Um químico necessita de um sólido embasamento nos fatos [dados experimentais], a fim de apreciar a necessidade de teorias e ser capaz de julgar sua utilidade, bem como os limites de sua aplicação. R.J. Gillespie Sumário Introdução..................................................................................9 Precauções no Laboratório....................................................13 Elogio do bom senso....................................................................13 Soluções de limpeza.....................................................................15 Solução sulfocrômica.............................................................15 Soluções A e B.........................................................................15 Prática 1 Síntese do Cloreto de Hidrogênio...................................................17 Prática 2 Preparação do Hidrogênio...............................................................19 Prática 3 Síntese do Hidróxido de Sódio........................................................21 Prática 4 Síntese do Oxido de Ferro.................................................................22 Prática 5 Síntese do Acido Hexafluorosilícico...............................................23 Prática 6 Síntese da Sílica-Gel Utilizando-se TEOS.......................................25 Prática 7 Produção de Oxigênio a Partir da Decomposição Catalítica do Peróxido de Hidrogênio.................................................26 Prática 8 Síntese de um "Plástico Inorgânico": Enxofre................................28 Prática 9 Síntese do Cloro.................................................................................30 Prática 10 Degradação Catalítica do Hipoclorito de Sódio............................32 Prática 11 Síntese dos Oxalatos de Mg, Ca, Sr e Ba.........................................34 Prática 12 Síntese e Transformação Estrutural do Iodeto de Mercúrio........36 Prática 13 Preparação de Pb, Cu e Sn a Partir dos seus Óxidos....................38 Prática 14 Síntese dos Óxidos de Ba, Cr e Cu..................................................40 Prática 15 Investigando a Reatividade dos Sais de Cobre e Cobalto Frente à Amónia...............................................................42 Prática 16 [Co(NH3)4C03]N03 e [Co(NH3)5C1]C12...........................................43 Prática 17 Reação de Substituição no [CoíNH^sC^Cb..................................46 Prática 18 Síntese do Cloreto de Hexamincobalto (III)...................................48 Prática 19 Síntese do Cloreto de Pentamincobalto (III).................................51 Prática 20 Inserção de Hidrogênio em W03: Síntese do HxW03..................53 Prática 21 Síntese de Adutos entre Cobre, Cobalto e Uréia: Química de Coordenação no Estado Sólido..................................55 Prática 22 Remoção de Metais de Transição Utilizando-se Sólidos Adsorventes.................................................57 Prática 23 Síntese do V0 (P04)(H20)2: uma Prática para a Integração dos Cursos Experimentais de Química Inorgânica e Orgânica..................................................59 Prática 24 Um Experimento Termogravimétrico: a Reidratação do Cloreto de Cobalto...................................................62 Prática 25 Reação entre Zinco e Iodo................................................................64 Prática 26 Entalpia de Hidratação do Sulfato de Cobre.................................65 Prática 27 Preparação de um Polímero Inorgânico: Silicone.........................66 Prática 28 Preparação de Compostos por Dupla Troca..................................68 Prática 29 Uma Reação Endotérmica no Estado Sólido.................................70 Prática 30 Evidenciando o Efeito do Número de Ligantes sobre a Cor dos Compostos de Coordenação................................71 Prática 31 Síntese Simultânea do Óxido Nítrico e do Nitrato de Cobre......72 Prática 32 Síntese de Compostos de Cobre e Cobalto com Sacarina............73 Prática 33 Um Experimento em Química Bioinorgânica: Síntese de Compostos Cobre-Glicina e Crômio-Glicina..............75 Prática 34 Síntese do KA1(S04)2.12H20 ..............................................................77 Prática 35 Síntese Simultânea do Carbonato de Sódio e do Metano............78 Prática 36 Síntese e Isomerização do [Co(NH3)sONO]Cl2..............................79 Prática 37 Síntese do CuC12.2DMSO..................................................................81 Prática 38 Síntese do Acetilacetonato de Crômio (III)....................................83 Prática 39 Do Cobre ao Cobre.............................................................................84 Prática 40 Síntese do Cloreto de Hexamin Níquel (II)....................................86 Prática 41 Síntese do Bicarbonato e do Carbonato de Sódio.........................87 Prática 42 Preparação do Nitrogênio.................................................................88 Prática 43 O Molibdato de Sódio como Precursor na Síntese de Molibdatos de Metais de Transição...............................................89 Prática 44 Síntese de um Corante: "Verde de Paris".......................................91 Prática 45 Mais um Corante: "Verde de Rinmann".........................................92 Prática 46 Síntese do Hg2(NH)Br2.......................................................................93 Prática 47 Síntese e Investigação Qualitativa da Troca Iônica no Vanadato de Potássio.......................................94 Prática 48 Síntese do QSO4.5H2O ......................................................................96 Prática 49 Síntese do [Cu(NH3)4]S04.H20 .........................................................97 Prática 50 Síntese do TÍO2 Via Processo Sol-Gel e seu Uso como Fotocatalisador.......................................................98 Referências..............................................................................101 Sobre o Autor 105 Introdução A despeito do grande avanço quanto à modelagem molecular, a química foi, é, e continuará sendo uma ciência eminentemente experimental. Lastimavelmente, nos cursos do ensino médio, e mesmo em grande parte das universidades brasileiras, as atividades práticas terminam por ser relegadas a um segundo plano, muitas vezes com cursos de natureza apenas teórica, ou melhor, livresca. Em qualquer disciplina que se baseia na observação dos fenômenos naturais, as práticas constituem-se ponto chave para uma verdadeira aprendizagem. No tocante à ciência química, isso é particularmente verdadeiro. A execução de atividades práticas em química mostra-se funda­ mental não apenas para que habilidades e competências fundamentais sejam desenvolvidas, mas também para que o aluno possa apreciar a lógica, e, por que não dizer, a beleza envolvida na descoberta do conhecimento. Contudo, para que os conhecimentos possam ser efeti­ vamente adquiridos, é fundamental que cada prática transforme-se em verdadeiro projeto de investigação científica, e não meramente na repetição mecânica de procedimentos experimentais, como normal­ mente (e infelizmente) se verifica. Certamente, a postura adotada pelo professor em muito contribuirá para o sucesso ou não desse objetivo. Os experimentos constantes deste livro foram escolhidos em função de sua facilidade de execução, disponibilidade e custo dos reagentes envolvidos, além de seu valor didático, é claro. Assim, procurou-se evitar, em grande parte, os experimentos que utilizem reagentes pouco comuns ou excessivamente caros, tendo em vista a realidade da maioria das universidades brasileiras. A escolha das práticas a serem desenvolvidas certamente é um ponto crucial em qualquer livro de química experimental, e poder-se-ia ter escrito um outro livro, com práticas completamente diferentes. Procurou-se aqui, contudo, incluir práticas tradicionais, e por isso mesmo indis­ pensáveis, como aquelas envolvendo a preparação do hidrogênio e dos halogênios. A preparação de “clássicos” compostos de coorde­ nação como os aminocobálticos, parece-me também oportuna, por propiciar ao estudante uma introdução “histórica” a essa classe se compostos (esses compostos estiveram na célebre disputa intelec­ tual entre Wemer e Jõrgensen sobre a estrutura e valência dos com­ postos de coordenação). Contudo, a fim de propiciar ao estudante um contato com aspectos mais modernos da química inorgânica, e geralmente pouco explorados, apresentam-se práticas envolvendo a preparação de compostos de coordenação através de rota no esta­ do sólido, além de práticas que podem ser rotuladas como perten­ centes à química de materiais (na qual a química inorgânica desempenha papel fundamental) como a inserção de íons H+no óxi­ do de tungsténio, por exemplo. Em várias práticas, são apresentadas ao final sugestões que permitem o seu “desdobramento” em várias outras, como na prática para preparação de cloreto de hidrogênio (prática 1), em que se indica como se pode preparar o brometo e o iodeto de hidrogênio, além do bromo e iodo “livres”, sendo que essas últimas preparações sugeridas somam-se à prática 9, dedicada à preparação de cloro. Já na prática 32, um número maior de compostos pode ser preparado, conforme sugerido. Os experimentos propostos enfatizam sobretudo a síntese de compostos, uma vez que, estudando a reatividade das diversas substâncias inorgânicas, o aluno irá adquirir, pouco a pouco, a per- cepção/experiência necessária para idealizar seus próprios experi­ mentos, com base nos princípios básicos de reatividade adquiridos. Além disso, preparar compostos é uma atividade que pode muito facilitar as demais atividades num laboratório de química. Não raras vezes, perde-se um tempo enorme, e gastam-se recursos de forma desnecessária, na compra de um composto que poderia ser preparado no próprio laboratório, com os reagentes existentes. Conhecimentos básicos sobre pesagem, preparação de soluções, equipamentos de segurança, preparação de relatórios etc. já foram adquiridos pelo aluno nos cursos básicos de química geral. Assim, no tocante a esses tópicos, apresento apenas duas “receitas” para a preparação de soluções de limpeza, sempre úteis, e um humorado lembrete sobre cuidados básicos no laboratório. Uma divisão clássica entre práticas envolvendo os elementos dos blocos s e p e os elementos do bloco d foi evitada, deixando a escolha, por parte de professores e alunos, das práticas mais adequadas para o curso que estiver sendo ministrado. Espera-se que o aluno, por indicação do professor e iniciativa própria, busque, fora da disciplina que estiver cursando, os conhecimentos adicionais necessários para a execução das práticas. O conhecimento prévio da toxicologia dos elementos e compostos que serão manipulados é certamente uma das etapas vitais a preceder a realização dos experimentos. Seguindo-se as últimas recomendações da IUPAC, os grupos da tabela periódica são enumerados de 1 a 18. Os volumes são indicados em cm3, e emprega-se como unidade de concentração o mol dm'3 (antigamente representada por mol L'1 ou molar, M). Quando da preparação de compostos, deixa-se a cargo do professor a escolha das técnicas mais adequadas para sua caracterização, novamente procurando respeitar as diferentes realidades vivenciadas em cada instituição de ensino. Contudo, diferentemente de muitos manuais de aulas práticas, nos quais as experiências são apresentadas de forma extremamente detalhada, estando muitas vezes pré-interpretadas, procura-se na presente obra oferecer a orientação necessária para a realização e interpretação dos experimentos, deixando, contudo, que o aluno busque, por si próprio, as orientações e respostas adicionais de que necessite. Acredito que a independência intelectual deva ser estimulada o mais cedo possível. Como disse Pitágoras: Ajuda teus semelhantes a levantar sua carga, porém não a levá-la. O autor Nota________________________________ Conforme comentado anteriormente, a escolha das técnicas a serem utilizadas para a caracterização dos compostos preparados, foi deixada a cargo do professor, uma vez que apenas ele sabe quais são os recursos disponíveis em sua universidade, ou, mais especificamente, disponíveis para serem usados nos cursos de graduação. Contudo, caso nenhuma técnica específica possa ser empregada, a comparação da cor, estado de agregação etc. entre reagentes e produtos, a observação da formação de precipitados etc. são no caso dos experimentos apresentados suficientes para confirmar a ocorrência de reação, bem como a identidade do(s) produto(s) formado(s). No caso da reação entre iodeto de potássio e cloreto de mercúrio, por exemplo, não paira qualquer dúvida sobre a identidade do precipitado obtido. Porém, caso se disponha de equipamentos, algumas sugestões podem ser úteis: a. Em se tratando de compostos de coordenação, obter-se espectros na região do infravermelho a fim de confirmar-se a ocorrência da coordenação, bem como determinar-se o sítio de coordenação utilizado, é certamente desejável. b. Para os compostos de coordenação, bem como para os sais hidratados, o uso da termogravimetria e da calorimetria exploratória diferencial pode ser particularmente atraente (determinação de grau de hidratação, estabilidade térmica dos ligantes etc.). c. No caso dos compostos coloridos e solúveis em solventes comuns, i.e., água, etanol, a obtenção de espectros na região do ultravioleta visível pode também ser útil (comparação da força do campo ligante para diferentes ligantes etc., no caso dos compostos de coordenação). d. Medidas de condutância podem também ser bastante ilustrativas do comportamento químico de alguns compostos. e. Para os carbonatos e oxalatos, que se degradam com liberação de CO e/ou CO2, o uso da termogravimetria e da calorimetria exploratória diferencial também pode ser muito útil. f. Embora desprezadas na era de modernidade e técnicas avançadas em que vivemos, medidas simples, como de ponto de fusão, podem ser muito esclarecedoras, podendo ser efetuadas com facilidade, mesmo quando não se dispõe de equipamento específico. Por fim, vale a pena lembrar que, mais importante do que se ter em mãos um grande volume de dados experimentais, é saber aproveitar bem os dados disponíveis, extraindo deles 0 máximo de conclusões possíveis. Como diz o ditado, para bom entendedor...