Relatório Aula VII - Preparação e Caracterização de um Composto de Alumínio

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Universidade Estadual de Maringá 
Centro de Ciências Exatas 
Departamento de Química 
 
 
 
 
 
7° Prática 
Preparação e Caracterização de um Composto de Alumínio 
(Exercícios de Aprendizado) 
 
 
 
 
Aluna: Adrielle Ávila – R.A: 109.370 
 
 
 
 
 
 
 
Maringá, abril de 2021 
 1. Introdução 
 O alumínio é um dos elementos metálicos mais abundantes na crosta 
terrestre (8%) e mais utilizado pelo homem, sendo a sua principal fonte de 
extração a bauxita, uma rocha composta pela mistura de óxido de alumínio e 
diversas impurezas. 
 Conhecido desde a antiguidade, por suas diversas utilidades, era usado 
como mordente, ou seja, como fixador de corantes em objetos feitos de ouro. 
Hoje em dia, é sintetizado através do processo de Hall-Héroult, desenvolvido em 
1886, que consiste na eletrólise ígnea de uma mistura de alumina e criolita 
(Al3O3 + Na3AlF6). 
 Mesmo não aparecendo na natureza na sua forma elementar, é 
encontrado na forma de rochas e minerais, como já dito acima. O Brasil constitui 
uma das maiores reservas de bauxita do mundo, sendo também um dos maiores 
produtores desse metal mundialmente. 
 O alumínio possui inúmeras aplicações, como por exemplo, utensílios 
domésticos (talheres, frigideiras, panelas, garrafas térmicas, entre outros), 
equipamentos elétricos, eletrodomésticos, produtos de higiene, cosméticos, 
produtos farmacêuticos, entre outros. 
 Essas diversas aplicações se devem as suas propriedades, é muito 
resistente a corrosão, tem uma baixa densidade (2,7g/cm3), ou seja, é mais leve 
que o aço (7,86g/cm3), é um bom condutor térmico e elétrico, possui boa 
refletividade, o que permite seu uso em luminárias, possui o ponto de fusão de 
660°C e o ponto de ebulição de 2467°C. Além disso, é muito fácil de ser reciclado 
e não perde as suas propriedades no processo. 
 O sulfato de alumínio recebe o nome de alúmen, que o todo sal composto 
por dois sulfatos (ânions) e dois cátions com cargas diferentes. Alguns exemplos 
de alúmen são o de prata e o de potássio. 
 As características principais e gerais destes sais são que eles são 
compostos iônicos, solúveis em água e álcool e são sólidos em temperatura 
ambiente. 
 Com um foco maior no alúmen de potássio (KAl(SO4)2), também 
conhecido como pedra hume, é comumente encontrado em sua forma 
dodecaidratada com 12 moléculas de água. Seus cristais são na forma de 
octaedros regulares com bordas planas, possui um pH que varia de 3 a 5 e funde 
entre 85°C a 90°C. 
 É muito utilizado na purificação de água, curtimento de couro, na produção 
de pão, na indústria de cosméticos como em desodorantes e pós-barbas, e em 
fotografias como endurecedor da gelatina e emulsões. 
 Da mesma forma que o alumínio, também é encontrado na forma de 
rochas e minerais, principalmente em áreas de meteorização e oxidação de 
sulfetos. Não é considerado perigoso, porém pode causar irritações se entrar em 
contato com os olhos. 
 2. Objetivos 
 Os objetivos do experimento consistem na obtenção do alúmen através 
do alumínio sólido e também, a determinação do ponto de fusão do mesmo. 
 3. Procedimento Experimental 
 3.1 Preparação do Composto 
 Para preparar o composto, primeiramente em um béquer foram pesados 
aproximadamente 1,0g de papel alumínio (cortado em pequenos pedaços), em 
seguida adicionou-se 50mL de uma solução de KOH 2,0 mol/L. 
 Dentro da capela, béquer foi aquecido utilizando uma chapa de 
aquecimento em temperatura moderada e tomando cuidado para que a solução 
não entrasse em uma ebulição violenta. Assim que os pedaços de alumínio 
foram consumidos, continuou-se o aquecimento até que só restasse 
aproximadamente 25mL de solução, e deixou-se esfriar até a temperatura 
ambiente. 
 Após isso adicionou-se cerca de 20mL de ácido sulfúrico 9,0 mol/L, gota 
a gota sob agitação constante (colocou-se o béquer sobre um agitador 
magnético com um peixinho dentro, para que a solução ficasse em agitação 
constante). Com a formação de um precipitado, o mesmo foi aquecido para que 
se dissolvesse. Esperou-se até que a solução esfriasse e a mesma foi colocada 
em banho de gelo. Com cristais formados, utilizou-se o funil de Bunchner e papel 
filtro para filtrá-los com uma solução de 20mL de uma mistura etanol/água 
(50/50). Em seguida os cristais foram transferidos para um vidro e relógio, e 
retirou-se uma pequena quantidade que foi colocada em uma estufa a 75°C por 
30 minutos. 
 3.2 Medida do Ponto de Fusão do Composto 
 Depois dos cristais já secos, utilizou-se um almofariz para macerar os 
cristais e deixá-los em um pó de maneira uniforme, depois colocou-se esse pó 
em um tubo capilar com uma das extremidades fechadas para coletar uma 
pequena quantidade do sólido. O mesmo foi acoplado a um termômetro (com o 
auxílio de um anel de borracha) e o conjunto foi inserido dentro do tubo de Thiele 
contendo água suficiente para cobrir o bulbo do termômetro. Foi utilizado um 
suporte universal e garras para fixar o tubo e o termômetro. 
 Por fim, iniciou-se o aquecimento do ‘braço’ do tubo de Thiele, e foi 
anotada a temperatura na qual o sólido se fundiu. 
 4. Resultados e Discussões 
 4.1 Preparação do Composto 
 Ao adicionar a solução de KOH sobre o papel alumínio, depois de um 
certo tempo houve a efervescência, liberação de gás (H2) e solução ficou preta. 
Enquanto o béquer era aquecido o papel alumínio foi consumido. Depois de 
evaporar a água até que restasse cerca de 25mL de solução, a reação 1, mostra 
o que ocorreu: 
2Al + 2KOH + 6H2O  2KAl(OH)4 + 3H2 (1) 
 A reação 1 se dá em duas etapas. Na primeira, o KOH é um catalisador, 
e a na segunda ele reage com o Al(OH)3. 
Al + 3H2O 
𝐾𝑂𝐻
→ Al(OH)3 + 3/2H2 
KOH + Al(OH)3  KAl(OH)4 
 Ao adicionar o H2SO4 no produto formado na reação 1, há a formação de 
um precipitado branco (Al(OH)3), isso ocorre porque quando o KOH é comparado 
com o Al(OH)3, o KOH é uma base mais forte, então o ácido reage primeiramente 
com ele, como mostra a reação 2. 
KAl(OH)4 + ½H2SO4  ½K2SO4 + Al(OH)3 + H2O (2) 
 Ao aquecer novamente a solução até que o precipitado se dissolvesse, o 
H2SO4 reagiu com o Al(OH)3 como mostra a reação 3. 
2Al(OH)3 + 3H2SO4  Al2(SO4)3 + 6H2O (3) 
 E a reação 4 mostra a formação do alúmen. 
KAl(OH)4 + 2H2SO4  KAl(SO4)2 + 4H2O (4) 
 4.2 Medida do Ponto de Fusão do Composto 
 Para determinar o ponto de fusão do composto formado (alúmen), assim 
que o tubo capilar foi colocado dentro do tubo de Thiele contendo água, 
juntamente com o termômetro, começou-se o aquecimento e o sólido atingiu o 
ponto de fusão em 86°C aproximadamente. 
 5. Conclusão 
 Através do experimento todos os objetivos foram alcançados, pois foi 
possível preparar um composto de alumínio (alúmen) e também, determinar o 
ponto de fusão do mesmo utilizando o tubo de Thiele. 
 6. Referências 
 FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. “Alumínio”. Prepara Enem. Disponível 
em: https://www.preparaenem.com/quimica/aluminio.htm Acesso em 30 de abril 
de 2021. 
“Características físicas e químicas”. Associação Brasileira do Alumínio. 
Disponível em: https://abal.org.br/aluminio/caracteristicas-quimicas-e-fisicas/ 
Acesso em 30 de abril de 2021. 
 DIAS, Diogo Lopes. “Alúmen”. Brasil Escola. Disponível em: 
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/alumen.htm Acesso em 30 de abril de 
2021. 
https://www.preparaenem.com/quimica/aluminio.htm
https://abal.org.br/aluminio/caracteristicas-quimicas-e-fisicas/
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/alumen.htm
 Exercícios de Aprendizado 
 1. Descreva o método usado na extração do alumínio (processo Bayer 
seguido de eletrólise ígnea). 
 O alumínio é produzido, basicamente, a partir da bauxita. Trata-se de um 
processo de produção difícil, pois exige muita energia elétrica. A bauxita de cor 
marrom-avermelhada deve sobre um processo de purificação para que se possa 
extrair a alumina (Al2O3) de outras substancias, como por exemplo,o óxido de 
ferro 3 (Fe2O3). Para tanto, utiliza-se o processo Bayer, como mostra o esquema 
abaixo: 
 O estágio inicial, denominado digestão, envolve, num primeiro momento, 
a moagem da bauxita, seguida pela digestão com uma solução cáustica de 
hidróxido de sódio (NaOH), sob temperatura e pressão controladas: 
Al(OH)3(s) + NaOH(aq)  NaAl(OH)4(aq) 
 A clarificação é uma das etapas mais importantes do processo. Nela 
ocorre a separação entre as fases sólidas (resíduo insolúvel) e líquida (licor). Em 
seguida ocorre a etapa de precipitação, quando se dá o esfriamento do licor 
verde: 
NaAl(OH)4(aq)  Al(OH)3(s) + NaOH(aq) 
 A calcinação é a etapa final do processo, quando a alumina é lavada para 
remover qualquer resíduo do licor, passando posteriormente pela secagem. Em 
seguida a alumina é calcinada a, aproximadamente 1000°C, para desidratar os 
cristais e formar cristais de alumina puros, de aspecto arenoso e branco. 
2Al(OH)3(s)  Al2O3(s) + H2O(g) 
 Depois disso a alumina é dissolvida em um banho de criolita fundida e 
fluoreto de alumínio em baixa tensão. A mistura obtida é colocada em uma cuba 
eletrolítica e sofre uma reação de eletrólise (Veja a representação na figura 
abaixo) nessa etapa o dióxido de alumínio é transformado (reduzido) em 
alumínio metálico. 
 
Basicamente a reação que ocorre nesse processo é: 
2Al2O3  4Al + 3O2 
 O oxigênio se combina com o carbono, desprendendo-se na forma de 
dióxido de carbono. O alumínio liquido (Al(l)) se precipita no fundo da cuba 
eletrolítica e, a seguir é transferido para a refusão, onde são produzidos os 
lingotes, as placas e os tartugos. 
Em termos de rendimento, para produzir 1kg de alumínio utiliza-se 2kg de 
alumina 100g de criolita e 10kW de energia elétrica. 
 2. Cite 5 aplicações do alumínio. 
  Na indústria automotiva: o alumínio é o segundo material mais utilizado 
pela indústria automotiva no mundo e está presente em diversos componentes 
utilizados na fabricação de veículos. Com sua leveza e resistência, o alumínio 
faz com que carrocerias pesem 40% menos do que as fabricadas com outros 
materiais. Com veículos mais leves, há menor consumo de combustível e menor 
emissão de gases poluentes. 
  Embalagens: o alumínio é aplicado em embalagens do setor 
farmacêutico, de bebidas, de limpeza, cosméticos e de higiene e produtos 
alimentícios. As embalagens de alumínio, além de leves e práticas, ajudam a 
conservar os alimentos, pois os protegem da ação da luz, da umidade e do ar. 
Além disso, depois de utilizada, podem ser recicladas, contribuindo com a 
sustentabilidade. 
  Bens de consumo: nos bens de consumo o alumínio é utilizado, algumas 
vezes, associado a outros materiais, trazendo modernidade e durabilidade aos 
produtos. Ele está presente nas assadeiras, panelas utensílios domésticos. Com 
a sua ótima condutibilidade térmica, este metal distribui o calor da chama na 
panela de maneira mais uniforme e possibilita um cozimento mais homogêneo 
dos alimentos. Além disso é largamente utilizado em eletroeletrônicos, linha 
branca, móveis, decoração e artigos esportivos. 
  Construção civil: o alumínio é cada vez mais utilizado na construção civil. 
Ele traz beleza e modernidade às construções, além de ser infinitamente 
reciclável. A procura por construções sustentáveis faz com que o material seja 
ideal para essa aplicação. Está presente em produtos como esquadrias de 
alumínio, painéis de revestimento, fachadas envidraçadas, box e utensílios para 
construção. 
 3. O que são alúmens (ou alúme)? 
 Alúmen é um tipo de sal que apresenta na sua composição dois sulfatos, 
que contêm cátions de cargas diferentes, e 24 moléculas de água. Denomina-se 
de alúmen todo sal inorgânico que apresenta sua constituição representada pela 
seguinte fórmula geral: 
X2SO4.Y2(SO4)3.24H2O 
 A partir dessa formula geral, podemos concluir que todo alúmen 
apresenta: 
 Presença de dois ânions sulfato (SO4); 
 Presença de um metal cujo NOX e +1 (X), ou seja, um cátion 
monovalente; 
 Presença de um metal cujo NOX +3 (Y), ou seja, um cátion trivalente; 
 Presença de 24 moléculas de água. 
4. Cite aplicações do alúmen. 
O alúmen encontra aplicação como um mordente (substância associada 
ao tingimento com a função específica de manter a durabilidade da cor), na 
preparação de lacas para aderir ao papel artesanal e na clarificação de líquidos 
turvos (como agente floculante). É aplicado também em fotografia, como 
endurecedor da gelatina e emulsões. Além disso, é comumente utilizado em 
purificação de água, no curtimento de couros, na fabricação de têxteis à prova 
de fogo. E também é tradicionalmente empregado como desodorante e nos 
cuidados pós barba, por ser um adstringente e hemostático tópico. 
5. Quando se adiciona pouco H2SO4 (reação 2) forma-se o hidróxido de 
alumínio e o sulfato de potássio ao invés de hidróxido de potássio e um sal de 
alumínio. 
Isso ocorre porque quando o KOH é comparado com o Al(OH)3, o KOH é 
uma base mais forte, então o ácido reage primeiramente com ele, como mostra 
a reação abaixo 
KAl(OH)4 + ½H2SO4  ½K2SO4 + Al(OH)3 + H2O 
6. Quando se inicia a acidificação da solução forma-se um sólido branco, 
que após total diluição do ácido e aquecimento se desfaz. Que sólido é esse? 
Porque é necessário haver um excesso de ácido. 
O sólido branco é o hidróxido de alumínio que é insolúvel em água. E é 
necessário haver um excesso de ácido, pois como foi dito na questão anterior o 
ácido reage primeiramente com o KOH, e se não houver esse excesso, depois 
não ‘sobra’ ácido para reagir com o hidróxido de alumínio, a fim de formar o 
sulfato de alumínio, como mostram as reações (2), (3) e (4) desta prática. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Tingimento
https://pt.wikipedia.org/wiki/Cor