Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPECurso de Bacharelado em Engenharia Florestal

OBTENÇÃO DE SAIS A PARTIR DE METAIS

Recife, 2014

Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPECurso de Bacharelado em Engenharia Florestal

OBTENÇÃO DE SAIS A PARTIR DE METAIS

Relatório a ser entregue à ProfessoraFlávia Vasconcelos, referente à disciplina

de Fundamentos da Química Analítica.

Bacharelado em Engenharia Florestal – 1° PeríodoAlunas: Aline Amorim

Aline VelosoJoão FragosoJuliana BarrosLuanna MüllerMayanne Maia

Recife, 2014

OBJETIVO

Sintetizar sais de ferro e cobre a partir de seus metais. Conceituar elemento químico, íon e substância.

INTRODUÇÃO

Os elementos químicos representa o conjunto de átomos com o

mesmonúmero atômico. São organizados em famílias (grupos) cujas

propriedades têm tendências regulares. Estes grupos são as colunas verticais

da tabela periódica, descritos a seguir:

Grupos 1 e 2 – formam o bloco s (metais alcalinos e metais

alcalinos terrosos, respectivamente)

Grupos 3-12 – o bloco d (metais de transição, exceto Grupo 12-

grupo do zinco)

Grupos 13-18 – o bloco p (gases nobres, halogênios, entre

outros).

Figura 1 Grupos da Tabela Períodica

FONTE: Feltre, 2004

Segundo Atkins (2012) os elementos são classificados como metais

(conduzem eletricidade, têm brilho, maleáveis e dúcteis), não metais (não

conduzem eletricidade, não maleáveis e não dúcteis) e metaloides (têm

aparência e algumas propriedades de metal, mas se comporta quimicamente

como não metal, dependendo das condições).

A fila eletroquímica é uma lista em ordem crescente de reatividade de

diversas espécies químicas, entre elas os metais. Esta fila é organizada com

base nos potenciais padrões de redução, é uma listagem de espécies químicas

ordenadas de acordo com uma tendência crescente a se oxidarem. No caso

dos metais, os que possuem menor tendência a se oxidar ficam no topo da lista

e na parte inferior estão os metais com maior tendência a se oxidar. Este tipo

de reação, em Química inorgânica, é chamada reação de simples troca ou de

deslocamento.

O ferro (Fe) é o mais utilizado dos metais de transição, é um elemento

bastante reativo e quando exposto a umidade (água) se oxida (corrói).

Reagindo com ácidos oxidantes e não-oxidantes, com liberação de hidrogênio

e formando sais de ferro II. O cobre é pouco reativo encontrado na forma

nativa, sendo corroído na presença de umidade, oxigênio e dióxido de carbono.

As substâncias são aquelas matérias que possuem propriedades físicas

bem definidas (fusão, ebulição e densidade) não variando em uma determinada

temperatura e pressão, por exemplo, água destilada. Os íon são átomos que

perderam ou ganharam elétrons em razão das reações, como os experimentos

realizados nesta prática com o ferro (Fe) e o cobre (Cu).

MATERIAIS E REAGENTES

02 provetas de 50 mL

01 espátula

01 pinça de madeira

02 frascos para guardar reagente

02 cadinhos de porcelana

01 chapa de aquecimento

Ácido clorídrico concentrado

Ácido nítrico concentrado

Metais: Ferro e Cobre

Etiquetas adesivas

PROCEDIMENTO

1. Efetuar as reações numa capela com exaustão utilizando seguinte

procedimento:

1.1 Preparou-se 5mL de solução aquosa de ácido clorídrico numa

diluição de 1:2 utilizando uma proveta1 e foi transferida para cadinho

de porcelana contendo fragmento de ferro de 0,3g; deixando reagir a

frio por 5 minutos e, em seguida, deu-se continuidade à reação a

quente numa chapa de aquecimento.

1.2 Preparou-se 5mL de solução aquosa de ácido nítrico numa diluição

de 1:2 utilizando uma proveta e transferida para cadinho de

porcelana contendo fragmente de cobre de 0,3g; deixando reagir a

frio por 5 minutos e, em seguida, deu-se continuidade à reação a

quente numa chapa de aquecimento.

OBSERVAÇÃO: Após os metais reagirem totalmente, manteve-se o

aquecimento a fim de evaporar o solvente à secura e, em seguida,

deixou esfriar e com auxílio de uma espátula foram recolhidos os sais

em frascos devidamente rotulados.

1 Para facilitar o trabalho as soluções dos ácidos já foram entregues prontas.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Obtenção de sal de ferro (Fe)

Foi colocada a palha de aço (0,3g) para reagir com o ácido clorídrico

durante 5 minutos num cadinho. Após um intervalo pequeno, observou-se que

o líquido apresentou coloração esverdeada, marcando início da formação do

íon Fe III (Fe3+). Forte odor por causa da liberação de gás. Após 5 minutos o

cadinho foi colocado na chapa de aquecimento, durante o processo de

aquecimento (fervura), a lã de aço dissolveu apresentando coloração

esverdeada (começou a liberar um gás incolor, o gás H2), mudando para verde-

limão e posteriormente, para cor amarela. O cadinho continuou na chapa até a

total evaporação do solvente, a solução foi se solidificando formando cristais de

cloreto de ferro (FeCl2) o sal obtido apresentou coloração amarelo

amarronzado e foi reservado em um frasco rotulado (após resfriamento).

A reação obtida é representa por:

Fe(s) + 2HCl(aq) → FeCl2(s) + H2(g)

Fe(s) + 2H+ + 2Cl- (aq) → Fe2+ Cl2(s) + H2(g)

Esta reação ocorre desta forma porque na fila eletroquímica o ferro esta

acima do hidrogênio, conforme a figura 2.

Figura 2 Fila de reatividade dos metais

Fonte: Brasil Escola, 2010

Obtenção de sal de cobre (Cu)

Foi colocado cobre (0,3g) para reagir com o ácido nítrico durante 5

minutos num cadinho apresentando coloração azul claro, liberando forte odor,

passando posteriormente para uma coloração azulada. Após 5 minutos o

cadinho foi colocado na chapa de aquecimento, durante o processo de

aquecimento, a solução azul liberou gases amarelo com forte odor por causa

das impurezas. Nesta reação o cobre não libera hidrogênio, ele reagiu para

formar produtos do ácido oxidante, pois o cobre está acima do hidrogênio.

Representado pela equação:

3Cu(s) + 8HNO3(aq) → 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)

3 Cu(s) + 8 H+(aq) + 8 NO3

-(aq) → 3Cu2+

(aq) + 2NO-3(aq) + 2 NO2 (g) + 4 H2O(g)

O cadinho continuou na chapa até a total evaporação do solvente,

apresentando coloração azul-esverdeado, contendo o restante do cobre (liga,

impurezas). Após o resfriamento o nitrato de cobre foi retirado com a espátula e

armazenado em um frasco rotulado.

QUESTÕES

1) Pesquisar na literatura as reações químicas das sínteses e

apresentar as equações balanceadas.

Fe(s) + 2H+ + 2Cl- (aq) → Fe2+ Cl-2(s) + H2(g)

3Cu(s) + 8HNO3(aq) → 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)

2) Sabendo-se que o ácido clorídrico apresenta concentração

12mol/L e o ácido nítrico 16mol/L, qual a concentração desses

ácidos após as seguintes diluições?

a) 1:2 HCl = 12 /2 = 6 mol/L HNO3 = 16/2 = 8 mol/L

b) 1:4 HCl = 12 /4 = 3 mol/L HNO3 = 16/4 = 4 mol/L

c) 1:1000 HCl = 12 /1000 = 0,012 mol/L HNO3 = 16/1000 = 0,016

mol/L

d) 1:250 HCl = 12 /250 = 0,048 mol/L HNO3 = 16/250 = 0,064

mol/L

3) Calcular a massa dos dois sais que deveria ser obtida,

considerando-se:

a) Metais puros e rendimento de reação 100%

Obtenção de Ferro

Fe=55,8; H=1; Cl=35,4

MFe=55,8 MFeCl2 =126,6

Fe(s) + 2H+ + 2Cl- (aq) → Fe2+ Cl-

2(s) + H2(g)

55,8 126,6

0,3 x

X=37,98/55,8 = 0,68 gramas de FeCl2

Obtenção de Cobre

Cu=63,5; H=1; N= 14; O = 16

MCu=63,5 MCu(NO3)2 = 187,5

3Cu(s) + 8HNO3(aq) → 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)

3x63,5 3x187,5

0,3 z

Z=168,75/190,5 = 0,88 gramas de Cu(NO3)2

b) Metais com 5% de impurezas e rendimento de reação:

i) 100%

0,3 100%

W 95%

W=0,285g do sal

Obtenção de Ferro

Fe(s) + 2H+ + 2Cl- (aq) → Fe2+ Cl-2(s) + H2(g)

55,8 126,6

0,285 K

K= 0,64 gramas de FeCl2

Obtenção de Cobre

3Cu(s) + 8HNO3(aq) → 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)

190,5 562,5

0,285 m

M=0,84 gramas de Cu(NO3)2

ii) 90%

0,285g 100%

N 90%

N= 0,2565g do sal

Obtenção de Ferro

Fe(s) + 2H+ + 2Cl- (aq) → Fe2+ Cl-2(s) + H2(g)

55,8 126,6

0,2565 l

L= 0,58 gramas de FeCl2

Obtenção de Cobre

3Cu(s) + 8HNO3(aq) → 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)

190,5 562,5

0,2565 j

J=0,75 gramas de Cu(NO3)2

CONCLUSÃO

Foi possível observar na prática a obtenção de sais a partir de metais.

Quanto mais eletronegativo o metal mais lenta sua reação, e comprando o ferro

(Fe) e o cobre (Cu), sendo o último mais eletronegativo. Para isso, utilizou-se a

tabela de reatividade dos metais que dividida pela presença de hidrogênio, os

metais abaixo (ferro) deste elemento formam sal e H2 e os metais acima

(cobre) formam vapor d’água no lugar de hidrogênio.

REFERÊNCIAS

ATKINS, P. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Trad. Alencastro R. Porto Alegre: Bookman, 2012.

FELTRE, R. Química Geral. 6ª edição. São Paulo: Moderna, 2004.

NASCIMENTO, V. Química Geral Experimental. 2. Ed. rev– Recife: EDUUFRPE, 2008 75p.

Ordem de reatividade dos metais. Disponível em:

<http://www.brasilescola.com/quimica/ordem-reatividade-dos-metais.htm>

Acessado: 22/01/2014

Reatividade de metais com ácido clorídrico. Disponível em:

<http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/experimentos/reativ.html> Acessado:

22/01/2014

Tipos de reações. Disponível em:

<http://www.cdb.br/prof/arquivos/80233_20100828075725.pdf> Acessado em:

22/01/2014