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Escola Básica e Secundária Padre Manuel Álvares 11/04/2016
Física e Química A
Síntese do sulfato de tetra-aminocobre (II)
mono-hidratado
Trabalho elaborado por:
Alexandre Faria11ºD
JoaquimAraújo11ºD
RodrigoMiguel 11ºD
2
1 Índice
2 Introdução....................................................................................................................3
3 Planeamento e Execução...............................................................................................4
3.1 Medidas de segurança...........................................................................................4
3.2 1ª Parte ................................................................................................................4
3.2.1 Material:........................................................................................................4
3.2.2 Reagentes:.....................................................................................................4
3.2.3 Procedimento:...............................................................................................4
3.3 2ªParte (16/03/2016).............................................................................................5
3.3.1 Material:........................................................................................................5
3.3.2 Procedimento:...............................................................................................5
4 Cálculos........................................................................................................................6
5 Críticas.........................................................................................................................8
6 Bibliografia...................................................................................................................9
3
2 INTRODUÇÃO
Como sabemos, os materiais que usamos no nosso dia-a-dia obtêm-se através
de reações químicas. Estas consistem na alteração das propriedades físicas e
químicas das substâncias que vão interagir originando novas substâncias às quais
damos o nome de produtos de reação.
Nas aulas, estudamos que os produtos de reação podem ser através de reações
de síntese ou reações de análise. Nas primeiras, há união de dois ou mais
reagentes para se formar um produto de reação. Nas segundas a partir de um
reagente formam-se dois ou mais produtos.
O sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado, 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 são quando os reagentes são substâncias compostas, como é o caso da
síntese do sulfato tetraminocobre (II) mono-hidratado:
CuSO4.5H2O (aq) + 4NH3 (aq) → [Cu(NH3)4]SO4.H2O (aq) + 4H2O (l)
A cristalização é um processo normalmente utilizado para a purificação de
substâncias sólidas e a separação de compostos que só se podem dissolver a
quente. Este processo envolve fases como a preparação da solução, o
arrefecimento, a filtração a vácuo, a lavagem dos cristais e por fim a secagem. Na
cristalização, os cristais são formados porque a substância se alia a algumas
moléculas de água. É por esta razão que depois da cristalização a substância se
encontra purificada em quase toda a totalidade.
Para a realização desta atividade foi importante relacionarmos a matéria que
abordamos em aulas anteriores pois alguns dos conceitos necessários para
realizarmos os cálculos já conhecemos, por exemplo: a estequiometria, a
quantidade química (n), o rendimento e a identificação do reagente limitante.
Por diversas razões podemos concluir que o rendimento de uma reação
química nunca irá ser 100%, embora se possa aproximar deste valor no caso das
reacções completas.
A quantidade química é um valor que permite calcular a quantidade de matéria
presente na reação. Esse valor é medido em unidades de mole (mol). E pode ser
calculada usando a expressão que se segue:
n = m/M
Ao finalizar a experiência, calcular-se-á o rendimento da reação de acordo com
a seguinte expressão:
n = quantidade produto obtido / quantidade prevista pela equação x 100%
4
3 PLANEAMENTO E EXECUÇÃO
3.1 MEDIDAS DE SEGURANÇA
 Reagentes corrosivos, tóxicos e incendiários;
 Utilização de luvas;
 Utilização da hotte.
3.2 1ª PARTE
3.2.1 Material:
 Balança (máx: 200g; desvio: 0,01g);
 Espátula;
 Almofariz;
 Pilão
 2 Vidros de relógio;
 Vareta;
 Proveta 10ml (escala 1:10ml; erro ± 0,15ml);
 Proveta 10ml (erro ± 0,2ml; escala 2:10ml);
 Banho-maria com termóstato;
 Góbele 50ml;
 Góbele 100ml;
 Pinça;
 Toalha;
 Caneta e etiquetas;
 Fita isoladora parafilm.
3.2.2 Reagentes:
 Álcool etílico a 96%;
 Sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO4
.5H2O);
 Amoníaco (NH3) a 25% (m/m).
3.2.3 Procedimento:
1. Pesou-se, com o vidro de relógio, 4,99g do sulfato de cobre penta-hidratado
(CuSO4
.5H20), na balança.
2. Transferiu-se o reagente, com a ajuda da vareta, para o almofariz e com a sua
mão reduziu-se a pó.
3. Mediu-se 7,0ml de água numa proveta de 10ml, e juntou-se com o pó num
góbele de 50ml;
4. Com a pinça, pegou-se no góbele e aqueceu-se a mistura no banho-maria com
o termóstato, e para dissolver mais rápido utilizou-se a vareta;
5. Na hotte, mediu-se 8,0ml de amoníaco na proveta de 10ml e juntou-se a
solução;
5
6. Colocou-se 10ml de álcool etílico no góbele de 100ml e dentro deste colocou-
se o góbele de 50ml com a mistura.
7. Tapou-se com um vidro de relógio o góbele de 100ml e isolou-se com fita
isoladora parafilm.
8. Identificou-se a experiência com uma etiqueta que continha a data e os
nomes.
3.3 2ªPARTE
3.3.1 Material:
 Papel de filtro (m = 0,6678g);
 Balança (máx = 220g; desvio: 0,1g);
 Kitasato;
 Bomba de vácuo;
 Funil de Büchner;
 Proveta de 10ml;
 Vidro de relógio;
 Estufa;
 Cronómetro.
3.3.2 Procedimento:
1. Ligou-se a bomba de vácuo ao kitasato com uma mangueira;
2. Colocou-se o funil de Büchner na abertura do kitasato;
3. Colocou-se o papel de filtro no funil e deitou-se a solução dos cristais;
4. Colocou-se as mãos para haver melhor rendimento do vácuo;
5. Deixou-se durante uns minutos para acabar de filtrar;
6. Colocou-se o papel de filtro com os cristais no vidro de relógio e levou-se à
estufa, aproximadamente 40minutos;
7. Pesou-se os cristais na balança.
6
4 CÁLCULOS
CuSO4
.
5H2O: n = 0,020mol
M(CuSO4.5H2O) = 63,55 + 32,06 + (15,99X4) + (10X1,01) + (5X15,99) = 249,6g/mol
Pela estequiometria da reação
1 mol de CuSO4
.
5H2O — 249,6g
0,020 mol de CuSO4
.
5H2O — m
M =
0,020∗249,6
1
= 4,99g
Amoníaco(NH3) a 25% (m/m)
M(NH3 )= 14,01 + (3x1,01) = 17,03g/mol
Volume =0,8ml
Densidade =0,910g/mol
Ρ =
𝑚
𝑣
<=> 0,910 =
𝑚
8,0
<=> m = 7,28g de NH3
Grau de pureza
%(m/m) =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑢𝑟𝑎
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑥100 <=> 25 =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑢𝑟𝑎
7,28
𝑥 100 <=> massa pura =
25𝑥7,28
100
= 1,82g
M =
𝑚
𝑛
<=> 17,03 =
1,82
𝑛
<=> n = 0,107 mol de NH3
Reagente limitante:
𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜
0,107𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑚𝑜𝑛í𝑎𝑐𝑜
4
;
0,020𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑢𝑆𝑂4.5𝐻2𝑂
1
0,027mol de NH3;0,020mol de CuSO4
.
5H2O
O reagente limitante é oCuSO4
.
5H2Oporque se encontraemmenoresproporções
estequiométricas.
M(Cu(NH3)4SO4
.
H2O)=63,55 + (4x17,03) + 32,06 + (4x15,99) + (2x1,01) + 15,99 = 245,70g/mol
7
Pela estequiometria da reação
1 mol de CuSO4
.
5H2O — 1 mol de Cu(NH3)4SO4
.
H2O
249,6g de CuSO4
.
5H2O — 245,7g de Cu(NH3)4SO4
.
H2O
4,99g de CuSO4
.
5H2O — mteórica
mteórica=
4,99𝑥245,7
249,6
=4,9120g
mobtida de Cu(NH3)4SO4
.
H2O+papelde filtro=2,0774g
mpapel de filtro=0,6678g,logo a mobtida=2,0774-0,6678=1,4096g de Cu(NH3)4SO4
.
H2O
Calcularo rendimento(η)
η=
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑎
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑎
𝑥100 <=> η=
1,4096
4,9120
𝑥100<=> η=28,69%
8
5 CRÍTICAS
O rendimento nunca será de 100%, porque ao realizar os passos para a
concretização da atividade há sempre quantidades mínimas que ficam nos objetos
e/ou materiais utilizados.
Como houve um engano durante o procedimento o sulfato de cobre penta-
hidratado não reagiu com o amoníaco fazendo com que não se criassem os cristais
desejados.
Para melhorar a experiência podia-se utilizar material com maior precisão e com
maiores graus de pureza, pois o sulfato de cobre (II) penta hidratado não estava num bom
estadode conservação.
Também podiamos realizar uma recristalização que poderia ser um fator importante para
o melhoramento do objetivo final da experiência aumentando o grau de pureza e obtendo
cristaismaispuros.
6 CONCLUSÃO
Podemos concluir que esta atividade foi um fracasso, uma vez que o seu
rendimento foi de 27%. Este valor não atinge o 100% devido a perdas físicas, químicas
e também a erros acidentais. Durante a execução da atividade houve uma adição de
álcool no goblé errado, o que levou a não haver cristalização pois não se verificou
tanta reação do amoníaco e do sulfato de cobre (II) penta hidratado.
Apesar de todos os erros que foram indicados e as várias formas que podíamos
utilizar para um melhoramento da experiência, esta correu mal mas obtiveram-se os
respetivos cristais, que por sua vez estavam bem definidos, com a sua cor azul escura e
visíveis a olho nu, que era o objetivo principal da atividade laboratorial.
Ao 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 permitiu obter cristais com grandes dimensões, pois quando uma
substância cristaliza rapidamente são obtidos cristais de dimensões reduzidas. 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.
Podemos também concluir que a reação para a produção do sulfato de
Tetraminocobre (II) mono hidratado é uma reação completa e irreversível pois para
9
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
descobrimos que o reagente limitante era o sulfato de cobre (II) penta hidratado e o
reagente em excesso era o amoníaco.
7 BIBLIOGRAFIA
SIMÕES, Teresa Sobrinho; QUEIRÓS, M. Alexandra; SIMÕES, M. Otilde; 2011.Química em
Contexto 11; PortoEditora; 1ª Edição,Portugal.
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/11_amoniaco_comp_amonio_d.htm

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

  • 1. Escola Básica e Secundária Padre Manuel Álvares 11/04/2016 Física e Química A Síntese do sulfato de tetra-aminocobre (II) mono-hidratado Trabalho elaborado por: Alexandre Faria11ºD JoaquimAraújo11ºD RodrigoMiguel 11ºD
  • 2. 2 1 Índice 2 Introdução....................................................................................................................3 3 Planeamento e Execução...............................................................................................4 3.1 Medidas de segurança...........................................................................................4 3.2 1ª Parte ................................................................................................................4 3.2.1 Material:........................................................................................................4 3.2.2 Reagentes:.....................................................................................................4 3.2.3 Procedimento:...............................................................................................4 3.3 2ªParte (16/03/2016).............................................................................................5 3.3.1 Material:........................................................................................................5 3.3.2 Procedimento:...............................................................................................5 4 Cálculos........................................................................................................................6 5 Críticas.........................................................................................................................8 6 Bibliografia...................................................................................................................9
  • 3. 3 2 INTRODUÇÃO Como sabemos, os materiais que usamos no nosso dia-a-dia obtêm-se através de reações químicas. Estas consistem na alteração das propriedades físicas e químicas das substâncias que vão interagir originando novas substâncias às quais damos o nome de produtos de reação. Nas aulas, estudamos que os produtos de reação podem ser através de reações de síntese ou reações de análise. Nas primeiras, há união de dois ou mais reagentes para se formar um produto de reação. Nas segundas a partir de um reagente formam-se dois ou mais produtos. O sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado, 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 são quando os reagentes são substâncias compostas, como é o caso da síntese do sulfato tetraminocobre (II) mono-hidratado: CuSO4.5H2O (aq) + 4NH3 (aq) → [Cu(NH3)4]SO4.H2O (aq) + 4H2O (l) A cristalização é um processo normalmente utilizado para a purificação de substâncias sólidas e a separação de compostos que só se podem dissolver a quente. Este processo envolve fases como a preparação da solução, o arrefecimento, a filtração a vácuo, a lavagem dos cristais e por fim a secagem. Na cristalização, os cristais são formados porque a substância se alia a algumas moléculas de água. É por esta razão que depois da cristalização a substância se encontra purificada em quase toda a totalidade. Para a realização desta atividade foi importante relacionarmos a matéria que abordamos em aulas anteriores pois alguns dos conceitos necessários para realizarmos os cálculos já conhecemos, por exemplo: a estequiometria, a quantidade química (n), o rendimento e a identificação do reagente limitante. Por diversas razões podemos concluir que o rendimento de uma reação química nunca irá ser 100%, embora se possa aproximar deste valor no caso das reacções completas. A quantidade química é um valor que permite calcular a quantidade de matéria presente na reação. Esse valor é medido em unidades de mole (mol). E pode ser calculada usando a expressão que se segue: n = m/M Ao finalizar a experiência, calcular-se-á o rendimento da reação de acordo com a seguinte expressão: n = quantidade produto obtido / quantidade prevista pela equação x 100%
  • 4. 4 3 PLANEAMENTO E EXECUÇÃO 3.1 MEDIDAS DE SEGURANÇA  Reagentes corrosivos, tóxicos e incendiários;  Utilização de luvas;  Utilização da hotte. 3.2 1ª PARTE 3.2.1 Material:  Balança (máx: 200g; desvio: 0,01g);  Espátula;  Almofariz;  Pilão  2 Vidros de relógio;  Vareta;  Proveta 10ml (escala 1:10ml; erro ± 0,15ml);  Proveta 10ml (erro ± 0,2ml; escala 2:10ml);  Banho-maria com termóstato;  Góbele 50ml;  Góbele 100ml;  Pinça;  Toalha;  Caneta e etiquetas;  Fita isoladora parafilm. 3.2.2 Reagentes:  Álcool etílico a 96%;  Sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO4 .5H2O);  Amoníaco (NH3) a 25% (m/m). 3.2.3 Procedimento: 1. Pesou-se, com o vidro de relógio, 4,99g do sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO4 .5H20), na balança. 2. Transferiu-se o reagente, com a ajuda da vareta, para o almofariz e com a sua mão reduziu-se a pó. 3. Mediu-se 7,0ml de água numa proveta de 10ml, e juntou-se com o pó num góbele de 50ml; 4. Com a pinça, pegou-se no góbele e aqueceu-se a mistura no banho-maria com o termóstato, e para dissolver mais rápido utilizou-se a vareta; 5. Na hotte, mediu-se 8,0ml de amoníaco na proveta de 10ml e juntou-se a solução;
  • 5. 5 6. Colocou-se 10ml de álcool etílico no góbele de 100ml e dentro deste colocou- se o góbele de 50ml com a mistura. 7. Tapou-se com um vidro de relógio o góbele de 100ml e isolou-se com fita isoladora parafilm. 8. Identificou-se a experiência com uma etiqueta que continha a data e os nomes. 3.3 2ªPARTE 3.3.1 Material:  Papel de filtro (m = 0,6678g);  Balança (máx = 220g; desvio: 0,1g);  Kitasato;  Bomba de vácuo;  Funil de Büchner;  Proveta de 10ml;  Vidro de relógio;  Estufa;  Cronómetro. 3.3.2 Procedimento: 1. Ligou-se a bomba de vácuo ao kitasato com uma mangueira; 2. Colocou-se o funil de Büchner na abertura do kitasato; 3. Colocou-se o papel de filtro no funil e deitou-se a solução dos cristais; 4. Colocou-se as mãos para haver melhor rendimento do vácuo; 5. Deixou-se durante uns minutos para acabar de filtrar; 6. Colocou-se o papel de filtro com os cristais no vidro de relógio e levou-se à estufa, aproximadamente 40minutos; 7. Pesou-se os cristais na balança.
  • 6. 6 4 CÁLCULOS CuSO4 . 5H2O: n = 0,020mol M(CuSO4.5H2O) = 63,55 + 32,06 + (15,99X4) + (10X1,01) + (5X15,99) = 249,6g/mol Pela estequiometria da reação 1 mol de CuSO4 . 5H2O — 249,6g 0,020 mol de CuSO4 . 5H2O — m M = 0,020∗249,6 1 = 4,99g Amoníaco(NH3) a 25% (m/m) M(NH3 )= 14,01 + (3x1,01) = 17,03g/mol Volume =0,8ml Densidade =0,910g/mol Ρ = 𝑚 𝑣 <=> 0,910 = 𝑚 8,0 <=> m = 7,28g de NH3 Grau de pureza %(m/m) = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑥100 <=> 25 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑢𝑟𝑎 7,28 𝑥 100 <=> massa pura = 25𝑥7,28 100 = 1,82g M = 𝑚 𝑛 <=> 17,03 = 1,82 𝑛 <=> n = 0,107 mol de NH3 Reagente limitante: 𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 0,107𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑚𝑜𝑛í𝑎𝑐𝑜 4 ; 0,020𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑢𝑆𝑂4.5𝐻2𝑂 1 0,027mol de NH3;0,020mol de CuSO4 . 5H2O O reagente limitante é oCuSO4 . 5H2Oporque se encontraemmenoresproporções estequiométricas. M(Cu(NH3)4SO4 . H2O)=63,55 + (4x17,03) + 32,06 + (4x15,99) + (2x1,01) + 15,99 = 245,70g/mol
  • 7. 7 Pela estequiometria da reação 1 mol de CuSO4 . 5H2O — 1 mol de Cu(NH3)4SO4 . H2O 249,6g de CuSO4 . 5H2O — 245,7g de Cu(NH3)4SO4 . H2O 4,99g de CuSO4 . 5H2O — mteórica mteórica= 4,99𝑥245,7 249,6 =4,9120g mobtida de Cu(NH3)4SO4 . H2O+papelde filtro=2,0774g mpapel de filtro=0,6678g,logo a mobtida=2,0774-0,6678=1,4096g de Cu(NH3)4SO4 . H2O Calcularo rendimento(η) η= 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑥100 <=> η= 1,4096 4,9120 𝑥100<=> η=28,69%
  • 8. 8 5 CRÍTICAS O rendimento nunca será de 100%, porque ao realizar os passos para a concretização da atividade há sempre quantidades mínimas que ficam nos objetos e/ou materiais utilizados. Como houve um engano durante o procedimento o sulfato de cobre penta- hidratado não reagiu com o amoníaco fazendo com que não se criassem os cristais desejados. Para melhorar a experiência podia-se utilizar material com maior precisão e com maiores graus de pureza, pois o sulfato de cobre (II) penta hidratado não estava num bom estadode conservação. Também podiamos realizar uma recristalização que poderia ser um fator importante para o melhoramento do objetivo final da experiência aumentando o grau de pureza e obtendo cristaismaispuros. 6 CONCLUSÃO Podemos concluir que esta atividade foi um fracasso, uma vez que o seu rendimento foi de 27%. Este valor não atinge o 100% devido a perdas físicas, químicas e também a erros acidentais. Durante a execução da atividade houve uma adição de álcool no goblé errado, o que levou a não haver cristalização pois não se verificou tanta reação do amoníaco e do sulfato de cobre (II) penta hidratado. Apesar de todos os erros que foram indicados e as várias formas que podíamos utilizar para um melhoramento da experiência, esta correu mal mas obtiveram-se os respetivos cristais, que por sua vez estavam bem definidos, com a sua cor azul escura e visíveis a olho nu, que era o objetivo principal da atividade laboratorial. Ao 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 permitiu obter cristais com grandes dimensões, pois quando uma substância cristaliza rapidamente são obtidos cristais de dimensões reduzidas. 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. Podemos também concluir que a reação para a produção do sulfato de Tetraminocobre (II) mono hidratado é uma reação completa e irreversível pois para
  • 9. 9 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 descobrimos que o reagente limitante era o sulfato de cobre (II) penta hidratado e o reagente em excesso era o amoníaco. 7 BIBLIOGRAFIA SIMÕES, Teresa Sobrinho; QUEIRÓS, M. Alexandra; SIMÕES, M. Otilde; 2011.Química em Contexto 11; PortoEditora; 1ª Edição,Portugal. http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/11_amoniaco_comp_amonio_d.htm