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Reação de ferro metálico com ácido de refrigerante

Estratégias de ensino-aprendizagem

Essa experiência consiste em colocar palha de ácido num refrigerante de limão, sendo que ocorrerá uma reação entre o ferro da palha e o ácido do refrigerante (ácido cítrico).
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Dentre os componentes principais dos refrigerantes está o acidulante. Esse composto é responsável por regular a doçura do açúcar, realçar o paladar e deixar o pH do refrigerante ácido (de 2,7 a 3,5), evitando a proliferação de microrganismos. Pode-se usar o ácido cítrico, o ácido fosfórico e o ácido tartárico, dependendo do refrigerante.

No experimento que iremos realizar trabalharemos com o ácido cítrico, que é obtido a partir do microrganismo Asper­gillus niger, que transforma direta­mente a glicose em ácido cítrico.

No caso, os refrigerantes de limão já contêm esse ácido, pois ele está presente no limão. O ácido cítrico é um ácido carboxílico que tem fórmula molecular C6H8O7 e sua nomenclatura oficial é ácido-3-carboxi-3-hidroxipentanodioico. Sua fórmula estrutural está representada abaixo:

Fórmula estrutural do ácido cítrico

Os objetivos principais desse experimento são determinar o pH do ácido cítrico do refrigerante de limão e do suco de limão e analisar como o ferro metálico de uma esponja de aço interage com esse ácido.

Materiais e Reagentes:

  • 1 béquer de 250 mL;
  • 1 tubo de ensaio;
  • Refrigerante de sabor limão; suco de limão;
  • Papel indicador de pH (6 tiras) – pode ser encontrado em lojas que vendem produtos para aquários;
  • Palha de aço;
  • Solução de água oxigenada (H2O2) a 3% m/m (10 volumes);
  • Pipeta.

Procedimento Experimental:

1ª parte:

  1. Colocar o refrigerante de sabor limão em cerca da metade do béquer;

Determinação do pH do refrigerante de limão

  1. Determine o seu pH com o papel indicador e anote;
  2. Adicione um chumaço de palha de aço e observe o que acontece;
  3. Após 20 minutos adicione a água oxigenada no béquer com o auxílio da pipeta.

2ª parte:

  1. Coloque cerca de 5 mL de suco de limão no tubo de ensaio;
  2. Determine seu pH;
  3. Adicione um pequeno chumaço de palha de aço e observe o que ocorre;
  4. Determine o pH do suco de limão a cada intervalo de 5 minutos;
  5. Anote as eventuais alterações no sistema.

Resultados e Discussão:

A determinação inicial do pH do meio é dada para se indicar a acidez do refrigerante e do suco, que é decorrente da presença do ácido cítrico. Quando a palha de aço é adicionada, pode-se observar (como mostra a figura abaixo) que se inicia um processo em que se formam bolhas de gás na malha de ferro. O mesmo ocorre no suco de limão, porém, com uma maior intensidade.

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A palha de aço é levantada pelas bolhas que se acumulam na malha de seus fios

Essas bolhas fazem a palha de aço levantar. Quando a palha chega à superfície, e o gás é liberado, ela volta a descer:

A palha de aço afunda depois que o gás se desprende da solução de refrigerante

O professor pode perguntar aos alunos qual é a reação responsável pela formação dessas bolhas e pedir para que os alunos a equacionem no caderno.

O ferro reage com ácidos (soluções que possuem os íons H+(aq) ou H3O+(aq)), liberando gás hidrogênio, conforme a reação abaixo:

Fe(s) + 2 H+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g)

O professor também pode perguntar aos alunos qual é o motivo do aparecimento da cor verde e também por que o pH do meio alterou-se.

Cor verde que indica a formação do íon ferro (II)

A resolução dessa questão está no fato de que à medida que a reação avança, a concen­tração de H+(que torna o meio ácido) diminui e, por consequência, o pH aumenta. Esse fato leva à precipitação do Fe2+como hidróxido. O hidróxido de ferro (II) é um precipitado amarelo esverdeado.

O Fe (II) é um agente redutor frente ao peróxido de hidrogênio (água oxigenada). Por isso, quando o adicionamos, o Fe2+ é oxidado a Fe3+ e o precipitado passa a ser Fe (OH)3, que é um precipitado de cor castanha avermelhada, de acordo com a equação:

2 Fe(OH)2(s)+ H2O2(aq)→ 2 Fe(OH)3(s)

A adição de água oxigenada oxida o íon ferro (II) a ferro (III), formando o hidróxido de ferro (III)

A mudança de cor que pode ser vista na imagem acima é o resultado visual dessa reação redox.

Isso também pode levar os alunos a constatarem a presença de um antioxidante no meio (a vitamina C do suco de limão). Esse antioxidante impede que o Fe2+(aq) seja transformado em Fe3+(aq). Forma-se apenas o precipitado de hidróxido de ferro (II) e não o hidróxido de ferro (III). É preciso adicionar a água oxigenada para que isso ocorra.


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

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