Onde vem o carbono na série de reactividade?

Classe prática ou Demonstração

A posição do carbono na série de reactividade, é determinada pelo aquecimento do carbono com óxidos metálicos e pela procura de evidência de uma reacção. O magnésio é então queimado em dióxido de carbono produzindo carbono e óxido de magnésio.

Lesson organisation

Isso pode ser feito como uma aula prática (experiência 1) e uma demonstração (experiência 2). Ao todo, eles devem levar cerca de uma hora.

Saúde & Notas técnicas e de segurança

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Protecção ocular.

Carbono, C(s) – ver CLEAPSS Hazcard.

Gás de dióxido de carbono, CO2(g) – ver CLEAPSS Hazcard.

Óxido de magnésio, MgO(s) – ver CLEAPSS Hazcard.

Fita de magnésio, MgO(s) – ver CLEAPSS Hazcard.

Óxido de cobre(II), CuO(s), (HARMFUL, PERIGOSO PARA O AMBIENTE) – ver CLEAPSS Hazcard.

Óxido de Ferro(III), Fe2O3(s) – ver CLEAPSS Hazcard.

1 Não é possível limpar completamente os tubos de ensaio da Experiência 1. Talvez uma caixa de ‘tubos de teste usados’ possa ser usada para esta experiência.

Procedimento

Experimento 1 Aquecimento de carbono com óxidos metálicos :

a Acenda um queimador Bunsen.

b Misture uma pequena espátula medida de pó de carbono e uma medida igual de óxido de cobre(II) em um tubo de teste. Mova o tubo de um lado para o outro para misturar os sólidos.

c Segure o tubo em um suporte de tubo de ensaio. Aqueça fortemente o tubo com uma chama crepitante de Bunsen. Procure qualquer brilho que persista bem após o tubo ter sido retirado da chama. Procure também por qualquer mudança de cor no tubo.

d Repita a experiência usando uma mistura de pó de carbono e óxido de magnésio.

e Prepare uma mistura de óxido de ferro e carbono como em b acima.

f Segure o tubo de ensaio na horizontal e passe um íman por baixo do vidro. Veja se qualquer parte da mistura é magnética.

g Aqueça fortemente a mistura de óxido de ferro e carbono no tubo de ensaio, e observe os sinais de qualquer mudança.

h Quando tiver aquecido durante 5 minutos, deixe o tubo arrefecer. Teste para a presença de quaisquer partículas magnéticas, como na parte f.

i Para cada experimento, registre o seguinte.

Aspecto da mistura no início (incluindo, para a mistura de óxido de ferro/carbono, ‘é magnético?’).

Aspecto da mistura durante o aquecimento.

Aspecto da mistura após o aquecimento (incluindo, para a mistura de óxido de ferro/carbono, ‘é magnético?’).

Experimento 2 A reacção do magnésio com dióxido de carbono:

Demonstração
a Utilizando um cilindro de gás, ou um gerador de gás, encha um jarro de gás com dióxido de carbono e cubra com uma tampa lubrificada.

b Usando uma tesoura, corte uma fita de magnésio de 10 cm.

c Acenda um queimador Bunsen.

d Segure a fita de magnésio em pinças, e coloque uma extremidade na chama de um queimador Bunsen. Assim que se acender, retire a tampa do frasco de gás e mergulhe rapidamente a fita no dióxido de carbono. O magnésio continua a queimar no dióxido de carbono, formando algumas manchas pretas de carbono e óxido de magnésio branco.

Notas didáticas

Experimento 1 Aquecimento de carbono com óxidos metálicos:

Os alunos devem ver um brilho no tubo de carbono/óxido de cobre com a formação de cobre vermelho-acastanhado. No tubo de óxido de carbono/óxido de magnésio, não é visível nenhum brilho e a mistura tem o mesmo aspecto (partículas pretas e brancas) no final. (Note que algumas referências recomendam testes para o dióxido de carbono, mas o aquecimento do pó de carbono por si só nestas condições produz este gás.)

O carbono está acima do cobre mas abaixo do magnésio na série de reactividade.

A reacção é:

Carbono + óxido de cobre → cobre + dióxido de carbono

O óxido de cobre é reduzido ao cobre pelo carbono. (A redução é a remoção do oxigênio, neste nível.)

Os óxidos de chumbo também são reduzidos, mas é preciso ter cuidado por causa da toxicidade do chumbo.

O óxido de zinco pode ser usado como outro óxido não reativo, mas o fato de ficar amarelo no aquecimento (mas depois voltar ao branco no resfriamento) pode confundir os estudantes.

A reação entre o carbono e o óxido de ferro é um pouco mais sutil. Não há alteração no conteúdo do tubo, mas algumas partículas magnéticas são frequentemente detectadas. Isto pode ser presumido como sendo ferro, portanto ocorreu alguma redução.

Carbono + óxido de ferro → ferro + dióxido de carbono

Aquele carbono está acima do ferro na série de reatividade (mas, pela relativa falta de reação) apenas um pouco acima.

Esta experiência pode levar a um estudo dos altos-fornos. A capacidade do carbono para reduzir óxidos metálicos muda à medida que a temperatura aumenta. Assim, a uma temperatura de aproximadamente 1800 graus Celsius num alto-forno, o carbono é mais facilmente capaz de reduzir o óxido de ferro.

Perguntas dos alunos
Aqui estão algumas perguntas a fazer aos seus alunos sobre a Experiência 1 ‘Aquecimento do carbono com óxidos metálicos’.

1 Em que tubo(s) ocorre uma reacção?

2 Que sinais de reacção existem?

3 O que você pode concluir sobre as posições de magnésio, ferro, cobre e carbono nas séries de reatividade?

4 Escreva equações de palavras para quaisquer reações que ocorreram.

5 Quais substâncias estão sendo reduzidas nessas reações?

Saúde & Segurança verificada, 2016

Créditos