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Relatório de preparação e caracterização da amônia

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Relatório de preparação e caracterização da amônia

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO Departamento de Química Curso de Licenciatura Plena em Química AMÔNIADEMONSTRAÇÃO: PREPARAÇÃO DA AMÔNIA E SEU RECONHECIMENTO RECIFE 2011
  2. 2. AMÔNIA DEMONSTRAÇÃO: PREPARAÇÃO DA AMÔNIA E SEU RECONHECIMENTO RECIFE 20111 – INTRODUÇÃO O nitrogênio elementar existe na forma de molécula diatômica, oudinitrogênio, cuja ligação tem uma energia de dissociação de 945 KJ mol -1, amais alta conhecida após a do monóxido de carbono. Os dois são isoeletônicose possuem uma ligação tripla. O caráter inerte do N2 é resultado de fatores
  3. 3. cinéticos, visto que reage bem lentamente com muitos reagentes. A formaçãoda amônia a partir do H2 e N2 é um exemplo [1]. A energia livre de formação da amônia é -16,48kJmol-1 a 25°C, e,portanto a constante de equilíbrio para a reação é 7,7.10 2. Esse valor daconstante é favorável para a síntese, e o NH3 deveria se formar com bomrendimento na temperatura ambiente se o equilíbrio fosse atingido. Entretanto,a reação é extremamente lenta, e não se observa formação de amônia quandoo N2 e o H2 são misturados a 25°C [1]. A amônia é um gás incolor, bastante tóxico, que se dissolve bem naágua. Uma vez em meio aquoso, a amônia forma o hidróxido de amônio(NH4OH). O NH3 pode ser preparado em laboratório aquecendo-se um sal deamônio com hidróxido de sódio (NaOH). Na verdade, é um teste comum paraidentificação de compostos de NH4+ (amônio) [2]. A amônia líquida é, de certa forma, semelhante à água líquida. Os saisse dissolvem em amônia para formar soluções condutoras, porém suasolubilidade é menor em amônia líquida. Algumas exceções são os sais cujoscátions formam complexos estáveis com a amônia. Assim, os haletos de prataque são poucos solúveis em água, dissolvem-se bastante em amônia emvirtude da formação do complexo [Ag(NH3)2]+. A amônia líquida sofre auto-ionização da mesma forma que a água, porém em muito menor extensão [1]. Talvez a característica mais marcante da amônia líquida seja suahabilidade de dissolver metais alcalinos, formando soluções azuladas com altacondutividade elétrica. A solubilidade dos metais alcalinos varia de 10 a 20 M,dependendo da temperatura do metal. Em soluções diluídas as principaisespécies dissolvidas podem ser consideradas íons de metais alcalinos eelétrons confinados, por meio de forças eletrostáticas, no espaço formadopelos aglomerados de moléculas de solvente. As soluções de metais alcalinosem amônia líquida são excelentes agentes redutores e tem sido usado comessa finalidade em preparações de compostos orgânicos e inorgânicos [1]. Utilizada em compostos de agente refrigerante, na preparação defertilizantes como nitrato de amônia, superfosfatos e nitrogenantes que sãosoluções de amônia e nitrato de amônia, sais de amônia e uréia. Na indústriapetroquímica a amônia é utilizada como base para neutralizar ácidosprovenientes do óleo cru a fim de proteger da corrosão os equipamentos pelosquais esse óleo vai passar. Largamente utilizada para a extração de metaiscomo cobre, níquel e molibdênio de seus respectivos minérios [3].2 – OBJETIVOAnalisar, através dos experimentos realizados, as características da amônia esuas propriedades em cada reação demonstrada.
  4. 4. 3 – PARTE EXPERIMENTAL3.1 – Materiais e ReagentesMateriais Reagentes Tubos de ensaio; NH4Cl sólido; Estante para tubos de ensaio; Solução de KOH 0,5 molL- ; Vidro de relógio; Solução de NaOH1molL- ; Papel indicador; Ácido clorídrico concentrado; Sulfato de amônio. Papel de filtro3.2 – Método3.2.1 – ETAPA I- Pesou-se 0,5g de cloreto de amônio;- Separou-se dois tubos de ensaio. No primeiro colocou-se 0,5g de cloreto deamônio e 1mL de KOH 0,5 molL-. Aqueceu-se o tubo lentamente, e procurousentir o odor do gás que se desprendeu;- Em seguida, umedeceu-se um pedaço de papel de filtro com água destilada eaproximou-se ao tubo que estava aquecendo, cheirando o papel de filtrocuidadosamente;- Colocou-se o papel indicador umedecido sobre um vidro de relógio esobrepôs ao tubo que estava sendo aquecido. Observou-se e anotou-se;- Colocou-se ainda sobre o tubo que estava sendo aquecido um pedaço depapel de filtro umedecido com duas gotas de HCl concentrado. Observou-se eanotou-se.3.2.2 – ETAPA II- No segundo tubo, colocou-se 0,5 gramas de sulfato de amônio e 1mL deNaOH1molL-;- Em seguida, umedeceu-se um pedaço de papel de filtro com água destilada eaproximou-se ao tubo que estava aquecendo, cheirando o papel de filtrocuidadosamente;- Colocou-se o papel indicador umedecido sobre um vidro de relógio esobrepôs ao tubo que estava sendo aquecido. Observou-se e anotou-se;- Colocou-se ainda sobre o tubo que estava sendo aquecido um pedaço depapel de filtro umedecido com duas gotas de HCl concentrado. Observou-se eanotou-se;
  5. 5. - Em um tubo de ensaio, colocou-se HCl concentrado. Em outro tubo de ensaiocolocou-se NH4OH. Aproximou-se um tubo do outro. Verificou-se o que ocorreue anotou-se. Utilizou-se a capela.4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO4.1 – Preparação da amônia e seu reconhecimento4.1.1 – Etapa INessa parte, colocou-se cloreto de amônio num tubo de ensaio e adicionou-se1mL de KOH 0,5 molL-. Percebeu-se que o tubo esfriou o que nos leva a dizerque foi uma reação endotérmica e o gás desprendido tinha um odor amoniacalforte. Em seguida umedeceu-se um papel de filtro com água destilada eaproximou-se o tubo em aquecimento, cheirando o papel de filtro (cheirocaracterístico de amônia) e em seguida com papel indicador, verificou-se o pH(9 – 10). Segue a reação: NH4Cl(s) + KOH(aq)  KCl(aq) + NH4OH(aq)Posteriormente, colocou-se um pedaço de papel de filtro umedecido com gotasde HCl concentrado. Houve a formação de um vapor branco, resultante dodesprendimento do gás amonia (NH3). NH4OH(aq) + HClNH3(g) + HCl + H2O(l)4.1.2 – Etapa II Nessa parte, colocou-se sulfato de amônio num tubo de ensaio e adicionou-se 1mL de NaOH 1 molL-. Em seguida umedeceu-se um papel de filtro com água destilada e aproximou-se o tubo em aquecimento, cheirando o papel de filtro (cheiro característico de amônia) e em seguida com papel indicador, verificou-se o pH (9 – 10). Segue a reação: (NH4)2SO4(s) +2NaOH(aq)  2NH3(g) + Na2SO4(aq) + 2H2O(l) Posteriormente, colocou-se um pedaço de papel de filtro umedecido com gotas de HCl concentrado. Houve a formação de um vapor branco, resultante do desprendimento do gás amônia (NH3). HCl(conc) + NH3(g)  NH4Cl(g)
  6. 6. Em seguida, colocou-se HCl concentrado num tubo de ensaio. Em outrotubo colocou-se NH4OH e aproximou-se um tubo do outro. Observou-se odesprendimento de um gás (NH4Cl), segundo a reação: HCl(g) + NH4OH(g)  NH4Cl(g) + H2O(g)5 – CONCLUSÃOPortanto, através dos procedimentos adotados e resultados obtidos emlaboratório foi possível analisar o comportamento e algumas reações comliberação da amônia (NH3), podendo assim ser reconhecido o seudesprendimento através da indicação do odor característico. A introdução debases e ácido diante de sais de amônio (sulfato e cloreto) e seus respectivosefeitos sobre os mesmos.6 – BIBLIOGRAFIA[1] B. M. MAHAN, R. J. MYERS. Química – Um Curso Universitário. EdtoraEdgard Blucher. 1997.[2] LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. 5ª edição, São Paulo:Edgard Blucher, 1999.[3] Amônia. Disponível em: http://www.infoescola.com/compostos-quimicos/amonia/. Acesso em: 21 nov. 2011.7 – QUESTÕES1) Mostre as equações de todos os processos químicos envolvidos nasetapas procedimentais. Etapa 1: NH4Cl + KOH KCl + NH4OH NH4OH + HClNH3 + HCl + H2O Etapa 2: NH4SO4+ NaOHNaSO4+ NH4OH NH4OH + HClNH3 + HCl + H2O2) Descreva o processo industrial depreparação de amônia O primeiro método a utilizado para produção deamônia em escala industrial foio método Haber-Bosch, em 1913 na Alemanha. Que utiliza gás de água e gásde gerador para produzir gás de síntese. Na primeira etapa do processo háprodução de gases: gás de água e de gerador. Numa segunda etapa os gasesda água e de gerador são convertidos em gás de síntese, após a formação dogás de síntese segue-se para a terceira etapa onde o gás CO e CO 2, formadosna etapa anterior, são absorvidos, visto que eles não são necessários para asíntese final. Finalmente a última etapa se dá com a formação da amônia apóspassagem pelo forno de síntese à 500oC.
  7. 7. 3) Discuta sobre as propriedades e aplicações do fósforo, arsênio, antimônio e bismuto.FósforoPropriedades: é um não-metal, pertencente ao grupo 5A, normalmenteencontra-se natureza combinado, formando fosfatos inorgânicos. Não éencontrado no estado nativo porque é muito reativo, oxidando-seespontaneamente em contato com o oxigênio do ar atmosférico, emitindo luz(fenômeno da fosforescência). Apresenta diversas variedades alotrópicas e asprincipais são o branco, o vermelho e o preto. Fósforo comum tem a aparênciade um sólido branco e no estado puro se torna incolor. Tem o ponto de fusãode 44,2 ºC, ponto de ebulição 277ºC, três estados de oxidação: +5,+3,-3 e asua estrutura cristalina é monocíclica.Aplicações: É um elemento importante na composição de aços, bronzes eoutras ligas metálicas. Usado em fertilizantes e também na produção de vidrosespeciais.É um componente importante da estrutura celular, de tecidosnervosos e de ossos. Também é usado em fósforos de segurança, pirotecnia,pastas de dente, detergentes, pesticidas e outros produtos.ArsênioPropriedades: É um semimetal que tem aparência de aço, muito quebradiço eperde cor em contato com o ar. Se aquecido, o óxido produzido tem odor dealho. Arsênio e seus compostos são venenosos. O arsênio apresenta trêsestados alotrópicos: cinza ou metálico, amarelo e negro. Tem ponto de fusãode 817 ºC, ponto de ebulição de 614 ºC, o fato da temperatura de fusão sermaior que a temperatura de ebulição deve-se ao fato de que estes valores sãoobtidos sob diferentes pressões. Na pressão normal, o arsênio sublima a614°C, ou seja, não se funde. Assim, a temperatura de fusão é dada parapressão de 28 atmosferas (evidente que, nesta pressão, a temperatura deebulição será maior). Assim como o fósforo tem três estados de oxidação:+5+3-3 e sua estrutura geométrica é o romboédrica.Aplicações: Arseniatos de cálcio e de chumbo são usados como inseticidasagrícolas.Tem importante aplicação na indústria eletrônica, como elemento dedopagam de semicondutores.Arsenieto de gálio é usado em lasers. Aditivoem ligas metálicas de chumbo e latão, inseticida (arseniato dechumbo), herbicidas(arsenito de sódio) e venenos.AntimônioPropriedades: Este semimetalna sua forma elementar é um sólido cristalino,fundível, quebradiço, branco prateado que apresenta uma condutividadeelétrica e térmica baixa, e evapora em baixas temperaturas. Apresenta quatroformas alotrópicas, ponto de fusão de 631 ºC, ponto de ebulição de 1587 ºC,possui três estados de oxidação: +5+3-3 e sua estrutura geométrica é oromboédrica.
  8. 8. Aplicações: Muito usado Em semicondutores para detectores de infravermelho,diodos, dispositivos de efeito Hall. Adicionado ao chumbo, elevaconsideravelmente a dureza e resistência mecânica deste.Em baterias, ligasantifricção, pequenas armas, projéteis.Compostos como óxidos, sulfetos,antimoniato de sódio, tricloreto de antimônio são usados em materiais à provade fogo, pinturas em cerâmicas e vidros.BismutoPropriedades: É um metal quebradiço, de aspecto branco avermelhado debrilho iridescente. Entre os metais pesados é o único que não é praticamentetóxico. O bismuto se expande em 3,32% na solidificação. No ar, queima comchama azul e fumaça amarela do óxido formado. Com água, sais solúveis debismuto formam sais básicos insolúveis. É o mais diamagnético de todosos metais, e com a condutividade térmica mais baixa entre todos os elementos,exceto do mercúrio. De todos os metais, é o que menos conduz correnteelétrica. Possui ponto de fusão de 271,3 ºC, ponto de ebulição de 1564 ºC,apenas dois estados de oxidação: +5 e +3 e estrutura cristalina romboédrica.Aplicações: Com metais como estanho e cádmio, formam ligas de baixo pontode fusão, que são usadas em fusíveis e detectores de chama.Na produção deaços maleáveis e como catalisador para fabricação de fibras deacrílico.Também empregado em termopares e em reatoresnucleares.Oxicloreto de bismuto é usado em cosméticos Subnitrato esubcarbonato de bismuto têm aplicações medicinais.

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