Atividade prática Físico-Química

Atividade prática Físico-Química

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OBJETIVOS

A proposta desta atividade prática está amparada nos seguintes objetivos:

– compreender os processos de troca de energia e conceitos de termoquímica,

calculando a quantidade de calor absorvida ou liberada por um sistema;

– relacionar as funções de estado como entalpia e energia livre de Gibbs em sistemas

eletroquímicos;

– entender os desvios da idealidade em soluções eletroquímicas e relacionar a energia

livre de Gibbs com a constante de equilíbrio de uma reação.

RECURSOS

Computador com acesso à internet e ao ambiente virtual.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS

Atividade propostaAtividade prática Físico-Química

 

OBJETIVOS

A proposta desta atividade prática está amparada nos seguintes objetivos:

– compreender os processos de troca de energia e conceitos de termoquímica,

calculando a quantidade de calor absorvida ou liberada por um sistema;

– relacionar as funções de estado como entalpia e energia livre de Gibbs em sistemas

eletroquímicos;

– entender os desvios da idealidade em soluções eletroquímicas e relacionar a energia

livre de Gibbs com a constante de equilíbrio de uma reação.

RECURSOS

Computador com acesso à internet e ao ambiente virtual.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS

Atividade proposta

Etapa 1: Executar procedimentos adequados para dimensionar a quantidade de calor

envolvida na reação de decomposição do peróxido de hidrogênio.

Etapa 2: Relacionar as funções de estado como entalpia e energia livre de Gibbs em sistemas

eletroquímicos.

Procedimentos para a realização da atividade

Etapa 1 – Reações químicas e trocas de calor

Essa etapa consiste em uma prática simulada. Por isso, é necessário acessar o simulador

REAÇÕES QUÍMICAS E TROCAS DE CALOR na plataforma VirtuaLab da Algetec. A partir

do acesso, seguem os procedimentos a serem realizados no laboratório virtual para o

desenvolvimento da atividade.

 Segurança do experimento:

Coloque os equipamentos de proteção individual localizados no “Armário de EPIs.” Os

equipamentos de proteção individual são obrigatórios para a realização do experimento,

portanto, escolha a visualização do armário de EPIs, pressionando “Alt+7”.

Clique com o botão esquerdo do mouse sobre o armário de EPIs para selecionar os

equipamentos de proteção.

Selecione os EPIs que se encontram no armário. Os EPIs utilizados serão: jaleco, luvas

de látex, máscara para vapores e óculos de proteção. Após ter selecionado todos os EPIs,

eles aparecerão no comando “EPI”. Clique sobre seu ícone com o botão esquerdo do

mouse.

Mude a visualização da capela pressionando “Alt+1”.

 Preparando a capela:

Prepare a capela abrindo a janela, acendendo a luz interna e ligando o exaustor. Feito

isso, coloque todos os itens necessários ao experimento, que se encontram no Armário

inferior, dentro da capela. A balança e o calorímetro já estarão sobre a bancada.

Para isso, abra a janela da capela clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela.

Para acender a luz interna da capela e ligar exaustor, mude para a visualização do painel

de controle, pressionando “Alt+3”. Em seguida, acenda a luz interna e ligue o exaustor.

Feito isso, coloque todos os itens necessários ao experimento, que se encontram no

Armário inferior, dentro da capela. Para isso, mude a visualização do armário inferior

pressionando “Alt+4”.

Para abrir cada armário, clique com o botão esquerdo do mouse sobre ele.

Selecione todos os itens necessários para a realização do experimento, clicando com o

botão esquerdo do mouse sobre eles.

Quando terminar de colocar todos os itens na mesa, mude para a visualização do interior

da capela pressionando “Alt+2”. O calorímetro e a balança já estarão sobre a bancada.

 Adicionando o peróxido de hidrogênio

Transfira 40 mL de peróxido de hidrogênio para a proveta. Certifique-se de preencher a

proveta com o volume correto em todas as vezes que realizar o experimento. Em seguida,

transfira o líquido para o béquer e despeje-o no calorímetro. Mude para a visualização do

termômetro “Alt+5”, para observar a temperatura indicada. Anote o resultado.

Para isso, coloque o peróxido de hidrogênio na proveta. Para isso, clique na proveta com

o botão direito do mouse na pisseta contendo a solução.

Em seguida, clique com o botão esquerdo do mouse sobre a pisseta para despejar a

solução de H2O2 na proveta. Atente-se a graduação da proveta. Certificando-se que o valor

indicado corresponde ao solicitado para a realização de cada fase do experimento.

Coloque a pisseta na mesa. Clique com o botão direito do mouse sobre ela.

Transfira o hidróxido de hidrogênio para o béquer. Clique com o botão direito do mouse

sobre a proveta para transferir o H2O2 para o béquer.

Em seguida, abra o calorímetro. Para isso, clique com o lado direito do mouse sobre ele e

selecione a opção “Abrir calorímetro”.

Transfira a solução de H2O2 para o calorímetro. Clique com o lado direito do mouse sobre

o béquer e selecione a opção “Despejar no calorímetro”.

 Adicionando o dióxido de manganês

Para adicionar o dióxido de manganês no calorímetro, destampe o pote. Em seguida, com

o auxílio da espátula metálica despeje no vidro de relógio. A quantidade recomendada é

de 1 g. Para certificar que a quantidade despejada é condizente com a recomendada, pese

o composto na balança. Feito isso, despeje o dióxido de manganês no calorímetro.

Para isso, para adicionar o dióxido de manganês, destampe o pote. Para isso, clique com

o botão esquerdo do mouse sobre ele.

Em seguida, clicando novamente com o botão esquerdo sobre o pote de MnO2, despeje

no vidro de relógio.

Certifique-se de que a quantidade despejada no vidro de relógio é compatível com o

recomendado. Para isso, mude a visualização para a Balança “Alt+7”. Em seguida, com o

mouse sobre a porta da balança, clique com o botão esquerdo do mouse sobre ela.

Em seguida, clique no vidro de relógio com o botão direito do mouse e selecione a ação

“Mover para baçança”.

Feche a balança. Clique com o botão esquerdo do mouse sobre a porta da balança para

fechá-la.

Em seguida, clique nos botões com símbolo “ligar/desligar” e “Tarar”. Observe o valor

indicado pela balança.

Tire o vidro de relógio contendo o MnO2 da balança. Clique com o botão esquerdo do

mouse sobre a porta da balança para abri-la. Em seguida, clique com o botão esquerdo do

mouse sobre o vidro de relógio para move-lo novamente para a bancada.

Despeje o MnO2 no calorímetro. Para isso, mude a visualização para o interior da capela

“Alt+2”. Clique no vidro de relógio com o lado direito do mouse e selecione “Depositar no

calorímetro”.

 Homogeneizando a mistura

Para tornar a mistura homogênea, agite o conteúdo do calorímetro. Feito isso, mude para

a visualizalção do termômetro “Alt+5”. Observe o aumento da temperatura e anote o

resultado.

Para isso, feche o calorímetro. Clique com o botão esquerdo do mouse sobre ele.

Agite o calorímetro. Clique com o botão direito sobre ele e selecione a opção “Agitar

calorímetro”. Você pode acelerar a homogeinezação selecionando as opções “Pular 1

minuto” ou “Pular 1 segundo”.

Analise a temperatura final. Para isso, mude a visualização para termômetro “Alt+5”.

Quando não houver mais aumento da temperatura, pare de agitar o calorímetro clicando

com o botão esquerdo sobre ele.

 Variando o volume de H2O2

Remova o conteúdo e limpe o calorímetro. Em seguida, repita mais duas vezes os

procedimentos descritos acima. A mudança, no entanto, estará no volume do peróxido de

hidrogênio que deverá ser adicionado no calorímetro em cada um dos experimentos. No

primeiro caso, deve-se adicionar 40 mL. No segundo caso, deve-se adicionar 42 mL e no

último caso, 45 mL. Analise cuidadosamente cada uma das temperaturas em cada

experimento e anote os resultados.

Para isso, esse experimento deve ser executado em triplicata. O processo é similar ao

descrito anteriormente, a única mudança está no volume de peróxido de hidrogênio que

deve ser adicionado cada vez que o experimento for realizado.

Antes de repetir é preciso limpar o calorímetro, removendo a mistura da reação anterior,

colocando o mouse sobre ele e apertando a tecla “C” do teclado.

Em seguida, repita todo o experimento adicionando dessa vez 42 mL de H2O2. Repita todo

procedimento e anote a temperatura final da reação.

Depois de limpar o calorímetro repita doto procedimento. Dessa vez adicionando 45 mL de

H2O2. Observe o resultado e anote a temperatura final.

 Avaliando os resultados e finalizando o experimento:

No simulador, siga para a seção “Avaliação de Resultados”, e reponda de acordo com o

que foi observado nos experimentos. Faça a limpeza de todos os materiais utilizados,

guarde-os e encerre o experimento.

Etapa 2 – termodinâmica da célula eletroquímica:

Essa etapa consiste em uma prática simulada. Por isso, é necessário acessar o simulador

TERMODINÂMICA DA CÉLULA ELETROQUÍMICA na plataforma VirtuaLab da Algetec. A

partir do acesso, seguem os procedimentos a serem realizados no laboratório virtual para

o desenvolvimento da atividade.

 

Atividade prática Físico-Química

 Preparando as barras

Realize o polimento dos dois lados das barras. Em seguida, realize a limpeza das barras.

Para isso, realize o polimento da barra de chumbo clicando na lixa com o botão direito do

mouse e selecionando a opção “Pastilha de chumbo”.

Realize o polimento da barra de cobre clicando na lixa com o botão direito do mouse e

selecionando a opção “Pastilha de cobre”.

Limpe as barras clicando nelas com o botão direito do mouse e selecionando a opção

“Lavar e secar”.

Repita o mesmo procedimento para lavar e secar a barra de cobre.

 Preparando os tubos de ensaio

Posicione a barra de chumbo no tubo de ensaio 1 e a barra de cobre no tubo de ensaio 2.

Depois, com o auxílio do bastão de vidro, adicione aproximadamente 35 mL de Cu(NO3)2

(0,25 mol.L-1) no tubo de ensaio 1. Adicione também 35 mL da solução de Pb(NO3)2 (0,25

mol.L -1) no tubo de ensaio 2. Para isso, posicione a barra de cobre no tubo de ensaio da

direita clicando na barra com o botão direito do mouse e selecionando a opção “Mover

para o tubo de ensaio”.

Mova a barra de chumbo para o tudo de ensaio da esquerda clicando na barra com o botão

direito do mouse e selecionando a opção “Mover para o tubo de ensaio”.

Posicione a garrafa contendo Cu(NO3)2 na proveta clicando na garrafa com o botão

esquerdo do mouse.

Posicione o bastão de vidro na proveta clicando no bastão com o botão direito do mouse

e selecionando a opção “Mover para a proveta”.

Adicione aproximadamente 35 mL de Cu(NO3)

Atividade prática Físico-Química

na proveta pressionando o botão esquerdo

do mouse sobre a garrafa contendo a solução.

Retorne a garrafa para a estante clicando nela com o botão direito do mouse.

Retorne o bastão de vidro para a bancada clicando nele com o botão direito do mouse.

Limpe o bastão de vidro clicando nele com o botão direito do mouse e selecionando a

opção “Limpar o bastão de vidro”.

Posicione a proveta no tubo de ensaio da esquerda clicando nela com o botão direito do

mouse e selecionando a opção “Mover para tubo 1 (cobre)”.

Mova o bastão de vidro para o tudo de ensaio da esquerda clicando nele com o botão

direito do mouse e selecionando a opção “Mover para tubo da esquerda”.

Transfira a solução da proveta para o tubo de ensaio pressionando o botão esquerdo do

mouse sobre a proveta.

Retorne a proveta para a mesa clicando nela com o botão direito do mouse.

Limpe a proveta clicando nela com o botão direito do mouse e selecionando a opção

“Limpar proveta”.

Retorne o bastão de vidro para a mesa clicando nele com o botão direito do mouse.

Limpe o bastão de vidro clicando nele com o botão direito do mouse e selecionando a

opção “Limpar o bastão de vidro”.

Posicione a garrafa contendo Pb(NO3)2 na proveta clicando na garrafa com o botão

esquerdo do mouse.

Posicione o bastão de vidro na proveta clicando no bastão com o botão direito do mouse

e selecionando a opção “Mover para a proveta”

Adicione aproximadamente 35 mL de Pb(NO3)2 na proveta pressionando o botão esquerdo

do mouse sobre a garrafa contendo a solução.

Retorne a garrafa para a estante clicando nela com o botão direito do mouse.

Retorne o bastão de vidro para a bancada clicando nele com o botão direito do mouse.

Limpe o bastão de vidro clicando nele com o botão direito do mouse e selecionando a

opção “Limpar o bastão de vidro”.

Posicione a proveta no tubo de ensaio da direita clicando nela com o botão direito do

mouse e selecionando a opção “Mover para tubo 2 (chumbo)”.

Mova o bastão de vidro para o tudo de ensaio da direita clicando nele com o botão direito

do mouse e selecionando a opção “Mover para tubo 2 (chumbo)”.

Transfira a solução da proveta para o tubo de ensaio pressionando o botão esquerdo do

mouse sobre a proveta.

Retorne a proveta para a mesa clicando nela com o botão direito do mouse.

Retorne o bastão de vidro para a mesa clicando nele com o botão direito do mouse.

 Posicionando os tubos de ensaio no banho termostático

Mova os tubos de ensaio para o suporte que está no banho termostático. Em seguida,

conecte os cabos do tipo jacaré ao multímetro. Ligue-os usando a ponte.

Para isso, mova os tubos de ensaio para o banho termostático clicando em cada um deles

com o botão esquerdo do mouse.

Conecte os cabos do tipo jacaré ao multímetro clicando nos conectores dos cabos com o

botão esquerdo do mouse.

Ligue os tubos de ensaio clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a ponte salina.

 Realizando a prática

Ligue o banho termostático. Note que o multímetro também será acionado. Paralelo a isso,

um cronômetro estará disponível. Inicie o aquecimento medindo a diferença de potencial

a intervalos de 5°C até obter 10 pontos.

Para isso, ligue o banho termostático clicando no botão com o botão esquerdo mouse.

Perceba que o multímetro foi acionado e que um cronômetro estará disponível no lado

direito da tela. Com intervalos de 5 °C, colete os dados da diferença de potencial.

 Avaliando os resultados

Siga para a seção “Avaliação dos Resultados”, no roteiro do simulador, e responda de

acordo com o que foi observado nos experimentos.

 

Atividade prática Físico-Química

Checklist

Etapa 1:

 Acessar à plataforma VirtuaLab;

CONTINUA…