Trabalho realizado por:

Diana Farinha Inês Lino Joana Bento

Ano e turma: 11º

Montemor, 31 de Janeiro de 2013

Colégio Integrado Monte Maior

Ano Letivo 2012/2013

Síntese do sulfato de tetra-aminocobre (II) mono-hidratado

ÍndiceIntrodução......................................................................................................3

Material..........................................................................................................7

Procedimento Experimental...........................................................................8

Resultados......................................................................................................9

Discussão de Resultados..............................................................................11

Conclusão.....................................................................................................12

Bibliografia...................................................................................................13

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Introdução

ObjetivoO objetivo da atividade é a obtenção de um sal complexo pela síntese

do sulfato de tetra-aminocobre (II) mono-hidratado.

Fundamentos TeóricosUm cristal caracteriza-se por apresentar, a nível microscópico, um

elevado grau de organização de seus constituintes, tais como átomos,

moléculas, entre outros, e isso gera uma rede cristalina muito regular. A

nível macroscópico temos o resultado desta organização cristalina, pois

resulta num sólido com formas geométricas bem definidas. Vale destacar

que um cristal pode ser entendido como um sólido fisicamente uniforme em

três dimensões.

Processos de separação de misturasNesta atividade foram utilizados dois processos de separação de

misturas heterogéneas: a decantação, a filtração e a filtração a

pressão reduzida.

A decantação é um processo de separação de misturas

heterogéneas, principalmente de misturas compostas por líquidos. O

recipiente contendo as substâncias é inclinado, derramando a substância

mais leve, noutro recipiente.

A filtração é utilizada para realizar a separação do líquido de uma

mistura sólido-líquido ou sólido-gasoso. O “equipamento” mais utilizado é o

filtro de papel. Este funciona como uma peneira microscópica. Somente o

líquido passa pelos seus minúsculos orifícios, acumulando a fase sólida

dentro do filtro.

A filtração a pressão reduzida utiliza-se quando se pretende uma

filtração mais rápida ou quando as partículas sólidas da mistura são de

dimensões muito pequenas. Utiliza-se um quitasato, um funil de Büchner,

onde é colocado um papel de filtro, e um dispositivo para a criação de

vácuo, que pode ser uma bomba de vácuo. O sistema de vácuo suga a

mistura, obrigando o componente líquido a passa através do filtro, onde

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ficam retidas as partículas sólidas. Esta técnica permite também lavar e

secar o sólido. A filtração só é iniciada depois de efetuado o vácuo no

sistema e só se desliga a bomba de vácuo depois de o sistema estar à

pressão normal.

Sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratadoO sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado, substância

que pretendemos obter nesta atividade, é produzido através de uma reação

de síntese. Este tipo de reações podem ser totais ou parciais. As totais

ocorrem quando os reagentes são substâncias elementares, enquanto que

as parciais ocorrem quando os reagentes são substâncias elementares e

compostas ou simplesmente compostas, como é o caso da síntese do

sulfato tetraminocobre (II) mono-hidratado, traduzido pela seguinte

equação:

CuSO4.5H2O (aq) + 4NH3 (aq)  →   [Cu(NH3)4]SO4.H2O (aq) + 4H2O (l)

O sal de sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado é um sal

complexo uma vez que é constituído por iões complexos. Estes iões são

formados por um catião metálico central, que por sua vez se encontra

ligado a outras moléculas ou iões aos quais damos o nome de ligandos. Um

sal complexo é assim uma espécie química eletricamente neutra,

constituída por um ou mais iões complexos e outros iões de carga elétrica

oposta. Este tipo de sais são caracterizados pelas cores vivas que

apresentam e desempenham um papel fundamental na vida dos seres

vivos.

Como se pode ver através da equação química referida

anteriormente, os reagentes desta reação são o sulfato de cobre (II) penta-

hidratado (CuSO4.5H2O) e o amoníaco (NH3). O amoníaco é um gás incolor,

irritante, inflamável, tóxico e com um odor penetrante e o sulfato de cobre

(II) é um sólido azul nocivo e irritante. A solução aquosa de amoníaco é uma

base e como tal constitui uma ameaça ecológica. Se uma pessoa estiver

exposta durante um período prolongado a este reagente, pode sofrer

problemas respiratórios graves como cancro pulmonar.

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RendimentoO rendimento é a comparação entre a quantidade de produto obtida

experimentalmente e a quantidade obtida que, teoricamente, se obteria.

Porém, o valor de rendimento não pode nunca exceder os 100%, pois a

quantidade de produto que se deveria obter é sempre superior ou igual

àquela que se obteve experimentalmente. O valor de rendimento é

calculado de acordo com a seguinte expressão:

η= valor realvalor t eórico

×100%

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Material e Reagentes

Material Funil de Buchner

Quitasato

Almofariz com mão

Balança semianalítica

Gobelés (2)

Suporte Universal

Papel de Filtro

Caixa de Petri

Proveta de 10 mL (2)

Vareta de vidro

Pinças (2)

Conta-gotas

Placa de aquecimento

Tina com água

Pipeta de 100 mL

Pompete

Reagentes Água destilada

Etanol a 96°

NH3 a 25% (m/m)

CuSO4 • 5 H2O (s)

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Procedimento Experimental1. Reduziu-se a pó, num almofariz, a quantidade de sulfato de cobre

penta-hidratado correspondente a cerca de 0,020 mol. Anotou-se a

massa rigorosamente avaliada na balança.

2. Transferiu-se o pó para um copo de 50 mL. Adicionou-se 5,0 mL de

água destilada e aqueceu-se em banho-maria até a dissolução ficar

completa.

3. Na hotte, adicionou-se 8,0 mL de amoníaco concentrado.

4. Mediu-se 10,0 mL de álcool etílico e colocou-se dentro de um copo de

100 mL. Colocou-se, dentro deste, o conjunto copo de 50 mL mais a

mistura obtida no ponto 2. Tapou-se o copo de 100 mL com um vidro

de relógio. Deixou-se em repouso até à aula seguinte (1 semana

depois), para obtenção de cristais.

5. Decantou-se, sendo desprezado o líquido.

6. Transferiu-se os cristais para um filtro, previamente pesado, e foram

lavados a pressão reduzida, com adições sucessivas de 2 a 5 mL de

álcool etílico arrefecido, aproveitando-se o líquido de lavagem dos

copos.

7. Transferiu-se o conjunto “papel de filtro com cristais” para papel

absorvente e deixou-se secar.

8. Avaliou-se a massa do conjunto “papel de filtro com cristais”.

Figura 1. Esquema legendado da montagem efetuada na atividade.

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ResultadosMassa obtida (g)

Caixa de petri 36, 280Caixa de petri + papel de filtro

36, 802

Papel de filtro 36, 802 – 36, 280 = 0, 522Cristais + filtro + caixa de petri

43, 929

Cristais43, 929 – (36, 802 + 0, 522) = 6, 605

Figura 2. Resultados obtidos após a atividade experimental. Formou-se uma pasta azul-escura. Não se formaram cristais.

Medidas de segurança utlizadasAs medidas foram cumpridas, tendo havido cuidado no manuseamento dos

diferentes tipos de produtos de caráter:

     Irritante Nocivo                                                                    

 

   Inflamável                          Tóxico                                

As principais medidas se segurança no manuseamento dos diferentes tipos

de produtos foram:

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Corrosivo

1. Proteger as vias respiratórias com máscara.

2. Proteger os olhos com óculos.

3. Proteger as mãos com luvas.

4. Lavar as mãos com água e sabão.

5. Evitar o contacto com os olhos.

6. Evitar o contacto prolongado do produto com as mãos.

No entanto, como as quantidades de produtos utilizados eram mínimas, não

foram necessários todos os cuidados descritos anteriormente.

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Discussão de Resultados

Cálculo da massa de sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO4 . 5H2O)

0,020mol (CuSO4 .5H 2O)

m=n×M

M (CuSO 4 .5H 2O )≅ 210gmol−1

m=0,020mol ×210 gmol−1≅ 5 g

Cálculo do reagente limitante

M (N H 3 )=17 gmol−1

ρ (N H 3 )=0,73 gdm−3

m (N H 3)=(0,008dm−3×25% )×0,073 gdm−3=1,46×10−3g

n (N H 3 )=1,46×10−3

17≅ 8,528×10−5mol

1mol (Cu (N H 3 )SO4 ∙ H 2O)

4mol (N H 3 )=0,02mol (Cu (N H 3 ) SO4 ∙H 2O)

x↔x=0,08mol (N H3 )

O reagente limitante é o NH3 pois foi utilizado em menor quantidade que a

necessária para a reação ocorrer na sua totalidade.

Cálculo do rendimento

25 % NH3

100 ml solução – 25 ml NH38 ml de solução – xAPL 1.2 – Química | 10

x=8×25100

=2ml N H 3

ρ (N H 3 )=0,73Kgm−3=0,73gd m−3=0,73mgcm−3

ρ=mv↔m=0,73×2↔m=1,46mg

M (N H 3 )=14+3=17 gmol−1

n= mM↔n=1,46×10

−3

17↔n≅ 8,528×10−5mol

4 N H 3−1Cu (N H3 )SO 4 ∙ H 2O

8,59×10−5N H 3−x

x=(8,528×10−5)×1

4≅ 2,15×10−5

mreal (Cu (N H 3 )SO4 ∙ H 2O )=6,605 g

M (Cu (N H 3 ) SO4 ∙H 2O )=195gmol−1

n= mM↔n=6,605

195≅ 0,034mol

η= valor realvalor teórico

×100%↔η= 0,034

2,15×10−5×100%↔η=158139 ,53%

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ConclusãoAo longo da experiência foi possível compreender o porquê da

utilização de diversos compostos. O álcool etílico diminui a solubilidade do

sulfato de tetraminocobre (II) em solução aquosa e permite a sua

precipitação. Pelo facto de se difundir lentamente, permite obter cristais

com grandes dimensões. Os cristais do sal do sulfato de tetraminocobre (II)

mono-hidratado são muito finos e por isso uma filtração a baixa pressão é o

tipo de filtração mais adequada. Assim para os cristais serem secos sem

correr o risco da sua decomposição devem ser secos com papel de filtro.

A lavagem dos cristais permite que estes fiquem com um grau de

pureza maior e na parte inicial da atividade os cristais do sulfato de cobre

(II) penta hidratado são reduzidos a pó, para facilitar a sua dissolução,

aumentando a superfície de contacto entre soluto e solvente.

Pode-se, também, concluir que a reação para a produção do sulfato

de tetraminocobre (II) mono hidratado é uma reação completa e

irreversível, pois, para além de haver o esgotamento de um dos reagentes

para a produção dos produtos, estes reagindo entre si não formavam os

reagentes. Assim, houve um reagente limitante e outro em excesso. Através

de cálculos verificou-se que o reagente limitante era o amoníaco e o

reagente em excesso era o sulfato de cobre (II) penta hidratado.

Por fim, a atividade não foi um sucesso, visto que os cristais não se

formaram. Como a atividade não teve êxito, pela não formação de cristais, a

massa obtida para efetuar o rendimento da reação foi a da “pasta” que se

obteve depois da atividade (apresentada nos resultados). Por isso, o

rendimento foi muito superior a 100%. Para evitar o ocorrido, deveria ter-se

adicionado mais quantidade de amoníaco concentrado.

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Bibliografia BELLO, Adelaide; CALDEIRA, Helena (2012).Ontem e Hoje, Física

11ºano,Porto Editora.

BELLO, Adelaide; CALDEIRA, Helena (2012).Ontem e Hoje, Física 11ºano.

Caderno de Atividades, Porto Editora.

FarmPedia, Técnicas de Filtração,

http://www.oocities.org/br/fabiopacheco/opif_filtrtecn.htm , consultado a

29 de janeiro de 2013.

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