64ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 8. Química

DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DOS RAIOS IÔNICOS DO ÍON SÓDIO E ÍON CLORO NO CLORETO DE SÓDIO A PARTIR DO SAL DE COZINHA.

Aldemir da Guia Schalcher Pereira 1 Alvaro Itauna Schalcher Pereira 2 Rosane Saraiva Melo 3 Hawbertt Rocha Costa 4 Adilson Luís Pereira Silva 5 Jaldyr de Jesus Gomes Varela Júnior 6

1. Secretaria de Estado da Educação do Maranhão – SEDUC 2. Instituto Federal do Maranhão – IFMA 3. Programa de Pós-Graduação em Química – UFMA 4. Programa de Pós-Graduação em Educação Para a Ciência – UNESP 5. Programa de Pós-Graduação em Química – UFPB 6. Prof. Dr./Orientador – Colégio Universitário – UFMA

INTRODUÇÃO:

A difração de raios-X é o método consagrado na determinação dos raios atômicos e raios iônicos, devido a sua grande sensibilidade na análise microestrutural dos retículos cristalinos. Os raios-X são ondas eletromagnéticas de comprimento de onda da ordem de 1Å. Sendo possível à verificação do tamanho do átomo em uma substância ou composto. Como o método de difração de Raio-X não está facilmente disponível, parte daí a falsa ideia que não se pode elaborar experimentos acessíveis e simples em relação ao mesmo. Contudo, contrariamente a esse pensamento, é possível imaginar como a matéria é constituída, usando a nossa capacidade de abstração, criando um modelo que a explique para depois verificar, com experimentos muito simples, a consistência do modelo proposto, além de provocar um melhor entendimento acerca do método científico. Neste contexto, objetivo geral do presente trabalho foi determinar experimentalmente os raios iônicos do sódio (Na+) e do cloro (Cl-), a partir de um método simples e eficaz, e comparar com os valores reportados na literatura. Para isto, determinou-se a densidade do NaCl e fizeram-se alguns cálculos e aplicações de regras simples de geometria e estequiometria.

METODOLOGIA:

Os experimentos foram realizados no laboratório de Ciências de uma escola pública de São Luís, o CE Liceu Maranhense, durante o segundo semestre de 2011 com seis grupos de cinco alunos do 1º ano do ensino médio, sob orientação do professor Aldemir da Guia Schalcher Pereira. O procedimento experimental seguiu a seguinte sequência: primeiro preparou-se uma solução saturada com corpo de fundo, com o sal de cozinha (NaCl). Em seguida pesou-se em pedaços de papel alumínio 9,0 g, 11,0 g e 17,5 g de NaCl em uma balança analítica. Logo após, aferiu-se em três provetas de 25 mL, 15 mL de solução saturada de NaCl e então, adicionou-se a cada proveta as quantidades de sal previamente pesadas com o auxílio de um funil. Registrou-se o novo volume atingido pelo menisco. Através da diferença entre, o volume final e o volume inicial, calculou-se o volume de cada massa de NaCl. Após, o procedimento experimental iniciou-se a parte dos cálculos, em que: a partir da massa do sal, calculou-se o número de moléculas contidas na massa de NaCl. Em seguida determinou-se o número de células unitárias a partir do arranjo cúbico de face centrada do NaCl. Após calculou-se o volume da célula unitária, em seguida calculou-se a distância entre os íons e raio iônicos do sódio e do cloro no NaCl.

RESULTADOS:

A partir dos dados obtidos, observou-se valores de densidade do NaCl entre 1,85 a 2,25g cm-3, com média de 2,06 ± 0,16g cm-3, apresentando erros relativos na faixa de 3,7 a 14,8%, comparado ao valor de 2,17g cm-3 reportado na literatura. Observou-se que 33% dos alunos, obtiveram valores de densidade, próximo ao valor “verdadeiro”, apresentando um erro relativo menor que 5%. Este resultado pode ser justificado por dois fatores, o primeiro ao erro no procedimento experimental devido à falta perícia dos alunos. O segundo devido a erros de paralaxe no momento da leitura do volume deslocado pelo NaCl. Os resultados mostram a viabilidade na determinação dos raios iônicos do sódio e do cloro, em que se observou uma variação entre 0,98 a 1,08Å, com raio iônico médio para o sódio igual a 1,02 ± 0,04Å, com erro relativo de 3,03%, comparado ao valor reportado na literatura que é 0,99Å. Já para o íon cloro observou-se variação entre 1,80 a 1,89Å, e raio iônico médio de 1,85 ± 0,04Å, com erro relativo de 2,21%, comparado ao valor de 1,81Å reportado na literatura. Observou-se ainda, uma relação de proporcionalidade inversa entre a densidade e o raio iônico, como esperado, pois o volume do material é proporcional ao raio, mas inversamente proporcional à densidade.

CONCLUSÃO:

Os resultados obtidos com os alunos do 1º ano do ensino médio do CE Liceu Maranhense foram satisfatórios, pois a densidade média geral obtida para o NaCl foi de 2,06 ± 0,16 g cm-3, com erro de 5,07 %, já o raio iônico médio geral do sódio foi de 1,02 ± 0,04 Å, apresentando um erro de apenas 3,03 %, enquanto o raio iônico médio geral do cloro foi de 1,85 ± 0,04 Å, apresentando um erro de apenas 2,21 %, além disto, mostrou-se uma relação linear entre a densidade do NaCl e os raios iônicos do sódio e do cloro, com coeficiente de correlação igual a 0,99, indicando que existe proporcionalidade inversa entre a densidade e o raio iônico. Finalizando, a partir da relação linear pode-se calcular o valor do raio iônico do sódio e cloro para qualquer densidade determinada para o NaCl. Desta forma mostrando a viabilidade e exatidão do método empregado neste trabalho para a determinação do raio iônico.

Palavras-chave: Difração de raio-X, densidade do NaCl, raio iônico.