RELATÓRIO INORGEXP - ROTA DO CARBONATO - SÍNTESE CuBr2

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ROTA DO CARBONATO 
Síntese de CuBr2 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno: Gabriel Delier Santos da Silva 
DRE: 118050890 
Aluna: Larissa de Oliveira Augusto 
DRE: 118032923 
Disciplina: Química inorgânica Experimental 1 
Professores: Marta Eloisa Medeiros 
Thiago Custodio dos Santos 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro, Outubro, 2022 
1. OBJETIVO 
Sintetizar brometo de cobre (II), CuBr2, a partir da rota do carbonato. 
 
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
A metodologia de síntese adotada foi proposta por Cheeran (1998) [1]. Foram preparadas 
soluções saturadas de sulfato de cobre (CuSO4) e carbonato de sódio (Na2CO3), pesando-
se 7,15 g do sal pentahidratado e 3,03g do sal anidro, respectivamente. Ao béquer 
contendo a solução de carbonato de sódio gotejou-se lentamente a solução de sulfato de 
cobre, sob constante agitação mecânica. A mistura foi então filtrada à vácuo, verificando 
a presença de sulfato (SO4
2-) nas águas de lavagem utilizando uma solução de BaCl2. 
Após não se observar mais a presença de sulfato, o sólido foi transferido para um béquer 
e deixado sob aquecimento brando para secagem. 
Após a secagem, a quantidade de sólido foi pesada, transferida para um béquer de 100 
mL e ressuspendida em 10,0 mL de água destilada. A esta mistura, foram adicionados 3,0 
mL de ácido bromídrico (HBr) concentrado. A mistura resultante foi aquecida até 
evaporação completa do líquido. O béquer contendo o sólido foi arrefecido e adicionou-
se uma quantidade de éter etílico suficiente para filtração à vácuo do sólido. O sólido foi 
deixado em dessecador para secagem e pesado. 
Amostras de todos os sólidos (precursores, intermediários e produtos finais) foram 
analisadas por infravermelho (IV). Ao produto final também foram realizados testes de 
solubilidade, à temperatura ambiente, em três solventes: água, etanol e acetona. 
 
3. ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS 
A rota do carbonato baseia-se em uma reação de neutralização. Nesta rota, reage-se um 
sal do metal de interesse Mx+ com um sal fonte de carbonato (CO3
2-), com a finalidade de 
formar uma espécie intermediária insolúvel, ou de baixa solubilidade, do tipo M(CO3)x. 
Em seguida, é realizada a reação entre este intermediário e um ácido HA, promovendo a 
reação de neutralização e consequente precipitação do sal de interesse MAx. 
As reações de síntese de CuBr2 são apresentadas abaixo. 
CuSO4(aq) + Na2CO3(aq) → CuCO3(s) + Na2SO4(aq) (1) 
CuCO3(s) + 2 HBr → CuBr2(s) + CO2(g) + H2O(l) (2) 
De acordo com a metodologia utilizada [1], para se obter 1,6 g de carbonato de cobre (II), 
3,8 g e 2,0 g de carbonato de sódio e sulfato de cobre pentaidratado, respectivamente, 
deveriam ser pesadas. Para obtenção de 2 g de produto final, seriam necessários obter 1,1 
g de intermediário, e para tal, 2,23 g e 0,95 g de sulfato de cobre pentaidratado e carbonato 
de sódio, respectivamente (fluxograma 1 e 2). 
 
 
2,0 g 
: 223,35 g/mol 
 8,95 x 10-3 
mols 
8,95 x 10-3 
mols 
0,018 mols 
1,45 g 
x 80,91 g/mol 
 1,0 mL 
x 123,55 g/mol 
 : 1,49 g/cm-3 
1,10 g 
8,95 x 10-3 
mols 
8,95 x 10-3 
mols 
8,95 x 10-3 
mols 
x 249,68 g/mol 
 
x 105,99 g/mol 
 
2,23 g 0,95 g 
1,6 g 
(Cheeran, 1998) 
2,0 g 
(Cheeran, 1998) 
3,8 g 
(Cheeran, 1998) 
3,0 g 
(Neste trabalho) 
3,02 g 
(Neste trabalho) 
7,13 g 
(Neste trabalho) 
CuCO3(s) + 2 HBr → CuBr2(s) + CO2(g) + H2O(l) 
 
 
 
 
 
 
(Fluxograma 1) 
 
CuSO4(aq) + Na2CO3(aq) → CuCO3(s) + Na2SO4(aq) 
 
 
 
 
(Fluxograma 2) 
Prevendo perdas durante toda a síntese, as massas de reagentes a serem utilizadas foram 
recalculadas, levando-se em conta as relações mássicas utilizadas por Cheeran, com o 
intuito de obter 3,0 g de intermediário. Consequentemente, a massa de produto final 
obtida seria de 5,4 g (para 100% de rendimento), e as massas a serem pesadas de reagentes 
seriam de 3,025 g e 7,125 g para o carbonato de sódio e sulfato de cobre pentahidratado, 
respectivamente (Fluxograma 3) 
CuSO4(aq) + Na2CO3(aq) → CuCO3(s) + Na2SO4(aq) 
 
 
 
 
(Fluxograma 3) 
As quantidades mássicas estequiométricas para cada um dos reagentes para geração do 
carbonato de cobre (II) são de 3,02 g e 7,13 g para o carbonato de sódio e sulfato de cobre 
pentahidratado, respectivamente. Estas quantidades foram calculadas levando-se em 
conta a obtenção do CuCO3. Entretanto, outras duas espécies de carbonato básico são 
passíveis de serem formadas: Cu2(OH)2(CO3) e Cu3(OH)2(CO3)2. 
Durante o procedimento de síntese, alíquotas dos reagentes, intermediários e do produto 
foram enviadas para análise por espectroscopia de infravermelho. O objetivo é identificar, 
especialmente no composto intermediário e no produto, a presença de picos que indiquem 
a formação da ligação química de interesse ou, ainda, a ausência de picos mais intensos 
no intervalo 4000 a 400 cm-1 em que a espectroscopia foi realizada. Isso também pode 
ser interpretado como um indício da formação da ligação de interesse caso a deformação 
da ligação apenas possa ser identificada em faixas inferiores a 400 cm-1. 
Dito isso, os primeiros espectros a serem analisados são referentes aos reagentes CuSO4 
e Na2CO3, cujos resultados estão representados pelas Figura 1 e Figura 2, 
respectivamente. 
Figura 1. Espectroscopia de Infra-Vermelho do sulfato de cobre II pentahidratado, 
CuSO4 • 5H2O 
O resultado da espectroscopia apresentado pela Figura 1 mostra quatro bandas intensas 
em cm-1, 3354.35, 1673.32, 1092,72 e 619.18. A banda na faixa dos 3300 cm-1 apresenta 
um aspecto arredondado bastante característico de presença de ligações de hidrogênio nas 
ligações O-H. O sal utilizado como reagente é um sal pentahidratado, portanto, há água 
em sua composição. Isso corrobora a presença de uma banda com aspecto arredondado 
na faixa de 3300 cm-1. [2] 
Com relação às outras bandas com picos mais intensos, destacam-se as bandas que 
caracterizam estiramento da ligação S-O do íon sulfato e do composto formado pelo 
sulfato e metal. Além disso, é possível identificar bandas que indicam deformação na 
ligação OSO, frequência característica de um metal complexado com o sulfato. [3] 
De acordo com as informações tabeladas em Nakamoto (2006) [3], as faixas aproximadas 
de estiramento (ν) para o íon sulfato são: 
ν3(SO): 1200 – 1100 cm
-1 
ν4(SO): 680 – 600 cm
-1 
Ainda de acordo com a mesma referência, as faixas aproximadas de estiramento (ν) e 
deformação (δd) características de metal ligado a sulfato são: 
ν(SO): 1180 – 950 cm-1 
δd(OSO): 650 – 520 cm
-1 e 475 – 420 cm-1 
Esses valores explicitados em Nakamoto (2006) vão ao encontro dos observados na 
espectroscopia da Figura 1, sendo as faixas próximas a 1100 cm-1 correspondendo 
simultaneamente ao estiramento da ligação S-O do íon sulfato e ao metal complexado. 
Além disso, os valores próximos da faixa de 600 cm-1 indicam também um estiramento 
além de uma deformação, bem como a banda de 440.75 cm-1, também indicando 
deformação da ligação OSO da molécula complexada. 
Além dessas bandas, outra banda intensa em 1673,32 cm-1, correspondentes ao 
estiramento angular da água também é identificada. 
Figura 2. Espectroscopia de Infra-Vermelho do carbonato de sódio anidro, Na2CO3 
O resultado da espectroscopia apresentado pela Figura 2 mostra dois picos intensos de 
valor de número de onda, em cm-1, de 1446.67 e 865.11. As bandas com os valores de 
3410.29 e 2984.01 cm-1 apresentam um aspecto arredondado semelhante à presença 
ligações de OH, podendo indicar que o sal utilizado, apesar de ser anidro, apresenta 
umidade. Considera-se essa hipótese devido à elevada higroscopicidade do sal [5] e o uso 
contínuo do reagente e consequentes aberturas do frasco podem ter levado ao acúmulo de 
umidade. 
Figura 3. Espectroscopia de Infra-Vermelhodo intermediário, CuCO3 
O intermediário CuCO3 apresenta bandas muito semelhantes ao Na2CO3 por ambos 
apresentarem o carbonato como ânion comum. As bandas em comum e que geralmente 
caracterizam presença de íon carbonato na amostra são as bandas múltiplas que variam 
de 1500 a 700 cm-1. Entretanto, bandas inferiores e em torno de 500 cm-1, em relação a 
compostos apresentando íon carbonato, estão relacionadas à vibração do estiramento da 
ligação M-O [3] sendo que os diferentes metais ligados ao oxigênio apresentaram 
vibrações distintas dessa ligação. 
Na Figura 2, é apresentada uma banda de 568.06 cm-1 que, por estar próxima de 500 cm-
1 pode estar relacionada à vibração da ligação Na-O. 
A Figura 3, entretanto, não apresenta bandas próximas ou inferiores a 500 cm-1 
representadas. Como as outras bandas se relacionam com as vibrações e estiramentos do 
próprio ânion carbonato, infere-se que as vibrações da ligação Cu-O são inferiores a 400 
cm-1, o que está fora dos limites da espectroscopia de estudo. 
De acordo com as informações tabeladas em Nakamoto (2006) [2], as faixas aproximadas 
de estiramento (ν) para o íon carbonato são: 
ν3(CO): 1490 – 1410 cm
-1 
ν2(CO): 900 - 810 cm
-1 
ν4(CO): 750 – 690 cm
-1 
Ainda de acordo com a mesma referência, as faixas aproximadas de estiramento (ν), 
deformação (δd) e vibração fora do plano (π), características de metal complexado a 
carbonato são: 
ν(CO): 1610 - 1450 cm-1 
ν(CO): 1390 – 1250 cm-1 
ν(CO): 1100 - 1000 cm-1 
π: 900 - 810 cm-1 
δd(OCO): 800 - 730 cm
-1 
ν (MO): inferior a 500 cm-1 
De todos esses valores tabelados para sólidos que apresentam o carbonato como ânion, 
infere-se que espectroscopia apresentando carbonato na composição apresenta múltiplas 
bandas com faixas próximas, sendo um indicativo da presença de carbonato na amostra. 
 
Figura 4. Espectroscopia de Infra-Vermelho do produto obtido, CuBr2 
Na análise espectroscópica do produto é observada a presença de bandas pouco definidas 
em 3471.05 cm-1 e 1625.10 cm-1, sendo que a banda na faixa dos 3400 indica a presença 
de água no sólido pois em seu aspecto visual, durante a manipulação em ambiente 
laboratorial, o sólido apresentava retenção de umidade rapidamente quando exposto ao 
ar. Isso evidencia um elevado caráter higroscópico do cristal (Figura 5). A segunda banda 
na faixa de 1600, pouco intensa, também foi observada com mais intensidade na 
espectroscopia de um dos reagentes, CuSO4, sendo referente ao estiramento da água. 
 
Figura 5: Fotografia do produto obtido – CuBr2. 
Entretanto, a ausência de mais bandas também é um indicativo de que o produto formado 
foi de fato o CuBr2 pois de acordo com sua simetria C2v [5], o espectro deveria apresentar 
três outras bandas. Ao consultar a literatura [5] verificou-se que as bandas de vibração de 
estiramento da ligação Cu-Br apresentam valores próximos de 250 e 230 cm-1, estando 
fora da faixa do espectro analisado. 
A Figura 6 apresenta fotografias dos ensaios de solubilidade do produto final CuBr2. A 
partir da análise das fotografias, verifica-se que o produto possui alta solubilidade em 
água, como indicado pela literatura [6]. Entretanto, os resultados para os testes de 
solubilidade em etanol e éter dietílico não são comparáveis aos encontrados na literatura, 
solúvel e insolúvel, respectivamente [6]. 
Ao adicionar etanol no tubo de ensaio, a solução formada adquiriu uma coloração escura, 
dificultando a avaliação, apesar de aparentar ser uma solução homogênea. Durante a etapa 
de filtração, ao filtrar o sólido obtido com auxílio de éter dietílico, uma parte significativa 
do sólido passou pelos poros do filtro. Possivelmente, o sólido obtido possui 
granulometria variável, já que uma parte ficou retida e outra não. Estes resultados não 
auxiliam grandemente na caracterização do produto obtido, já que sua avaliação não é 
conclusiva. 
 
 
 
 
 
Figura 6: Ensaios de solubilidade para o produto final; Da esquerda para direita: Teste 
de solubilidade em água; teste de solubilidade em etanol; teste de solubilidade em éter 
dietílico 
A massa obtida de intermediário foi de 2,64 g, fornecendo um rendimento de 88%. Com 
esta massa de intermediário, a massa estequiométrica a ser obtida de produto seriam de 
4,77g. A massa obtida de produto final foi de 2,34 g, fornecendo um rendimento de 49,1 
%. 
% Rendimento CuCO3: 
2,64
3,0
 𝑥 100 = 88,0 % 
% Rendimento CuBr2: 
2,34
4,77
 𝑥 100 = 49,1 % 
 
4. CONCLUSÃO 
Os espectros obtidos para o intermediário e o produto final apresentam evidencias de que 
os produtos de interesse foram sintetizados. Para o produto final, as bandas evidentes são 
referentes a água que o composto absorveu, e como previsto pela literatura, sem nenhuma 
outra banda referente a ligação Cu-Br. Apesar dos resultados favoráveis ao produto de 
interesse, os ensaios de solubilidade não foram conclusivos o suficiente. Apenas o ensaio 
de solubilidade com água apresentou os resultados esperados de acordo com a literatura. 
Os ensaios utilizando etanol e éter dietílico não foram conclusivos, pois apresentaram 
coloração escura dificultando a avaliação. 
 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] Sheeran, D. Copper contente in synthetic copper carbonate: A statistical comparison 
of Experimental and expected Results. Journal of Chemical Education, v 75, n 4 p. 
453 – 456, 1998. 
[2] HOUSECROFT, Catherine E.; SHARPE, Alan G. Quimica Inorgânica. 4ª edição. 
Vol. 1 e 2; Rio de Janeiro: Editora LTC, 2013. 
[3] NAKAMOTO, K. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination 
Compounds. Handbook of Vibrational Spectroscopy. 2006. 
 
[4] ALCÁNTARA-FLORES, José Luis et al. Synthesis and magnetostructural 
properties of two crystalline phases of [CuBr2(sp)] (sp = (-)-sparteine). Journal Of 
Molecular Structure. San Manuel, p. 125-131. fev. 2004. 
 
[5] PATNAIK, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemicals. New York: McGraw-
Hill, 2002. 
 
[6] National Center for Biotechnology Information. PubChem Annotation Record for 
COPPER(II) BROMIDE, Source: Hazardous Substances Data Bank 
(HSDB). https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Copper_II_bromide#section=Sol
ubility. Acessado em: Outubro. 28, 2022.