Relatório GEREXP 13 - Hidratos

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
CURSO QUÍMICA LICENCIATURA 
DISCIPLINA 503-31 QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL 
 
 
 
 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA FÓRMULA DE UM HIDRATO 
 
 
 
Acadêmicos: 
 Alex de Oliveira R.A. 83605 
 Rômulo L. de Araújo R.A. 82193 
 Victória Naomi Yoshida R.A. 82986 
 
Professor: Fábio Vandresen 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARINGÁ 
Junho, 2013 
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SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 3 
1.1. ÁGUA NOS MATERIAIS SÓLIDOS ...................................................................... 3 
1.2. FORMAS DE ÁGUA EM SÓLIDOS ...................................................................... 3 
1.2.1. ÁGUA ESSENCIAL ........................................................................................ 3 
1.2.1.1. ÁGUA DE CONSTITUIÇÃO ........................................................................ 3 
1.2.1.2. ÁGUA DE HIDRATAÇÃO OU DE CRISTALIZAÇÃO .................................. 4 
2. PROCEDIMENTO ................................................................................................ 7 
2.1. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................... 7 
2.2. EXPERIMENTAL .................................................................................................. 7 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................ 8 
4. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 11 
5. REFERÊNCIAS .................................................................................................. 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
1.1. ÁGUA NOS MATERIAIS SÓLIDOS 
 Muitas substâncias sólidas contêm água. Os sólidos podem conter água, seja 
quimicamente ligada ou como um contaminante, vindo da atmosfera ou da solução 
onde ela foi formada. De qualquer forma, a água está presente na composição da 
amostra. Tal composição pode ser afetada pelo tratamento que a substância sofreu 
antes da análise química, pois o teor de água pode variar de acordo com umidade e 
temperatura. 
1.2. FORMAS DE ÁGUA EM SÓLIDOS 
 A diferença entre as várias formas pelas quais a água pode estar associada à 
um sólido é de importância ímpar, visto que não necessariamente ela estará retida 
pela mesma forma de interação. 
 Assim, os materiais sólidos podem conter dois tipos de água: a essencial e a 
não essencial. 
1.2.1. ÁGUA ESSENCIAL 
 Esta é a água que é parte da estrutura molecular ou cristalina de um dos 
componentes dos sólidos, e, por isso, está presente em quantidades 
estequiométricas. Classificam-se em dois tipos a água essencial: 
1.2.1.1. ÁGUA DE CONSTITUIÇÃO 
 Nesta situação, a água não está presente como H2O dita no sólido, mas se 
forma quando ele é degradado pela ação de calor. A relação estequiométrica entre 
hidrogênio e oxigênio, nestes compostos, não precisa ser observada. 
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 Em alguns casos, necessita-se de temperaturas altas para decompor sólidos 
que contêm tal tipo de água. 
Exemplos: 
2 NaHCO3 
300° C→ Na2CO3 + H2O + CO2 
Ca(OH)2 
800° C→ CaO + H2O 
2 Fe(OH)3 
1000° C→ Fe2O3 + 3 H2O 
1.2.1.2. ÁGUA DE HIDRATAÇÃO OU DE CRISTALIZAÇÃO 
 Esse tipo de água participa da estrutura dos cristais, ou seja, é parte 
integrante do retículo cristalino em proporção fixa em relação aos íons presentes. É 
representada na fórmula química e é computada no cálculo do peso molecular. 
 A água está ligada a estes sólidos mediante ligações de coordenação 
covalentes, que são normalmente mais fracas que as eletrostáticas. Por esta razão, 
a água de cristalização é facilmente eliminada destes compostos pela ação do calor. 
A quantidade de água de hidratação (ou de cristalização) num hidrato 
cristalino é uma característica do sólido e sempre se apresenta com estequiometria 
definida. 
Alguns hidratos cristalinos podem perder água de cristalização quando 
mantidos em ambiente completamente seco (fenômeno de eflorescência dos 
cristais), enquanto que, outros podem retirar água de um ambiente úmido (fenômeno 
de deliquescência dos cristais). 
Como exemplos típicos de cristais hidratados citam-se BaCl2.2H2O, 
CuSO4.5H2O, Na2SO4.10H2O, CaSO4.2H2O, CaC2O4.2H2O, etc. 
 A relação entre umidade e o conteúdo de água em um hidratado pode ser 
mostrado em diagramas pressão de vapor da água versus composição do sólido. 
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1.2.2. ÁGUA NÃO ESSENCIAL 
 É a água que não caracteriza uma substância química, sendo retida no sólido 
for forças físicas e, assim, não se apresenta em proporção estequiométrica. 
Classificam-se em três tipos de água não essencial: 
1.2.2.1. ÁGUA DE ADSORÇÃO OU ÁGUA HIGROSCÓPICA 
 É a água retida sobre a superfície dos sólidos, quando estes estão em contato 
com um ambiente úmido. A quantidade de água adsorvida dependerá da 
temperatura e da superfície específica do sólido. Quanto mais finamente dividido 
este se apresentar, maior será a sua área específica exposta ao ambiente e, 
consequentemente, maior será a quantidade de água adsorvida. 
 A extensão da adsorção aumenta com o aumento da pressão de vapor da 
água no ambiente e diminui com o aumento da temperatura. 
Calor + H2O (ads) ↔ H2O (vapor) 
A água adsorvida costuma diminuir com a elevação da temperatura, ela pode 
ser aproximar de zero quando o sólido é aquecido a temperaturas acima de 100°C. 
Os sólidos podem perder ou fixar água de forma relativamente rápida, com o 
estabelecimento da condição de equilíbrio em 5 a 10 minutos. A adsorção envolve 
quantidades de água que importam em apenas alguns décimos de porcentagem da 
massa do sólido. 
 A determinação quantitativa da água adsorvida é feita pelo aquecimento do 
sólido, em estufa, a 105-110°C, até peso constante. Este é um fenômeno geral 
observado em todos os sólidos, em maior ou menor proporção. 
1.2.2.2. ÁGUA DE ABSORÇÃO 
 Esta forma da água corre em muitas substâncias coloidais, tais como amido, 
proteínas, carvão ativo e sílica-gel. Diferentemente do que ocorre com a água de 
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adsorção, a quantidade de água absorvida é elevada nestes sólidos, podendo, em 
alguns casos, atingir 20% (m/m) ou mais do peso total do sólido. 
Por estar retida como uma fase condensada nos interstícios ou capilares do 
coloide, os sólidos que a contêm apresentam-se perfeitamente secos. 
A quantidade de umidade absorvida varia enormemente com a pressão 
parcial da água; contudo, o equilíbrio pode levar dias ou mesmo semanas para se 
estabelecer à temperatura ambiente. A quantidade de água diminui através elevação 
da temperatura, porém um aquecimento a 100°C não garante a sua total remoção. 
Certos materiais retêm sua umidade mesmo com aquecimento a temperaturas até 
200°C ou mais. 
1.2.2.3. ÁGUA OCLUSA 
 A água oclusa é a água que fica dentro das cavidades distribuídas nos sólidos 
cristalinos, sem estar em equilíbrio com o ambiente. Assim, não sofre influências da 
atmosfera. 
O aquecimento do sólido pode a difusão da uidade até a superfície, seguida 
de evaporação. Para que isto ocorra a uma velocidade percebível, necessita-se 
aquecer a substância a mais de 100ºC. 
Durante o aquecimento, a vaporização da água ocluída provoca a ruptura dos 
cristais, fenômeno este chamado de decreptação. 
 Comtais dados, têm-se como objetivo na parte experimental desta aula 
determinar a quantidade de H2O presente no hidrato de CuSO4. 
 
 
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2. PROCEDIMENTO 
2.1. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
●Suporte universal; ● Fósforo; 
● Pinça metálica; ● Balança semi - analítica ; 
● Vidro relógio; ● Sulfato de Cobre hidratado; 
●Água destilada; ●Garra; 
● Triangulo de porcelana; ● Tela de amianto; 
● Anel metálico; ● Bico de Bunsen. 
 
2.2. EXPERIMENTAL 
 
 Em um suporte universal, já fixado com garra e anel metálico possuindo um 
triangulo de porcelana, sobre um bico de Bunsen. Aqueceu-se um cadinho de 
porcelana dentre 3 a 5 minutos para retirar as impurezas, retirou-o com uma pinça 
metálica e deixou-o esfrias sobre uma tela de amianto. 
 Após frio, pesou-se o cadinho, tarou-se, e colocou-se Sulfato de Cobre( 
hidratado, coloração azulada) dentro do mesmo até chegar a mais ou menos 3 
gramas. 
 Aqueceu-se o cadinho com Sulfato de Cobre hidratado, observando a 
coloração, e homogeneizando a amostra contida. Após a coloração modificar-se, 
ficando branca. Retirou-se o cadinho com auxílio de uma pinça metálica, e deixou-se 
esfriar a temperatura ambiente. Pesou-se o conjunto ( cadinho + amostra) e fez- se 
os cálculos para determinação do numero de mols de água do hidrato. 
 
 
 
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3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Para a determinação da quantidade de H2O contidada no hidrato CuSO4 
utilizou-se uma aliquota deste sal, conforme ensaio descorrido no item 2.2. Em 
uma primeira etapa, determinação da massa do hidrato, teve os seguintes valores: 
Massa do cadinho (m1) 25,55g 
Massa do cadinho + massa do hidrato (m2) 28,62g 
Sucessivamente realizou-se o seguinte cálculo para obter o peso da amostra: 
m2 – m1: 3,07g 
Após o aquecimento obteve as seguintes massas: 
Massa do cadinho + massa do Anidro (m3) 27,57g 
E realizando a seguinte subtração m3 – m1, obteve-se a massa do anidro 
CuSO4. 
m3 – m1: 2,02g 
 
Para a determinação da massa H2O que a amostra continha realizou-se mais 
o seguinte cálculo: 
Massa do Hidrato – Massa do Anidro 1,05g 
Os resultados obtidos até este ponto da análise realizada, não teve nehuma 
deformidade do esperado, pois só constituiu em determinação de massa, sendo os 
experimentos predominantementes físicos. Salvo quando aqueceu-se o cadinho com 
Sulfato de Cobre hidratado, sendo esta uma reação endotérmica, pois é necessário 
fornecer energia para a desidratação do hidrato. 
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Através da regra de três simples, realizou-se a converção da massa para Mol: 
159,9g n 18g 
2,02g 1,05g 
n= 4,608622112 
n= 4,60 mols de H2O 
Da mesma forma determinou-se a quantidade de mols presente na amostra 
analisada; 
1 mol de H2O 18g 
X 1,05g 
X= 0,0583 
X= 0,06 mols de H2O 
 
Para determinar-se o erro experimental aplicou-se o cálculo conforme a 
formula abaixo: 
 
 
 
Para calcular o erro desvio experimental desta analise, utilizou-se o numero 
de mols obtido: 4,60 mols para o item experimental e para item teórico utilizou-se 
5,00 mols, sendo este valor utilizado, por causa do valor obtido experimentalmente, 
deduzindo-se, tratar de um sal penta hidratado, onde este valor foi confirmado pelo 
orientador do ensaio analítico. 
 
 
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Posteriormente do resultado obtido, chegou-se a um erro experimental de 8 
%. Sendo este percentagem considerada baixa para erro experimental. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. CONCLUSÃO 
 
Com este experimento, conclui-se que há uma maneira de se determinar a 
quantidade de água presente em um hidrato, neste caso, determinou-se a 
quantidade de água que possuía um hidrato de CuSO4, sendo de 5 mols de água. 
Assim, determinou-se que a amostra utilizada se tratava do Pentahidrato de Sulfato 
de Cobre II, ou ainda, Pentahidrado de Sulfato Cúprico (CuSO4•5H2O). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. REFERÊNCIAS 
 
1 – UEM – CCE – DQI – Apostila de Química Geral Experimental para o curso de 
Bacharelado e Licenciatura em Química, 2013; 
2 – LENZI, E.; FAVERO, L.O.B.; TANAKA, A.S.; VIANA, E.A.; SILVA, M.B. Química 
Geral Experimental. Rio de Janeiro: Freitas Bastos Editora, 2004.; 
3 – BROWN, T.; LEMAY; BURSTEN Química la Ciencia Central. México: Pearson 
Educación, 2004;