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Exp. 3: Estudo da Chama; Identificação de Elementos; Conservação da Massa

Objetivos
 Compreender o processo de combustão e os fatores que o afetam;  Observar a emissão luminosa de alguns elementos químicos na chama do bico de Bunsen;  Discutir as condições em que se observa a conservação de massa durante uma transformação química.

Introdução
Muitos ensaios realizados em laboratóriorequerem aquecimento, e um dos dispositivos mais usados para tal é o combustor conhecido como bico de Bunsen. O equipamento é alimentado por uma mistura combustível gasosa, em geral, o GLP - gás liquefeito de petróleo - constituído essencialmente de uma mistura de propano, butano e traços de mercaptanas (para dar cheiro à mistura). Um exemplo de bico de Bunsen é representado na figura abaixo:

a 1-Câmara de mistura; 2- Anel de regulagem do ar primário (janela de ar); 3- Válvula; 4- Entrada de gás. 3 a) zona oxidante da chama b) zona redutora c) zona de gases ainda não queimados 2 1 c b

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O gás combustível entra no bico de Bunsen por um tubo de borracha ligado a uma torneira (onde é feita a regulagem do fluxo de gás) da bancada do laboratório. O ar (comburente: O2) necessário àcombustão entra através dos orifícios da janela de ar. Girando o anel, haverá maior ou menor entrada de ar. O combustor de que estamos falando, o bico de Bunsen, imortalizou o nome do químico alemão Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) que de fato não inventou o dito dispositivo, mas o aperfeiçoou para servir aos seus estudos sobre a espectroscopia dos elementos. Bunsen, juntamente com o físico GustavKirchhoff, estava interessado na identificação de elementos químicos por meio

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da radiação emitida por estes (emissão luminosa) quando colocados em uma chama à alta temperatura. Porém, tal observação só pode ser feita se a chama for “limpa”, sem a fuligem que costuma conferir uma coloração amarela e luminosa (chama de combustão incompleta, luminosa ou de explosão). Para eliminar esseproblema, Bunsen introduziu o conceito da pré-mistura arcombustível (mistura carburada), que admite a entrada de ar pelas janelas inferiores do aparelho se difundindo com o gás combustível ao longo da haste do bico, produzindo uma chama azulada, não luminosa, quase incolor e muito quente, também chamada de chama de combustão completa ou chama de difusão. Os dois tipos de chama produzidos pelo bico deBunsen (incompleta e completa) nos dão um bom exemplo do fenômeno da combustão. O combustível utilizado no bico, como dito anteriormente, é uma mistura de compostos orgânicos gasosos da classe dos hidrocarbonetos (composto de C e H). No caso da combustão completa, o combustível queima na presença de oxigênio (O2) e gera como produtos somente CO2 e H2O, enquanto no caso da queima incompleta, teremos,além dos dois produtos anteriores, variadas proporções de CO e C (fuligem), além de outras espécies constituídas de C, H e O. A combustão é uma reação de óxido-redução (troca de elétrons), onde o agente oxidante, O2, retira elétrons do combustível e agente redutor, carbono, que está na composição de todos os hidrocarbonetos. Assim, podemos exemplificar com a combustão do gás metano, CH4, e utilizaros números de oxidação (NOX) para avaliar o ocorrido. O carbono no CH4 possui um NOX = -4, porque compartilha 4 elétrons com os hidrogênios, e devido ao C ser um pouco mais eletronegativo do que o H, os 4 e- ficam deslocados para o carbono. Isso significa, então, que o C adquire 4 elétrons (cargas negativas) além daqueles que possui normalmente em sua configuração eletrônica. Quando queima, o Cdo metano desloca os elétrons para o oxigênio, mais eletronegativo2, formando o CO2, onde o carbono tem NOX = +4. Isso significa que o carbono está deficiente de 4 elétrons, e atingiu o seu NOX máximo (perdeu todos os elétrons da última camada) e não pode mais ser oxidado. Este não é o caso do C e do CO, que ainda podem ser queimados, pois têm NOX respectivamente iguais a 0 e +2, ou seja, não...
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