A TEORIA DO FLOGÍSTICO

Ao longo da Idade Média, os alquimistas alcançaram tamanho status que até membros da aristocracia quiseram fazer parte desse respeitado grupo de sábios. O grão-duque da Toscana, Francisco I, fez questão de ser retratado numa pintura de Giovanni Stradano como se estivesse trabalhando num laboratório de alquimia. Assim como a religião, a alquimia era fundamentada em dogmas, ou seja, em crenças assumidas sem discussão. Para aceitar suas verdades preestabelecidas não era necessário, portanto, fazer uso da experimentação sistemática. Com o Renascimento, no século XVI, essa maneira de pensar foi mudando e uma nova forma de buscar o conhecimento surgiu: a ciência experimental moderna.

Essa mudança teve a contribuição de várias pessoas. O médico, filósofo e alquimista suíço Paracelso, Philipus Aureolus Theophrastus Bombast von Hohenheim (1493-1541), mesmo ainda ligado à alquimia, desenvolveu estudos que deram início à química médica (quimiatria). Vários outros estudiosos, entre os quais se destaca o físico e químico irlandês Robert Boyle (1627-1691), desenvolveram técnicas experimentais na produção metalúrgica e na preparação de diversos materiais.

Todos esses estudos permitiram a elaboração de novas teorias, embora muitas ainda estivessem impregnadas dos velhos conceitos dos alquimistas. Uma das mais marcantes para a história da Química foi a teoria do flogístico. "Flogisto" vem do grego e significa "inflamável", "passado pela chama" ou "queimado". Essa teoria foi proposta pelo químico alemão Georg Ernst Stahl (1660-1774), que desenvolveu a teoria do flogisto a partir de uma adaptação da teoria de um dos seus mentores, Johann Joachim Becher. Em 1667, Johann Joachim Becher editou o livro Physica Subterranea, no qual apresentou uma teoria sobre os elementos, considerando três tipos de Terras diferentes: terra mercurialis, terra lapida e terra pinguis. Segundo Becher a terra pinguis estava presente nos materiais combustíveis, e era libertada quando esses materiais ardiam. Nessa altura a noção de elemento era diferente da noção atual. Várias teorias sobre os elementos foram apresentadas no tempo de Stahl, todas elas variantes da teoria original de Empédocles, segundo o qual existiam cinco elementos: Ar, Água, Terra, Fogo e Éter.

Stahl adaptou a teoria de Becher, mas alterou o nome de terra pinguis para flogisto. Stahl fez esta alteração após ter estabelecido que a combustão de materiais orgânicos, como a madeira ou o carvão e a calcinação (atualmente conhecida como oxidação) de metais seguem o mesmo processo. Esta observação deve ter sido influenciada pelo fato de Stahl ter estudado atentamente os processos utilizados em metalurgia. Stahl considerou que quando um material entrava em combustão, sofria corrosão ou era calcinado perdia o seu flogisto: quanto mais combustível for um material, mais flogisto liberta na combustão.

Stahl estabeleceu duas diferenças entre a combustão de materiais como a madeira ou o carvão e a calcinação de um metal. A calcinação de um metal, ao contrário da combustão da madeira, é um processo lento e reversível. Stahl confirmou ser possível reverter o processo de calcinação e recuperar o metal a partir do seu cal (atualmente referido como óxido). Considerou que isto acontecia porque a cal de metal reabsorvia o flogisto libertado por material combustível, como por exemplo o carvão.

A teoria de Stahl foi aceita na comunidade científica em geral, porque apresentava a primeira explicação de fenômenos químicos. Esta teoria permitia explicar vários fenômenos observados, como a perda de massa na combustão de um material (por perda de flogisto), a impossibilidade de um combustível arder sem a presença de ar (porque o ar é necessário para absorver o flogisto libertado), o término de uma combustão, e a morte de um animal pequeno num recipiente fechado (ambos devido à saturação do ar com flogisto). Embora as explicações baseadas na teoria do flogístico fossem razoáveis, ela apresentava incongruências em relação à variação de massa. Mesmo assim, foi aceita durante certo tempo.

No século XVIII, surgiram melhores explicações para a combustão. Antoine Laurent Lavoisier percebeu a importância do oxigênio para esse processo. A partir de experiências bem elaboradas e controladas, utilizando balanças de alta precisão (cujas sensibilidades e precisão poderiam rivalizar com algumas balanças modernas), ele mediu a variação de massa durante a combustão de diversas substâncias. Os resultados de seus experimentos demonstraram que havia conservação de massa durante as reações e permitiram que ele demonstrasse que a queima é uma reação com o oxigênio e que a cal metálica da teoria do flogístico era, na verdade, uma nova substância.

Através de intensas investigações, repetindo os experimentos de Priestley entre os anos de 1775 a 1780, Lavoisier estava convencido de que o ar de Priestley era o princípio ativo da atmosfera. Realizando vários experimentos brilhantes, Lavoisier mostrou que o ar contém 20% de oxigênio e que a combustão é devida a combinação de uma substância combustível com o oxigênio. Ficou provado também o seu papel na respiração.

Em 1789, Lavoisier batizou a substância de oxigênio, nome que vem da palavra grega e siginifica "formador de ácido", porque ele acreditava que todos os ácidos continham oxigênio, o que mais tarde provou-se não ser verdade.

Preparação do chumbo

Materiais utilizados

·         PbO₂;       

·         Carvão;

·         Cadinho;

·         Espátula;

·         Bico de busen;

Fonte: http://farm6.static.flickr.com/5128/5367222394_44f84d3435.jpg

Procedimento experimental

Para a obtenção do chumbo, foi pesado 20g de PbO₂ e 1,5g de carvão, após foi misturado e colocado no cadinho, depois levado ao fogo, onde foi possivel perceber a queima e a formação do chumbo. Ao final obteve-se 2, 5177 g de chumbo.

Resultado

Reação (I):    

Cálculo do rendimento do chumbo:

20, 0179g ------- 100%

2,5177g---------- x               x = 12, 57%

O chumbo é um metal-tóxico, pesado, macio, maleável e mau condutor de eletricidade . Apresenta coloração branco-azulada quando recentemente cortado, porém adquire coloração acinzentada quando exposto ao ar.

A produção de chumbo metálico a partir de galena (mineral composto de sulfeto de chumbo(II) de fórmula química PbS) envolve duas etapas. Em um primeiro momento, ela é submetida à queima com carvão, onde o calor liberado possibilita a reação do minério com o oxigênio do ar. Na seqüência, o óxido de chumbo obtido da primeira etapa reage com o carbono (do carvão), formando o chumbo metálico.

  Pela teoria proposta por Stahl o dióxido de carbono liberado durante a reação do óxido de chumbo (o composto combustível) com o carbono seria o “espírito” do material, o flogístico.  Entretanto, como foi proposto por Lavoisier o que acontece ou isso acontece (a reação) devido o óxido de chumbo e o carbono estarem submetidos à presença de oxigênio presente no ar, ocasionando assim o processo de combustão e dando origem uma nova substância, no caso o chumbo em seu estado puro (isolado).

Referências Bibliográficas

1.  >    Evolução. Disponivel em: <http://inforgate-kdu.sites.uol.com.br/evolucao.html> Acessado em: 25 SET 2011.

2.   >   Termoquímica. Disponivel em: <http://www.agracadaquimica.com.br/quimica/arealegal/outros/212.pdf> Acessado em: 25 SET 2011.

3.  >    Zinco. Disponivel em: <http://www.eco-usa.net/toxics/quimicos-p/zinco.shtml> Acessado em: 25 SET 2011.

4.   >   Teoria do flogistico. Disponivel em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_do_flogisto> Acessado em: 25 SET 201.

CICLO DO COBRE

            O cobre é um elemento químico com símbolo Cu, número atômico 29 e massa atômica 63,3u. Á temperatura ambiente encontra-se no estado sólido, é classificado com um metal de transição, visto que o mesmo encontra-se na tabela periódica no bloco “d”.

            Industrialmente é um metal muito importante, visto que 40% da produção do mesmo estão voltadas para a produção de fios e cabos elétricos.  É um elemento de coloração avermelhada, maleável e bom condutor de eletricidade.

            Pode ser encontrado na forma metálica e em alguns lugares. Na maioria de seus compostos apresenta estados de oxidação baixos, + 1 e +2, sendo o último o mais comum.

            O ciclo do cobre ocorre por sucessivas reações, a qual se inicia no cobre e finaliza com o mesmo, ou seja, é um método de recuperação.

A produção dos variados compostos de cobre presente nesta prática é dividida em cinco etapas:

Na primeira etapa é produzido nitrato de cobre II [Cu(NO₃)₂], para tanto se fez necessário pesar 0,1g de cobre, adicioná-lo a um béquer de 250mL juntamente com 2mL de uma solução a 6 molar de ácido nítrico. Cuidado: O ácido nítrico provoca queimaduras, e seus vapores são tóxicos, por isso utilize vestuário de proteção como: luva, máscara e óculos.

Ao adicionar a solução de ácido nítrico no cobre metálico (pedaços pequenos) sendo que nem tudo foi dissolvido, após algum tempo observou-se uma coloração azul, esta reação ocorreu por um processo de oxidação do cobre pelo ácido nítrico. Neste procedimento houve liberação do NO₂, considerado tóxico.  Observe a reação a baixo:

Reação: de oxidação e redução:

Para que o cobre sofra oxidação, ele deve perder 2e^-. A equação parcial de oxidação ou semi-reação de oxidação é a seguinte:

Cu⁰ → Cu²⁺  +  2e^-

^{Para que o nitrogênio sofra redução, ele deve ganhar 3e-. A equação parcial de redução ou semi-reação é a seguinte:}

N⁵⁺ + 3e^-  → N²⁺

   Fig. 01- Adição do HNO3

Na segunda etapa deste experimento, foi adicionada solução de hidróxido de sódio na solução inicial, em seguida foi observado um precipitado (hidróxido de cobre II [Cu(OH)₂]) de coloração azul escuro. Observe a reação:

Cu(NO₃)₂(aq) + 2 NaOH(aq) →  Cu(OH)₂(s) + 2 NaNO₃(aq)

 

Figura 02- Adição do ácido sulfúrico - formação do precipitado

Na terceira etapa, o sistema anterior foi aquecido. Observou-se a mudança de coloração do precipitado de azul escuro para preto. Ocorreu reação de decomposição do hidróxido de cobre II com formação do óxido de cobre II. O precipitado foi então filtrado e lavado com 2mL de água destilada. Observe a reação:

Cu(OH)₂ (s) → CuO (s) + H₂O (l)

Fig. 03-Após o aquecimento- formação do óxido de cobre II

Na quarta etapa, foram adicionados ao precipitado 30mL de solução de ácido sulfúrico. (Obs: O ácido sulfúrico provoca graves queimaduras, por isso seu manuseio deve ser feito na capela, além do vestuário de proteção.) Neste caso, houve formação do sulfato de cobre em uma reação de substituição. Observe a reação.

CuO (s) + H₂SO₄ (aq) → CuSO₄ (aq) + H₂O (l)

A última etapa foi a adição zinco em pó, foi possível visualizar saída de vapores, ou seja, pois houve formação do gás H₂ (não é tóxico, mas é explosivo). Ao final, obteve-se o cobre novamente. Observe a reação:

                                      Fig. 04-Adição do zinco- formação do cobre metálico

O ciclo de reações envolvendo o cobre permite  o estudo dos compostos de cobre e suas reações, de acordo com o esquema:

Verificou-se ao longo do procedimento mudanças de cor nas soluções, conseqüências das reações ocorridas. Assim quando se oxidou o cobre com ácido nítrico foi liberado um gás (NO₂), quando o cobre oxidou totalmente a solução tomou uma cor azul.Quando essa solução foi aquecida, formando-se um precipitado de oxido de cobre (de cor negra), o liquido sobrenadante era incolor. Ao adicionar-se o acido sulfúrico ao precipitado, o cobre dissolveu-se novamente,ao adicionar o zinco em pó o cobre foi precipitado (coloração escura).

Referências bilbiográficas

http://www.slideshare.net/hugosilvapinto/relatrio-um-ciclo-de-cobre

Formas alotrópicas do enxofre

Formas alotrópicas do enxofre

O enxofre foi reconhecido como elemento em 1777 por intermédio do químico Antoine Lavoisier. Sua utilização data desde os primórdios da humanidade, pois era utilizado para pinturas em cavernas, em medicamentos e tônicos especiais, tratamento contra pragas e em rituais religiosos do antigo Egito, dentre outras utilidades. Algumas de suas propriedades físico-químicas são: é um sólido quebradiço com coloração amarelada, inodoro, insípido e insolúvel em água.

O enxofre existe na natureza no estado livre ou em compostos, sobretudo na forma de sulfetos e sulfatos. O enxofre livre é encontrado nas regiões vulcânicas, onde ocorre nas crateras de vulcões extintos ou nas fissuras por onde sai a lava dos em atividade. O enxofre é encontrado em tecidos e estruturas animais e vegetais como a cebola, o alho, a mostarda, em muitos óleos, no pelo, nos ovos, nas proteínas, nas águas de muitas fontes e na forma de gases sulforosos.

As variadas formas de ligação entre os átomos de enxofre e sua forma de ligações entre as moléculas poliatômicas permite grande variedade alotrópica. Assim, ele apresenta-se em diferentes formas:

1) Ortorrômbica, também conhecida como rômbica (enxofre α), é a forma mais estável e comum à temperatura ambiente (±25° C), também é conhecida como as flores de enxofre.

2) Outra forma é a monoclínica, ou também conhecida como prismática (enxofre β),a qual é obtida a partir do arrefecimento, ou seja, esfriamento do enxofre líquido, aquecido a pelo menos 92,5°C, de maneira lenta. Nestas condições, são obtidos cristais longos e finos como agulhas.

                                   Fonte: http://quimica-dicas.blogspot.com/2010/05/alotropia.html 

Formas alotrópicas do enxofre: cristais ortorrômbicos e monoclínicos

3) Enxofre plástico: Quando o enxofre é fundido a uma temperatura de 160°C e é submetido a um resfriamento brusco, o mesmo a adquire uma forma mole, elástica, isto é, obtém-se uma forma amorfa (que não tem uma estrutura cristalina definida). Quando ocorre a fusão do sólido e o seu aquecimento acima da temperatura citada, os anéis de oito átomos de enxofre, S₈, rearranjam-se em novas unidades: cadeias com 16 átomos do elemento. Quando ocorre o resfriamento súbito, essas cadeias tendem a permanecer no mesmo tamanho, mas sem um ordenamento estrutural e sem forças de coesão do seu estado inicial S_8, originando assim um material elástico.

4) O enxofre coloidal é uma espécie de dispersão micelar por ser constituído por aglomerados de átomos, ou moléculas.

Obtenção do Enxofre ortorrômbico:

Materiais utilizados     

·         Enxofre em pó;

·         Dissulfeto de carbono;

·         Pipeta de 2 mL;

·         Pêra;

·         Vidro de relógio;

·         Capela;

      

OBS: O dissulfeto de carbono foi manipulado na capela, pois o mesmo é considerado tóxico.

Procedimento Experimental

        Para a obtenção do enxofre ortorrômbico foram dissolvidos 0,2g de enxofre em pó em 2mL de dissulfeto de carbono, após foi posto em um vidro de relógio.  O conjunto foi então colocado na capela para a evaporação do solvente. Os cristais formados após a evaporação foram observados através de lupa eletrônica.

                                                   Foto 2: Imagem do cristal do Ortorrômbico a olho nu.

                           Fotos 3e 4: Imagem do cristal Ortorrômbico em lupa eletrônica.

Obtenção do enxofre monoclínico

Materiais utilizados:

·         Enxofre em pó;

·         Tubo de ensaio;

·         Vidro de relógio;

·         Papel de filtro;

·         Fósforo;

·         Bico busen;

·         Pinça de madeira;

·         Espátula;

Procedimento Experimental

Para a obtenção do enxofre monoclínico foi preenchido 2/5 de um tubo de ensaio com enxofre em pó. O conjunto foi aquecido até a fusão completa do enxofre. Após, esse foi transferido para o funil de vidro contendo papel de filtro seco e deixado resfriar. Os cristais formados foram observados em lupa eletrônica.

               Imagem: Cristais de enxofre monoclínico Fonte:http://imagens.tabelaperiodica.org/cristais-de-enxofre/

Resultado

O enxofre monoclínico (Sβ) é obtido apartir do vagaroso resfriamento do enxofre fundido, ou seja, ao aquecer o enxofre ortorrômbico as cadeias se movimentam livremente, com diminuição da viscosidade, e após resfriamento, cristalizam na forma monoclínica. Em temperatura ambiente a forma monoclínica irá transformar-se lentamente em ortorrômbica, que é a mais estável. O cristal de enxofre monoclínico é opaco, com formato de agulhas. 

Materiais e Reagentes

·         Tubo de ensaio

·         Sistema de aquecimento

·         Béquer de 200 mL

·         Água fria

·         Enxofre em pó

                                                         Foto7: Imagem do cristal do enxofre plástico a olho nu.

Procedimento Experimental

Para a obtenção do enxofre plástico preencheu-se aproximadamente 2/5 do volume de um tudo de ensaio com enxofre em pó que foi aquecido até a fusão completa. Logo após fundir o enxofre apresenta coloração laranja. O aquecimento prosseguiu até que uma coloração vermelho-escura fosse obtida. Logo após, o líquido foi derramado em béquer contendo agua gelada.

Resultado:                           

O enxofre plástico é obtido com derramamento do enxofre fundido em água. Diversas formas podem ser obtidas resfriando rapidamente o enxofre fundido. Estas formas podem ser fibrosas, lamelares, ou elásticas. Todas estas conformações são muito estáveis, e se convertem em anéis ligados entre si com oito átomos (chamado de anel em S₈), após certo tempo de repouso.

   

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Síntese do Enxofre Coloidal

Materiais e Reagentes

·         Béquer;

·         Álcool etílico;

·         Água destilada;

·         Enxofre em pó;

·         Bastão de vidro

Procedimento Experimental

          Para a obtenção do enxofre coloidal fez-se uma mistura de 5 mL álcool etílico e 20 mL de água destilada em um béquer, após foi adicionado 0,5g de enxofre em pó e agitado com um bastão.

                                                         

                                                             Foto 8: Imagem do cristal coloidal a olho nu.

                                              Foto 9 e 10: Imagem do cristal coloidal através de um microscópio.

Resultado

Colóides são misturas heterogêneas de pelo menos duas fases diferentes, com a matéria de uma das fases na forma finamente dividida (sólido, líquido ou gás). Nestes sistemas, pelo menos um dos componentes apresenta uma dimensão no intervalo de 1 a 1000 nanômetros (1nm = 10^-9 m).

O enxofre coloidal é uma forma finamente dividida de enxofre. É utilizado para tratamento de problemas da pele, como por exemplo, acne e erupções cutâneas (feridas na pele). Alguns produtos usados no cotidiano apresentam sistemas coloidais como: cremes, pomadas, sabonetes e xampus. O uso de enxofre coloidal pode causar alguns efeitos colaterais como ardor, irritação, inchaço e vermelhidão, que podem desaparecer com a suspensão do uso.

Referência Bibliográfica

> Enxofre. Dispponivel em <http://www.tabela.oxigenio.com/nao_metais/elemento_quimico_enxofre.htm> Acessado em 31 AGO 2011.

> Grupo via –calcogênios. Disponivel em <http://reocities.com/Vienna/choir/9201/grupo_via.htm> Acessado em 31 AGO 2011.