRADY, James E.; HUMISTON, Gerard E. Química Geral . 2º. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1983. 235 p. v. 1. Disponível em: <https://crispassinato.files.wordpress.com/2016/03/quc3admica-geral-volume-1-brady-e-humiston.pdf>. Acesso em: 16 ago. 2018.
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA, Universidade do Estado de Santa Catarina Centro de Ciências Tecnológicas. Introduçãoao Laboratório de Química. Disponível em: <http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/carlad/materiais/03_Estequiometria.pdf> . Acesso em: 15 ago. 2018.
Estequiometria de reações químicas – cálculos estequiométricos. CESAD, Brasil. Disponível em: <http://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/13293507052012Fundamento_de_Quimica_Aula_10.pdf> . Acesso: 15 ago. 2018.
O que acontece quando misturamos cloreto de sódio com nitrato de prata?. Trabalhos Gratuitos, Brasil. Disponível em: <https://www.trabalhosgratuitos.com/Outras/Diversos/O-Que-Acontece-Quando-Misturamos-Cloreto-De-s%C3%B3dio-200284.html> Acesso: 17 ago. 2018.