DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA QUÍMICA

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA

Obtenção de Sulfato de Alumínio e Potássio Dodecaidratado

PONTA GROSSA

2011

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.......................................................................................................03

2. OBJETIVO..............................................................................................................05

3. MATERIAIS E MÉTODOS......................................................................................06

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO..............................................................................08

5. QUESTÕES..........................................................................................................10

6. CONCLUSÃO.........................................................................................................12

7. REFERÊNCIAS......................................................................................................14

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1. INTRODUÇÃO

O alumínio impuro constitui cerca de 8% do solo da Terra, e se apresenta na

forma da criolita (fluoretos de alumínio de sódio), bauxita (hidróxidos de alumínio

com argila) ou ainda, granitos e outros sais silicatados e oxigenados. Praticamente

todo o alumínio produzido provém da própria bauxita, pois os outros minérios tornam

o processo mais inviável, seja pela escassez ou pela dificuldade de romper as

ligações químicas, exigindo altas temperaturas.

O alumínio forma compostos somente no estado de oxidação +3. Seu

hidróxido é anfótero, sendo uma substância gelatinosa de cor branca possuidora de

um grande poder de absorção. Soluções contendo o íon Al3+ são incolores.

O zinco e o alumínio, elementos do grupo 3, não são metais de transição,

mas o íon Al3+ tem muitas propriedades semelhantes às dos íons Cr3+ e Fe3+, o que

pode ser explicado pelo fato destes íons terem a mesma carga e raios

aproximadamente iguais. Os hidróxidos de zinco, crômio e alumínio são anfóteros.

O processo de obtenção do alumínio a partir da bauxita faz uso do caráter

anfótero do seu óxido Al2O3. Nesse processo o Al2O3 é tratado com uma solução

aquecida de NaOH, e o óxido de alumínio se dissolve formando Al(OH)4-. A impureza

de Fe2O3, que não é anfótero, permanece dissolvida e pode ser removida por

filtração. A solução aquecida de Al(OH)4-, quando resfriada, conduz à precipitação de

Al(OH)3. O Al(OH)3 purificado é aquecido até formar Al2O3, que é então dissolvido em

uma mistura, em fusão, de criolita e então eletrolizado para produzir alumínio

metálico no catodo.

Propriedades Físicas e Químicas

Em contraste com o boro, o alumínio elementar é tipicamente metálico.

Todavia, em alguns de seus compostos, o alumínio apresenta propriedades que

lembram semimetais, formando óxidos anfóteros e haletos relativamente voláteis. O

potencial de eletrodo para o alumínio mostra que o metal é um forte agente redutor.

Em circunstâncias ordinárias, contudo, a superfície do alumínio é recoberta por uma

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camada densa, transparente, de óxido que protege o metal contra o ataque químico.

A cobertura de óxido pode ser destruída por amalgamação (liga de mercúrio), e

nesta condição, o alumínio apresenta suas verdadeiras propriedades redutoras,

dissolvendo-se facilmente em água com evolução de hidrogênio.

O amálgama é uma mistura de mercúrio (metal que é líquido à temperatura

ambiente) com pós de outros metais. Os vários componentes são misturados,

colocados no local da restauração e modelados. O material amalgamado endurece.

Este tipo de mistura é usado desde o início dos anos 1800. Atualmente sua

composição envolve, geralmente, mercúrio, prata, estanho, cobre e índio.

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2. OBJETIVO

Produzir sulfato de alumínio e potássio dodecaidrato (alúmen) a partir de uma

lata de refrigerante. E analisar a viabilidade de reciclagem de alumínio por esse

processo.

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3. MATERIAIS E MÉTODOS

Os reagentes e as vidrarias utilizadas nessas prática foram:

Kitasato;

Chapa de aquecimento;

Béquers;

Hidróxido de potássio (KOH) 1,4 molar;

Ácido sulfúrico (H2SO4) 9 molar;

Lata de refrigerante;

Lixa;

Filtro;

Água destilada;

Bastão de vidro;

Gelo;

Papel filtro;

Funil;

Éter etílico;

Etanol;

Termômetro.

Em um béquer adicionou-se 3,914 g de KOH de 1,4 molar. Preparando em

outro béquer 20 mL de H2SO4 9 molar.

Com uma lixa removendo-se a tinta de um pedaço de lata de refrigerante.

Obtendo somente 1 g do alumínio. Cortando-o em pedaços pequenos e colocando-o

em um béquer. Adicionando no mesmo KOH preparado anteriormente. Aquecendo a

mistura na capela em uma chapa de aquecimento, até todo o alumínio reagir.

Filtrando no vácuo, lavando com água, transferindo o filtrado para um béquer.

Lavando o kitasato com água. Colocou-se o béquer em um banho de gelo, e

adicionando lentamente 20 mL de H2SO4 9 molar, feito anteriormente e agitando-o

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com um bastão de vidro. Deixando resfriar, filtrando, lavando o béquer com a

solução primeiramente com água, posteriormente etanol, e depois, éter etílico.

Pegou-se o papel de filtro com a solução sólida, deixando-o secar, pesando a

massa obtida. Transferindo para um béquer, adicionou-se água, e aquecendo-o, na

chapa de aquecimento, até atingir 50 °C. Adicionando água até dissolver todo o

alúmen. Deixando em repouso. Filtrando a mistura, e deixando-se secar,

posteriormente medindo a massa obtida.

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4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após a mistura de KOH e os pedaços de alumínio cortados, o béquer foi

aquecido na capela por uma chapa de aquecimento. A dissolução do alumínio durou

cerca de 20 minutos e houve liberação de gás, a solução ficou e acinzentada.

Então filtrou-se a solução, e depois desse procedimento o filtro ficou com um

aspecto sujo.

Então o béquer foi colocado em um banho de gelo e aos poucos foi

adicionado o H2SO4 misturando com o auxílio de um bastão de vidro. A mistura

instantaneamente ficou com aspecto gelatinoso a reação ocorrida liberou odor e

calor.

Então filtrou-se novamente a solução, porém dessa vez o precipitado é q era

importante, então para conseguir tirá-lo do béquer, este foi lavado com 10 mL de

água, depois 10 mL de etanol, mais 10 mL de etanol e finalmente 10 mL de éter

etílico, que foi com o que o precipitado sai por completo do béquer.

Então depois de secar o produto, pesou-se e observou-se a que a massa

obtida foi 10,429 g, porém é necessário desconsiderar o peso do filtro que é de 1,36

g. Então:

10,429 – 1,36 = 9,069 g

É a massa final do produto.

Então com 10 mL de água aqueceu-se toda a solução novamente na chapa

de aquecimento até atingir a temperatura de 50ºC e dissolver o sólido inteiramente.

Foi deixado em repouso até a próxima semana e então havia cristais de alúmen.

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5. QUESTÕES

1. Escreva a equação da reação observada no item 5, sabendo que os

produtos são hidrogênio e tetraidroxoaluminato (III) de potássio.

2Al(s) + 2K+(aq) + 2OH- + 6H2O(l) → K2[Al(OH)4]-

2(aq) + 3H2(aq)

2. Escreva a equação da reação observada no item 9, sabendo que o

produto é o sulfato de alumínio e potássio dodecaidratado.

2K+(aq) + Al(OH)3(aq) + 3H2SO4(aq) → 2K+

(aq) + Al2(SO4)3. 6H2O(l)

K+(aq) + Al+3

(aq) + 2SO4-(aq) + 12H2O(l) → KAl(SO4)2. 12H2O(s)

3. Escreva a equação global do processo.

2Al(s) + 2K+(aq) + 2OH- + 6H2O(l) → 2K+

(aq) + 2[Al(OH)4]-(aq) + 3H2(aq) +

2K+(aq) + 2[Al(OH)4]-

(aq) + 4H2SO4(aq) → 2K+(aq) + 2Al+3

(aq) + 4SO4-(aq) + 8H2O(l) +

K+(aq) + Al+3

(aq) + 2SO4-(aq) + 12H2O(l) → KAl(SO4)2. 12H2O(s)

2Al(s) + 2OH-(aq) + K+

(aq) + 18H2O →Al2(SO4)3. 6H2O(l) + KAl(SO4)2. 12H2O(s)

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6. CONCLUSÃO

Alúmen de potássio ou alúmen de potassa ou simplesmente alúmen, é

o sulfato duplo de alumínio e potássio obtido a partir da reação dos sais de

Alumínio e Potássio.

Sua fórmula é KAl(SO4)2. É comumente encontrado em sua

forma dodecahidratada, como KAl(SO4)2·12(H2O) ou com vinte e quatro

moléculas de água de hidratação, KAl(SO4)2·24(H2O).

O alúmen encontra aplicação como um mordente, na preparação

de placas para aderir ao papel artesanal e na clarificação de líquidos turvos

(como agente floculante).

O alúmen de potássio ocorre naturalmente, geralmente

como incrustações em rochas, em áreas

de meteorização e oxidação de sulfetos minerais e minerais de rolagem de

potássio. 

Suas formas minerais são conhecidas como calunita (kalunite), na forma de

rocha, e calinito (kalinite), na forma fibrosa.

Houve liberação de hidrogênio gasoso, o que explica a constante adição de

água para que a solução mantivesse um volume de 25mL;

O banho de gelo é utilizado para paralisar a reação;

A solução ficou em repouso por cerca de uma semana, e apresentou a

formação de cristais simétricos no fundo do recipiente;

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7. REFERÊNCIAS

EBBING, Darrell D. Química Geral. Editora LTC. Volume I, 5ª edição. Rio de

Janeiro.

JOHN, B Russell. Química Geral. Editora Makron Books. Volume II, 2ª edição. 1994.

OHLWEILER, O. A.; Química analítica quantitativa, 2ª Edição; Volume 1; Ed.

Livros Técnicos e Científicos, 1976.

ATKINS, P.; JONES, L.; Princípios de Química – Questionando a Vida Moderna e

o Meio Ambiente. Ed. Bookman.