AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL
“Estudando a combustão – parte 2”
9º NO DO ENSINO FUNDAMENTAL - 1º ANO DO ENSINO MÉDIO
INTRODUÇÃO
Como vimos na parte 1, existem vários tipos de combustão:
 A “completa”, quando há disponibilidade suficiente de gás oxigênio (O 2) para queimar o
carbono, produzindo gás carbônico (CO2);
 A “incompleta”, quando o carbono queima parcialmente formando gás monóxido de carbono
(CO);
 A “incompleta”, com pouquíssimo oxigênio disponível, na qual o carbono não sofre queima,
formando “fuligem”.
Acontece que, na prática, esses três tipos de combustão podem ocorrer ao mesmo tempo. Ou
seja, enquanto algumas moléculas de combustível conseguem melhor contato com as moléculas
de gás oxigênio, sofrendo combustão completa, outras não conseguem um contato com a
quantidade mínima necessária, formando monóxido de carbono (CO) ou fuligem (C).
Essa situação acontece principalmente com os combustíveis sólidos e com combustíveis líquidos
de moléculas grandes, com muitos carbonos. Quando queimamos combustíveis sólidos como a
madeira, papel, papelão, etc., as moléculas localizadas na superfície, na parte mais externa do
sólido, têm maior possibilidade de contato com o ar; enquanto as moléculas mais internas não
conseguem um contato tão eficiente. É por isso que nos motores, a gasolina, o combustível é
pulverizado em minúsculas gotas dentro do pistão, misturado com a quantidade adequada de ar
atmosférico. Se o combustível está no estado gasoso, há mais facilidade de queima
completa, pois a mistura comburente-combustível ficará homogênea em nível atômicomolecular.
A molécula de iso-octano (2,2,4-trimetil-pentano),
componente de referência para a qualidade da gasolina
(combustível líquido) contém cinco carbonos primários,
localizados nas extremidades da molécula, e, portanto,
com maior possibilidade de contato com o oxigênio. Três
desses carbonos estão em destaque com setas azuis na
ilustração ao lado. Há ainda dois carbonos secundários e
um carbono terciário; estes, em destaque com seta
vermelha, que, por estarem mais internos na estrutura
molecular, têm menos possibilidade de queima completa.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Isooctane-3D-balls.png
Assim, é comum que os caminhões e ônibus, que funcionam com
motores a diesel (de C14H30 até C20H42), produzam frequentemente
fumaça com fuligem, pois as moléculas que compõem o diesel são
bem maiores que as de gasolina (octano, C8H18), de etanol (C2H6O) e
de metano (CH4).
Fuligem saindo de um escapamento de motor a diesel.
É comum que os motores a diesel apresentem fumaça preta, indicando
queima incompleta do combustível e baixo rendimento energético. Isso
acontece, porque o diesel possui moléculas muito grandes, entre 14 e 20
carbonos, sendo muitos deles ramificados. A quantidade de energia
produzida na queima incompleta é menor que na queima completa.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diesel-smoke.jpg
Quando usamos o fogão a gás de cozinha, a queima completa produz uma chama azulada,
como vemos normalmente no fogão. Quando há falta de oxigênio, há a queima incompleta,
produzindo uma chama amarelada, muitas vezes acompanhada da produção de fuligem, que se
acumula no fundo das panelas, sujando-as. O gás de cozinha ou “gás liquefeito de petróleo” (GLP)
é uma mistura de “propano” (C3H8) e “butano” (C4H10).
Os fogões possuem uma abertura para entrada de ar, que fica a alguns centímetros antes da
“trempe” ou “queimador”. No momento em que abrimos o gás de uma trempe, o gás é liberado sob
pressão, passando rapidamente do botijão para a mangueira e canos do fogão; e, quando passa
próximo dessa abertura, “suga” o ar atmosférico através dela, formando a mistura gasosa ideal de
oxigênio e combustível. Lembramos que há nessa mistura uma “sobra” que não reage, pois o ar
atmosférico é formado de 78% de gás nitrogênio (N2) que não sofre queima nessa temperatura.
Quando o gás do botijão está no final, a pressão se reduz muito e o gás passa com a velocidade
menor próximo da abertura, e suga uma quantidade menor de ar. Assim, entra pouco oxigênio na
abertura e a mistura fica com deficiência de comburente, produzindo uma chama amarela, e o
fundo da panela fica sujo de “fuligem” (pó preto formado de carbono puro), que agarra na panela e
dá muito trabalho para ser removido.
Nos incêndios, é comum a produção de fumaça escura ou
“fuligem”, indicando que a entrada de oxigênio no interior
da casa em chamas é insuficiente para a queima completa
de todos os combustíveis no seu interior. O mesmo
acontece na queima de pneus.
Protesto popular em crise política em Honduras.
Os populares fizeram uma fogueira com combustíveis
sólidos, inclusive pneus.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2009_Honduras_political_
crisis_3.jpg
Quando há derramamento de petróleo no mar, uma das providências para diminuir o dano ao ambiente marinho,
depois de conter a mancha de óleo com boias, é queimar o óleo que está flutuando na água. Há intensa produção
de fumaça escura nesse processo. A fuligem não é um gás, mas um sólido de finas partículas que se elevam
várias dezenas de metros de altura, impulsionadas pelos gases aquecidos que sobem por serem menos densos
que o ar. Mas, depois que esses gases esfriam, a fuligem torna a cair a alguns quilômetros de distância.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Controlled_burn_of_oil_on_May_19th.JPG e
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Defense.gov_photo_essay_100506-N-6070S-346.jpg
EXPERIMENTO UM – Mensagens com carbono.
MATERIAL (por grupo de alunos)
A) Uma vela comum.
B) Fósforos.
C) Um béquer de 200mL ou outro frasco de vidro pirex (resistente ao calor).
D) Uma folha de “papel carbono”.
E) Um pedaço de carvão de qualquer tamanho.
F) Quatro folhas de papel A4, novas ou com um dos lados já utilizado.
G) Pinça metálica grande para segurar objetos quentes.
H) Bico de Bunsen, devidamente conectado ao sistema de gás.
I) Tela de amianto.
J) Caneta ou lápis.
PROCEDIMENTO
1. Mantenha as folhas de papel e outros materiais combustíveis distantes da vela acesa, durante
todo o experimento.
2. Acenda uma vela utilizando um fósforo.
3. Aqueça a base da vela e fixe-a em uma superfície plana.
4. Segurando cuidadosamente com as mãos, aproxime o béquer da vela, a uma altura aproximada
de 15cm da chama, com o fundo voltado para baixo, movimentando-o com movimentos circulares
para evitar que sofra aquecimento em um único ponto.
5. Progressivamente, vá descendo o béquer até tocar a chama, sempre movimentando o frasco
para ir aquecendo-o de modo homogêneo, para evitar que o vidro trinque.
6. Observe o acúmulo de fuligem no vidro.
7. Interrompa a combustão da vela.
8. Coloque o frasco emborcado sobre a bancada, de preferência sobre uma tela de amianto, para
evitar choques térmicos com a bancada fria.
9. Deixe o frasco esfriar.
10. Passe uma folha de papel A4 pela superfície do frasco, tentando sujá-la de fuligem em toda a
sua extensão. Se necessário, repita o procedimento para captura de fuligem, seguindo todas as
recomendações de segurança.
11. Quando a folha estiver bem “suja” de fuligem, coloque-a sobre outra folha de papel A4, de
forma que a parte suja fique entre as duas folhas. Escolha alguém do grupo para escrever uma
mensagem no lado de cima, usando uma caneta ou lápis.
12. Pegue a folha de papel carbono e coloque-a entre outras duas folhas de papel A4, na posição
que se usa para fazer uma cópia. Escolha alguém do grupo para escrever uma mensagem na folha
de cima, com caneta ou lápis.
13. Escolha outra pessoa do grupo para escrever uma terceira mensagem em uma outra folha,
dessa vez usando o pedaço de carvão diretamente sobre o papel.
14. Compare as mensagens impressas nas folhas de baixo, nos dois primeiros casos;
comparando-as também com a escrita diretamente com carvão.
OBSERVAÇÕES E QUESTÕES
1) Observe a coloração das mensagens. Passe o dedo sobre as três mensagens. Há diferença na
coloração e na aderência delas sobre o papel copiado? Comente.
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2) Cheire o papel com carbono comercial e o papel que foi passado no frasco. Cheire também o
carvão. Há diferença de odor? Comente.
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3) Há diferenças significativas entre as características e propriedades do material usado para
escrever as três mensagens? Você diria que são feitos basicamente da mesma substância?
Comente.
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4) As velas, antigamente, eram feitas de cera de abelhas. Atualmente, a cera derivada do petróleo
é a mais usada, formada de uma mistura de hidrocarbonetos de cadeia longa, saturada e
ramificada, que varia em torno de 20 carbonos; podendo, por isso, ser representada pela fórmula
C20H42. Represente as equações balanceadas dos tipos de combustão: a) completa; b) parcial
formando monóxido de carbono; e c) parcial formando fuligem.
a)
b)
c)
→
→
→
5) Pesquise, como tarefa de casa, como é feita a fabricação de: a) papel carbono, b) a tinta de
impressora e c) tonner de máquinas Xerox. Resuma cada caso no espaço abaixo:
a) a) papel carbono:
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b) a tinta de impressora:
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c) tonner de máquinas Xerox:
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