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Relatório da APL 1.2 de Quimica - 11ºano
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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
APL 1.2 – Química | 2
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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