Apresenta��o do PowerPoint

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					                  Fase Final
08/06/2002 - Instituto de Química – USP – São Paulo
      Coordenação: Prof. Dr. Ivano G. R. Gutz
  Olimpíada da Química do Estado de São Paulo
                  FASE FINAL
                Promoção: Associação Brasileira de Química – Regional São Paulo

                   Apoio: Instituto de Química - USP, FUVEST, Editora Moderna

                      Patrocínio: Conselho Regional de Química – 4ª Região
                    Abiclor, Oxiteno, Ipiranga Química, Univ. Anhembi Morumbi

        Composição das Comissões: 1 - Organizadora; 2 - Julgadoras das Redações;
          3 - Realização dos Experimentos da Fase Final; 4 - Julgadora dos Exames.

Professores Doutores do IQ-USP: Ivano G. R. Gutz1,2,4 (coordenador estadual da OBQ), Omar A. El
Seoud1,2,3 (presidente da ABQ-SP), Elisabeth de Oliveira1,2,4 e Maria Eunice M. Ribeiro1,2,4, Viktória
Lakatos Osório3,4, Wanda de Oliveira2,3,4, Bayardo Baptista Torres2,4, Mauro Bertotti2,4, Pedro V. Oliveira2,4,
Peter Tiedeman2,4, Encarnacion Vasquez Suárez Iha4, Fabio R. P. Rocha4, Lucio Angnes1, Mônica I. El
Seoud4, Paulo Celso Isolani2, Silvia H. P. Serrano2, Silvia Maria L. Agostinho2; do DQ-Mackenzie: Márcia
Gueckezian1,2,4 e Jairo Pedrotti1,2,4 e Ivanise Gaubeur2; do IQ-UNESP: Assis Vicente Benedetti2, João
Olimpio Tognolli2 e Massao Ionashiro2; do IQSC-USP: Elisabete Frollini2 e Ernesto R. González2; do DQ-
Univ. Anhembi-Morumbi: Patrícia Dantoni1,2,4; do IPEN-CNEM: Maria Inês C. Cantagallo1,2,4, Noemia
M. Pereira de Moraes2; do IQ-UNICAMP: Lauro Kubota2 e Marco Aurélio Zezzi Arruda2; do DQ-UNESP,
Guaratinguetá: Marcio Augelli2; do IAG-USP: Adalgiza Fornaro2,4; do DQ-USP, Ribeirão Preto: José
Fernando de Andrade2; do DQ-UFSCAR: Orlando Fatibello2; do ITA-CTA: Koshun Iha2; da CETESB: José
Eduardo Bevilaqua2; do IQ-UEMaringa: Gentil J. Vidotti2; da EFO-Alfenas-MG: Lúcia H. Ávila Terra2.
Olimpíada da Química do Estado de São Paulo
                FASE FINAL
Esta publicação contém um resumo ilustrado dos experimentos demonstrados
aos cerca de 130 estudantes que compareceram à Fase Final da OQ SP-2002 e
que, em seguida, tiveram 90 minutos para fazer o exame.

O material foi dividido em: Introdução, Parte I, Parte II e Parte III. Cada parte
contém um experimento que pode ser realizado e interpretado separadamente.
Os professores (e a monitora) que prepararam e demonstraram cada parte são
indicados no início.

Uma seleção de respostas dadas pelos estudantes às perguntas encontra-se na
AllChemy http://allchemy.iq.usp.br (arquivos em MS Word), juntamente com o
regulamento e os resultados da OQ-SP ao longo dos anos.

Acredita-se que o material poderá ser útil aos professores em sala de aula ou
para reproduzir/adaptar os experimentos em laboratório.

Aos alunos que consultarem este material buscando orientação sobre a Fase
Final da OQ-SP, assinalamos que, mesmo que em 2002 tenha havido relação
entre as questões do exame o tema da Olimpíada (Água – purificação química e
uso racional), isso nem sempre ocorre, ou seja, o exame pode conter questões
sobre qualquer parte do programa de química do ensino médio.
      Introdução Geral

Etapas de Purificação de água em uma
Estação de Tratamento de Água (ETA)
Etapa de adição
 dos reagentes
Etapa de decantação
Etapa de Filtração
                           Fase Final
         08/06/2002 - Instituto de Química – USP – São Paulo
               Coordenação: Prof. Dr. Ivano G. R. Gutz


          Purificação de Água – Parte I
          Tratamento com sulfato de alumínio

    Experimento preparado e demonstrado na OQ-SP-2002
pelas Profas. Dras. Viktória Lakatos Osório e Wanda de Oliveira
     auxiliadas pela monitora Alessandra, todas do IQ-USP
                                                          Viktória/Wanda/Alessandra
Purificação de Água - Tratamento com sulfato de alumínio



                   Informações



  Dispersões coloidais espalham a luz (efeito Tyndall).



  Hidróxido de alumínio é pouco solúvel e precipita
  sob a forma de sólido gelatinoso.




                                               Viktória/Wanda/Alessandra
a) Coloque em um béquer de 1 L, cerca de 500mL de água de
   represa e reserve para comparação.




      bancada                       retroprojetor

                                             Viktória/Wanda/Alessandra
b) Em outro béquer de 1 L contendo cerca de 500mL de água
   de represa, adicione cerca de 1,0ml de solução saturada de
   sulfato de alumínio e agite.




                                 Etapa de adição dos reagentes




                                          Al2(SO4)2
                                      solução saturada




         retroprojetor
                                               Viktória/Wanda/Alessandra
c) A seguir, acrescente aos poucos 30 a 50mL de solução
   saturada de hidróxido de cálcio e agite. Agite
   brandamente.

  Etapa de adição dos reagentes




                                      Ca(OH)2
                                                     retroprojetor
   retroprojetor                  solução saturada
                                                      Viktória/Wanda/Alessandra
d) Deixe em repouso e observe.              Etapa de decantação




  2,0 min         3,5 min         5,0 min              15 min




                       retroprojetor



                                                  Viktória/Wanda/Alessandra
e) Filtre cerca de 100mL de água de represa e observe.




                           bancada
                                                Viktória/Wanda/Alessandra
f) Filtre um pouco do líquido do béquer onde ocorreu o
   tratamento da água de represa e observe.


              Etapa de Filtração




        bancada
                                          Viktória/Wanda/Alessandra
g) Compare os recipientes contendo a água de represa
   filtrada e a água de represa tratada e filtrada.




                     retroprojetor
                                         Viktória/Wanda/Alessandra
 Purificação de Água - Tratamento com sulfato de alumínio



1- Apresente suas observações sobre:

   a) Aspecto visual da água de represa
   b) Aspecto visual da água de represa apenas filtrada
   c) Aspecto visual da água tratada


2- Que produto se forma quando são misturados sulfato de
alumínio e hidróxido de cálcio? Escreva a equação da reação.


3- Comparando os dois filtrados obtidos (sem e com
tratamento), proponha uma explicação para os fatos
observados.


                                               Viktória/Wanda/Alessandra
                           Fase Final
         08/06/2002 - Instituto de Química – USP – São Paulo
               Coordenação: Prof. Dr. Ivano G. R. Gutz


             Purificação de Água – Parte II
       Tratamento com resinas trocadoras de íons

    Experimento preparado e demonstrado na OQ-SP-2002
pelas Profas. Dras. Viktória Lakatos Osório e Wanda de Oliveira
     auxiliadas pela monitora Alessandra, todas do IQ-USP
                                                          Viktória/Wanda/Alessandra
Purificação de Água - Tratamento com resinas trocadoras de íons


                         Informações


O papel indicador universal é constituído de uma mistura de
corantes de permitem avaliar o pH no intervalo de 1 a 10,
através da variação de cor




                                                 Viktória/Wanda/Alessandra
                      Informações

A presença de íons numa solução pode ser verificada pela
passagem de corrente elétrica num circuito em série com 2
eletrodos e as lâmpadas.




 O líquido que atravessou uma coluna de resina é chamado
 de líquido eluído.
                                             Viktória/Wanda/Alessandra
                            Resina trocadora de íons
São materiais sólidos

 Porosos

 Insolúveis


 Forma de pérolas
  ou bastonetes

 Tem a propriedade
   de trocar íons



São constituídas por um esqueleto ou matriz orgânica ou
inorgânica em que se encontram fixos grupos carregados
(positivos ou negativos) e para manter a neutralidade devem
conter íons móveis ou deslocáveis, de carga oposta
                                              Viktória/Wanda/Alessandra
             Investigação sobre as resinas A e B

a) Observe as soluções de K2SO4, CuSO4 e K2Cr2O7




                          compare
                                                   Viktória/Wanda/Alessandra
                            Investigação sobre as resinas A e B

    b) Observe o que ocorre quando se mistura igual volume de
       soluções de CuSO4 e K2Cr2O7.




                                 +                    =



                                   Reação ou mistura?

Viktória/Wanda/Alessandra
             Investigação sobre as resinas A e B

c) Observe o que ocorre quando se coloca um tubo de ensaio
   contendo um pouco de solução de CuSO4 em um béquer
   contendo solução de K2Cr2O7.




                                          Reação ou mistura?




                                                   Viktória/Wanda/Alessandra
          Investigação sobre as resinas A e B


    d) Passe a solução obtida no item b)
       pela coluna de resina A.




Viktória/Wanda/Alessandra
        Investigação sobre as resinas A e B



   e) Verifique             com   papel   indicador
        universal o pH e a cor do líquido
        eluído da coluna de resina A.




                        pH = - log[H+]




Viktória/Wanda/Alessandra
            Investigação sobre as resinas A e B




      f) Passe o líquido
         eluído da resina A
         pela coluna de
         resina B.




Viktória/Wanda/Alessandra
                            Investigação sobre as resinas A e B


     g) Verifique com papel indicador
        universal o pH e a cor do líquido
        eluído da coluna de resina B.



                       pH = - log[H+]




Viktória/Wanda/Alessandra
      Recuperação da Resina A




       h) Passe         uma solução 4,0
            mol/L           de   H2SO4    pela
            coluna          da   resina   A   e
            observe o líquido eluído.




Viktória/Wanda/Alessandra
      Recuperação da Resina B




      i)   Passe       uma   solução       4,0
           mol/L        de   NaOH      pela
           coluna       de   resina    B    e
           observe o líquido eluído.




Viktória/Wanda/Alessandra
                     Purificação de água



a)    Verifique com o papel indicador
     universal o pH da água a ser
     purificada.




              pH = - log[H+]




                                           Viktória/Wanda/Alessandra
                       Purificação de água

b) Verifique a condutividade da água a ser purificada.




                                                   Viktória/Wanda/Alessandra
                            Purificação de água


    c) Passe pela coluna de resina A, cerca de
       20mL (medidos com auxílio de uma
       proveta) da água a se purificada.




     d) Recolha o líquido eluído em um béquer de
        150mL limpo

Viktória/Wanda/Alessandra
                               Purificação de água



    e) Verifique o pH do líquido
       eluído da coluna de resina A.




                      pH = - log[H+]




Viktória/Wanda/Alessandra
                     Purificação de água

f) Verifique a condutividade do líquido eluído da resina A.




                                                 Viktória/Wanda/Alessandra
                            Purificação de água


   g) Passe o líquido eluído da coluna de resina A
      pela coluna de resina B.




Viktória/Wanda/Alessandra
       Purificação de água



h) Verifique o pH do líquido
   eluído da coluna de resina B.




         pH = - log[H+]




                                   Viktória/Wanda/Alessandra
                      Purificação de água


i)   Verifique a condutividade desse líquido eluído da resina B.




                                                   Viktória/Wanda/Alessandra
Purificação de Água - Tratamento com resinas trocadoras de íons

        Interpretação da investigação das resinas A e B

 Íon responsável pela cor azul

 Íon responsável pela cor alaranjada

 Íons presentes na solução verde

 Íons presentes no líquido eluído da
 coluna de resina A
 Provável composição do          líquido
 eluído da coluna de resina B
 Na etapa (h) ao passar H2SO4
 (4,0mol/L) pela resina A obtém-se
 Na etapa (i) ao passar NaOH
 (4,0mol/L) pela resina B obtém-se
                                                 Viktória/Wanda/Alessandra
Purificação de Água - Tratamento com resinas trocadoras de íons

     Interpretação do Experimento de Purificação de Água

 1- Descreva suas observações sobre a água impura, o líquido
 eluído da resina A e o líquido eluído da resina B quanto a
 passagem da corrente elétrica.


 2- Explique os valores de pH obtidos na água impura, no
 líquido eluído da resina A e no líquido eluído da resina B.


 3- Que espécies podem ser removidas pelo tratamento com as
 resinas A e B?

 4- Após a purificação de muita água, como ficam as resinas?
 Como elas podem ser recuperadas para purificar mais água?

                                                 Viktória/Wanda/Alessandra
                       Fase Final
     08/06/2002 - Instituto de Química – USP – São Paulo
           Coordenação: Prof. Dr. Ivano G. R. Gutz



             Fase Final - Parte III
  Relação entre Dureza da Água e Detergência

Experimento preparado e demonstrado na OQ-SP-2002
   pelo Dr. Omar El Seoud, Prof. Titular do IQ-USP
          Relação entre Dureza da Água e Detergência

                         Informações

  O sabão em barra empregado é um sal de ácidos graxos. A
  fórmula (média) de sabão de coco é C11H23CO2Na.




Detergentes de lavar louça e roupa são principalmente a base de
derivados de petróleo, e se comportam, em alguns aspectos, de
maneira diferente do que sabão em barra.
                         Informações



A água do mar tem sais inorgânicos, principalmente de sódio,
cálcio, e magnésio. Água “dura” tem os mesmos sais, embora
em menor quantidade.




                                  CH2CO2Na
                           CH2N
                                  CH2CO2Na
  A fórmula de EDTA é:
                                  CH2CO2Na
                           CH2N
                                  CH2CO2Na
O sabão funciona adequadamente em qualquer tipo de água?


     Experiência 1: Desempenho de sabão de coco em
                    água de torneira e água do mar.




                                       +          =
Experiência 2: Efeito de NaCl sobre o desempenho de sabão.
  Experiência 3: Reação entre soluções de CaCl2 e de Na2CO3.




      Solução (0,02mol/L) de CaCl2




                                                              Produto
                                                              da reação




Adição de solução (0,02mol/L) de Na2CO3 na solução de CaCl2
   Experiência 4: Efeito de adição de EDTA (etilenodiamina-
tetraacetato de sódio) sobre a mistura obtida na experiência 3.


                             Produto da reação entre CaCl2 e Na2CO3




                                                            Solução
                                                           resultante




Adição de EDTA no produto da reação entre CaCl2 e Na2CO3
Experiência 5: Efeito de EDTA sobre o desempenho de sabão
               em água do mar.




Adição de sabão
na água do mar
                               +                =



                  Adição de EDTA na mistura de sabão e água do mar
         Relação entre Dureza da Água e Detergência


1- Escrever equação balanceada da reação entre as soluções de
CaCl2 e Na2CO3.

2- Explicar o efeito de EDTA sobre o produto da reação entre
soluções de CaCl2 e Na2CO3.


3- Por que o desempenho de sabão é diferente em solução de
NaCl que em água do mar?


4- Explicar o efeito de EDTA sobre o desempenho de sabão em
água do mar.
        Relação entre Dureza da Água e Detergência


5- Em diversos países da Europa a água para uso doméstico
é   classificada   como   “dura”,   devido   a   seu    conteúdo
relativamente alto de sais. Nestes países, as formulações
dos   detergentes    em   pó   contém    zeólitas.     Estes   são
trocadores de íons, à base de aluminosilicatos de sódio
(xNa2O.Al2O3.ySiO2.zH2O, onde x, y e z são números).
Baseado em todas as experiências mostradas hoje, qual é o
papel das zeólitas nestas formulações?
Fim da apresentação
 Depois de responder às perguntas,
você pode comparar suas respostas,
  com as publicadas na AllChemy,
      http://allchemy.iq.usp.br
     na página da OQ SP-2002

				
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