Análise qualitativa de um composto orgânico
Identificação de Carbono e Hidrogénio
A análise qualitativa é uma das secções da química que permite determinar quais os diferentes componentes de uma dada amostra sem que se conheça a verdadeira identidade da substância.
Existem vários processos de análise química que devem ser utilizados em diferentes ocasiões, por isso quando se pretende fazer uma análise qualitativa de uma amostra é necessário ter em conta factores como a natureza e a dimensão da amostra, as sensibilidades dos diferentes métodos, o tempo disponível e os recursos humanos e materiais disponíveis para a realização da análise.
A análise qualitativa pode ser aplicada à análise de compostos inorgânicos e à análise de compostos inorgânicos. A análise de compostos inorgânicos pode ser fraccionada, quando se tem um conhecimento prévio da composição química da amostra e apenas é necessário confirmar esse conhecimento, para isso utilizam-se reagentes específicos que identificam apenas um ião. A análise sistemática utiliza-se quando se desconhece totalmente a composição da amostra utilizando reagentes gerais para, separando os iões por grupos, identificar os iões presentes na amostra. Por outro lado também é possível analisar qualitativamente compostos orgânicos recorrendo a testes como o teste de Belstein que permite identificar os halogéneos. Sabe-se também que o carbono pode ser identificado pela libertação de dióxido de carbono, o hidrogénio pode ser identificado pela libertação de água e o azoto pode ser identificado por libertação de amoníaco ou por formação de precipitado azul de prússia. O oxigénio só é detectável quantitativamente visto que não existe um método químico simples para a detecção do mesmo.
A análise qualitativa é divisível em processos que podem ser de natureza física, química, físico-química e térmicos. Estes tipos de reacções podem por sua vez ser realizados por via húmida ou por via seca. Os ensaios por via húmida são aqueles que são realizados com mais frequência em análises qualitativas pois estes permitem uma maior exactidão dos resultados obtidos. Estes ensaios tem como principal característica o facto de a amostra a analisar se encontrar em solução juntamente com os reagentes, o que permite identificar não os elementos da amostra mas os seus respectivos iões. Assim é por norma fácil identificar a presença de diferentes elementos, visto que as reacções que ocorrem formam sempre novas substâncias com características diferentes e facilmente observáveis como são gases ou precipitados.
Os ensaios por via seca distinguem-se dos anteriores pelo facto de que as amostras a analisar se encontram no estado sólido e assim permanecem durante toda a análise. Nestes ensaios as reacções ocorrem sempre a altas temperaturas sendo os exemplos mais comuns deste tipo de ensaios os ensaios de chama. Estes baseiam-se na propriedade que alguns iões metálicos e respectivos sais têm de dar diferentes cores à chama quando se introduz uma amostra destes na chama não iluminante do bico de Bunsen.
Visto que se pretende analisar uma substância é importante ter em conta factores que podem condicionar a realização duma análise eficiente. A recolha da amostra é sem dúvida algo a ter em conta, pois a amostra tem de ser o mais fiel possível ao todo que representa. Algo também importante e a ter em conta é a preparação da amostra que deve utilizar o melhor método para preparar a amostra para a sua posterior análise. Por fim, mas não muito importante é necessário avaliar o rigor de todo o trabalho de modo a conseguir determinar um grau de confiança dos resultados obtidos.
Este trabalho teve como principal objectivo a identificação de carbono e hidrogénio numa amostra de grão, ou seja num composto orgânico. Para isso utilizou-se uma análise por via seca e, sabendo que a libertação de dióxido de carbono e água evidencia respectivamente a presença de carbono e hidrogénio na amostra, utilizou-se o óxido de cobre para promover a oxidação da amostra como se demonstra na equação abaixo:
C,H + CuO Cu + CO2 + H2O
Sendo C,H a equação da amostra.
A oxidação da amostra pode também ser explicada de uma forma mais pormenorizada pelas seguintes equações:
Para detectar a libertação de dióxido de carbono e água teve-se em conta que a água de cal turva na presença de CO 2 devido à precipitação de carbonato de cálcio, e que um sal anidro como o sulfato de cobre (branco) muda de cor (para azul) na presença de água. As equações químicas que traduzem as reacções de identificação da água e do dióxido de carbono são as seguintes:
CuSO4 + H2O CuSO4 . 5 H2O
CO 2 + CaO Ca(CO3)2 + C
Reagentes
Durante o aquecimento do tubo que continha a amostra a analisar juntamente com o óxido de cobre verificou-se a formação de uma substância de cor castanho claro que se manteve no interior deste tubo.
Foi também observável a formação de uma outra substância, gasosa, de cor branca, que saiu do primeiro tubo e percorrendo o tubo de vidro foi libertar-se na outra extremidade do tubo mergulhado na agua de cal. Verificou-se que esta água de cal, quando em contacto com esta substância gasosa, turvou, formando um precipitado branco.
Durante o aquecimento foi também possível observar a formação de pequenas gotículas de um líquido transparente que se colaram às paredes do primeiro tubo.
Ainda durante o aquecimento verificou-se a libertação de um cheiro intenso que se manifestou pouco tempo depois do inicio do aquecimento.
Após se ter concluído o aquecimento, ao observar a o interior do tubo de ensaio onde foi colocada a amostra verificou-se que esta adquiriu uma cor escura.
Quando finalmente se adicionaram os sais de sulfato de cobre anidro ás paredes do tubo de ensaio que foi aquecido, observou-se que os sais passaram da sua cor original, branco, para uma cor de azul esverdeado.
Os resultados obtidos neste trabalho não se afastaram daquilo que era de esperar, ou seja todos os resultados obtidos se mantiveram dentro do aceitável não havendo "surpresas".
O facto de a água de cal ter turvado quando com ela contactou a substância gasosa libertada do aquecimento do primeiro tubo, significa que a substância libertada é dióxido de carbono, pois sabe-se que o dióxido de carbono turva a água de cal formando um precipitado branco de carbonato de cálcio, tal como aconteceu. Com estes resultados é possível deduzir que a amostra era constituída por carbono, já que este se libertou pela forma de dióxido de carbono. Não se pode afirmar no entanto, que a amostra de grão é constituída por oxigénio, embora este também tenha sido libertado pela forma de dióxido de carbono, visto que o oxigénio tinha sido adicionado à amostra sob a forma de óxido de cobre.
A substância de cor castanha que se formou no interior do tubo de ensaio aquecido foi o cobre que estava presente no tubo antes do aquecimento sob a forma de óxido de cobre, com o aquecimento o cobre foi libertado dando origem a esta substância acastanhada.
As gotículas que se formaram no interior do tubo eram evidenciaram a libertação de água, visto que foi em contacto com estas gotículas que o sal de sulfato de cobre anidro mudou de cor, passando de branco a azul, ou seja, este sal passou do estado anidro ao estado hidratado, o que se deveu à absorção de água. Assim conclui-se que a substância em análise continha hidrogénio, que se libertou pela forma de água. Também por este resultado não se pode concluir que a amostra tem oxigénio pelos motivos já evidenciados.
O facto de a amostra adquirir uma cor escura após a experiência prende-se com a combustão da matéria orgânica, isto é a matéria orgânica por combustão adquire uma cor escura.
Dos resultados obtidos é possível concluir que a amostra de grão, e por analogia, o grão têm na sua constituição carbono e hidrogénio.
Não é possível concluir que o grão tem na sua constituição oxigénio pois este elemento foi adicionado á amostra sob a forma de óxido de cobre.
Foi com este trabalho experimental provado que o dióxido de carbono turva a água de cal, formando um precipitado branco de carbonato de cálcio.
Tal como noutros trabalhos práticos a capacidade dos sais anidros de identificar água demonstrou-se muito útil também neste ensaio experimental.
Pelos resultados obtidos, visto que se identificaram os dois elementos, hidrogénio e carbono, é legítimo afirmar que este ensaio experimental permite determinar a presença destes dois elementos revelando-se uma experiência credível.
Domingues, Lídia; Abreu, Maria Emília de; (1998);T.L.Q. Bloco II ; Raiz Editora; Amadora; Pág. 123 - 126
Vaitsman, Delmo;(1981); Análise química quantitativa; Editora Campus;
Rio de Janeiro; Pág. 189, 190;
Morrison, Robert T. ;Boyd, Robert N.;(1978)Química Orgânica; Fundação Calouste Gulbenkian; Lisboa; Pág. 77, 78;