Seria possível utilizar o mesmo aparato para coletar outros gases, por exemplo,
, sobre a água? Justifique suas respostas e, em caso negativo, o que deve ser mudado para que seja possível a coleta?
Passo 1
O enunciado pergunta se, usando “o mesmo aparato” (isto é, um aparato de coleta por deslocamento de água — um eudiômetro invertido sobre uma cuba com água), é possível coletar os gases
,
,
e
sobre a água. Para cada gás pede-se: justificar a resposta e, se a resposta for negativa, dizer o que deve ser mudado para permitir a coleta.
Informações/condições dadas explicitamente pelo enunciado: o método considerado é coleta sobre água (deslocamento de água) e os gases a avaliar são ,
,
e
. Não há outros dados numéricos (temperatura, pressões), então as respostas serão qualitativas e com recomendações práticas.
Informações/condições dadas explicitamente pelo enunciado: o método considerado é coleta sobre água (deslocamento de água) e os gases a avaliar são
Passo 2
Conceito básico que precisamos entender (a “aula rápida”): quando dá certo coletar um gás sobre água?
- A coleta por deslocamento de água funciona bem quando o gás é pouco solúvel em água e não reage com a água. Nesse caso o gás “empurra” a água para fora do tubo e fica acumulado no eudiômetro.
- Se o gás for muito solúvel ou reagir quimicamente com água, parte ou todo o gás desaparece ao se dissolver/reagir, e a coleta por deslocamento de água não é eficiente (ou é impossível).
- Além disso, quando coletamos gás sobre água devemos lembrar que a pressão medida dentro do eudiômetro contém a pressão de vapor d’água; se for necessário calcular quantidade de gás usando a equação dos gases, devemos subtrair a pressão de vapor da água:
onde
é a pressão parcial do gás,
é a pressão atmosférica (ou pressão total medida) e
é a pressão de vapor da água à temperatura
. Isso é importante para quantificação, mas não é o fator que impede a coleta — o que impede é a solubilidade/reatividade.
Passo 3
Analisando
(gás hidrogênio):
- Propriedade útil:
é praticamente insolúvel em água (solubilidade muito baixa) e não reage com água sob condições normais. - Consequência prática: ao ser gerado,
desloca a água e fica acumulado no eudiômetro; portanto a coleta por deslocamento de água é adequada. - Observações adicionais úteis para prova:
é o gás mais leve (muito mais leve que o ar), inflamável — tomar cuidado com chamas. Ao medir volume/pressão, lembre de subtrair se for calcular n usando .
Passo 4
Analisando
(gás oxigênio):
- Propriedade útil:
é somente moderadamente solúvel em água (solubilidade baixa a moderada) e não reage quimicamente com água na maioria das condições. - Consequência prática: é perfeitamente comum coletar
por deslocamento de água; a água não absorve quantidade significativa do gás para impedir a coleta. - Observação para provas:
sustenta combustão (atenção à segurança). Para quantificação, aplicar novamente a correção .
Passo 5
Analisando
(gás amônia):
- Propriedade crítica:
é altamente solúvel em água e reage fortemente com ela para formar íons amônio e hidróxido:
Isso significa que ao entrar em contato com água grande parte do
passa para a fase aquosa como
(ou se dissolve como amônia molecular), reduzindo ou impedindo a formação de uma bolha de gás suficiente para encher o eudiômetro.
- Consequência prática: não dá para coletar
eficientemente por deslocamento de água — o gás será absorvido. - O que mudar para permitir coleta: usar um método em que o gás não entre em contato com água, por exemplo:
- coletar com uma seringa de gás (gas syringe) ou frasco coletor conectado a um balão/recipiente seco;
- coletar por deslocamento de ar (deslocamento para cima, já que
é menos denso que o ar) — isto é, fazer o gás deslocar o ar em um frasco aberto para cima, evitando água; - coletar sobre mercúrio (Hg) num aparato análogo ao eudiômetro, porque
tem solubilidade muito pequena em mercúrio (atenção: mercúrio é tóxico e raramente usado hoje por questões de segurança).
- Observação de prova: além da solubilidade,
é alcalina, portanto não devemos usar como secante ácidos fortes (vai reagir); secantes adequados e métodos secos devem ser escolhidos com cuidado.
Passo 6
Analisando
(dióxido de enxofre):
- Propriedade crítica:
é bastante solúvel em água e além disso reage com água formando ácido sulfuroso (e íons sulfito/bissulfito):
Na solução isso aparece como
e
dependendo do pH. Portanto, ao tentar coletar sobre água,
é absorvido/consumido quimicamente.
- Consequência prática: não é possível coletar
eficientemente por deslocamento de água. O gás some na água formando espécies solúveis. - O que mudar para permitir coleta: as mesmas alternativas do
: usar seringa de gás, coletar por deslocamento de ar (se não houver reação com o ar — mas atenção que é tóxico e irritante), ou usar coleta sobre mercúrio (novamente, perigoso). Em laboratório moderno a opção mais segura e prática é uma seringa de gás ligada a um sistema fechado. Para quantificação, evitar contato com água. - Observação de segurança:
é tóxico e irritante; use capela e EPI.
Passo 7
Resumo prático das mudanças e dicas de prova (como justificar e o que escrever em uma resposta curta):
- Regra de ouro para justificar: “coleta sobre água funciona se o gás é pouco solúvel e não reage com água; se for muito solúvel ou reagir, não funciona.” Explique aplicando a regra ao gás em questão (mostre a reação quando houver).
- Alternativas ao deslocamento de água: seringa de gás, frascos secos por deslocamento de ar (para gases que não reagem com o ar e cuja densidade relativa permita), coleta sobre mercúrio (desaconselhada por toxicidade), ou sistemas fechados com tubos e balões.
- Lembre-se de mencionar a correção da pressão pela pressão de vapor d’água quando coletar sobre água:
- Segurança:
inflamável; favorece combustão; e tóxicos/irritantes; mercúrio tóxico — mencionar isso em prova demonstra bom senso experimental.