relatorio 3 - síntese da magnetita

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ
DEPARTAMENDO DE CIÊNCIA EXATAS E TECNOLÓGICAS
ENGENHARIA QUÍMICA
EXPERIMENTO 6 – SÍNTESE DA MAGNETITA
CAROLINE DA COSTA PAGANI
(201310339)
ISABELLA PORTO OLIVEIRA
(201311197)
ILHÉUS - BA
2015
CAROLINE DA COSTA PAGANI (201310339)
ISABELLA PORTO OLVEIRA (201311197)
SÍNTESE DA MAGNETITA
Relatório apresentado como parte dos critérios de avaliação da disciplina CET982 – no curso de Engenharia Química - Turma P05. Dia de execução do experimento: 30/04/2015.
Professor: Rodrigo Luis Santos
ILHÉUS - BA
2015
INTRODUÇÃO
O ferro é o segundo metal mais abundante e o quarto elemento da crosta terrestre. Esse metal aparece principalmente sob a forma de óxidos e carbonatos e, menos comumente, como sulfeto. Os óxidos minerais mais importantes são a hematita, Fe2O3, a magnetita, Fe3O4, e a limonita, 2Fe2O3.3H2O. [1]
Os pigmentos magnéticos são substâncias ferromagnéticas em forma de partículas microcristalinas. São componentes essenciais de fitas magnéticas (som e vídeo) e de discos de computadores. Os principais compostos magnéticos usados como pigmentos são a magnetita (Fe3O4), maghemita (γ-Fe2O3), ferro metálico e dióxido de cromo (CrO2).A magnetita (Fe3O4) contêm Fe(II) e Fe(III) na proporção estequiométrica 1:2 e pode ser melhor representada pela fórmula FeIIFeIII2O4. Para sintetizar a magnetita, precisamos de matérias-primas que forneçam Fe(II) (por ex. FeSO4) e Fe(III) (por ex. FeNH4(SO4)2), na proporção estequiométrica 1:2. Em meio básico, precipitam-se simultaneamente os hidróxidos Fe(OH)2 e Fe(OH)3 em estado amorfo, que se transformam espontaneamente em Fe3O4 microcristalino.
Os mais antigos relatos sobre fenômenos magnéticos datam de 900 a.C., quando foram descritas experiências com a “força misteriosa” da magnetita (Fe3O4), o ímã natural. A primeira utilização prática do magnetismo foi a bússola, inventada pelos chineses na dinastia Han, em 200 a.C. e baseada na propriedade segundo a qual uma agulha magnetizada tem de se orientar na direção do campo magnético terrestre. 
Na realidade, qualquer material submetido à ação de um campo magnético interage de alguma maneira com esse campo. Nessas interações, os materiais que são atraídos pelo campo são conhecidos como paramagnéticos. Existem outros, porém, que são levemente repelidos pelo campo, os quais são chamados de diamagnéticos. Sabe-se, por exemplo, que qualquer material que contenha átomos, íons, ou moléculas com elétrons desemparelhados é paramagnético, enquanto os materiais nos quais todos os elétrons estejam emparelhados são diamagnéticos. Sabe-se, ainda, que os momentos magnéticos das espécies químicas que compõem os materiais paramagnéticos se distribuem de forma aleatória. Porém, em certos casos, podem ocorrer distribuições mais ordenadas, gerando os materiais ferromagnéticos e antiferromagnéticos, que, respectivamente, são formas mais intensas e menos intensas de manifestações do paramagnetismo. [2]
OBJETIVOS
Preparação de um composto magnético a partir de reagentes não magnéticos.
MATERIAIS E MÉTODOS
A seguir serão apresentados os materiais e os métodos usados neste experimento.
Materiais
Tubos de ensaio;
Béquer;
Aquecedor;
Imã;
Suporte, funil e papel filtro;
Estufa;
Reagentes
Sulfato Férrico de Amônio hidratado (FeNH4(SO4)2.12H2O);
Sulfato de Ferro II hidratado (FeSO4.7H2O);
Hidróxido de Amônio (NH4OH);
Métodos
Procedimento
Foi preparado um banho-maria com aproximadamente 100 mL de água em um béquer de 200 mL.
Colocado 2 mL em um tubo de ensaio com uma solução de sulfato ferroso de amônia hidratado e nesse mesmo tubo 2 mL da solução de sulfato de ferro II hidratado. Após, adicionar solução de hidróxido de amônio e agite.
Foi colocado o tubo de ensaio para aquecer na água quente por 10 minutos, para testar se o tubo após tirado da água era atraído por um imã.
Foi preparada a filtração do composto com um suporte, funil e um papel de filtro (que foi previamente pesado).
Adicionado 5 mL de água ao tubo e agitado. Após isso se fez a filtração.
Após a filtração foi lavado o composto com 5 mL de álcool etílico.
Colocado o papel de filtro para secar numa estufa por 5 minutos.
Após a secagem foi pesado a massa do conjunto (papel filtro + magnetita).
RESULTADOS E DISCUSSÕES
A magnetita foi formada em duas etapas, e elas estão apresentadas a seguir:
1ª Parte:
É misturado Sulfato Férrico de Amônio e Sulfato Ferroso em meio alcalino (hidróxido de amônio):
FeSO4.7H2O (aq.) + 2 NH4OH (aq.) 4 7H2O (l) 
FeNH4(SO4)2.12H2O(aq.) + 3NH4OH (aq.)
 NH4 (g) + 212H2O 
2ª Parte:
Após a formação de hidróxido de ferro (II) e (III) em estado amorfo, é aquecido e espontaneamente é formado em magnetita. Após levado a estufa, a água é evaporada e sobra apenas a magnetita sólida.
 
	Foi estimada a quantidade consumida de cada reagente, a partir da quantidade de magnetita formada.
Relatório exemplo -> http://www.ebah.com.br/content/ABAAABNaEAC/preparacao-magnetita
	Fazendo a distribuição eletrônica do ferro, poderemos mostrar e explicar as suas propriedades magnéticas. Temos na magnetita o .
A configuração do ferro é mostrada a seguir, e podemos perceber que o orbital 3 é o orbital que não possui todos os elétrons emparelhados. Por possuir elétrons desemparelhados, o ferro é facilmente atraído por um campo magnético.
Fe (Z=26) 1 2 2 3 3 4 3
	
	
	
	
	
3
Feita a configuração do átomo de Fe, vamos retirar dois elétrons do orbital 4s que é o mais energético. Em decorrência da saída desses dois elétrons, a configuração do íon tem agora 24 elétrons, mas ainda possui elétrons desemparelhados que são atraídos por um campo magnético. 
 (Z=24) 1 2 2 3 3 3 
	
	
	
	
	
3
Para formar o íon, o ferro perde três elétrons, sendo dois elétrons retirados do orbital 4s e um elétron de um dos orbitais 3d, resultando na configuração que também possui elétrons desemparelhados. 
 (Z=23) 
	
	
	
	
	
3
O magnetismo do ferro não recebe a classificação de paramagnético ou diamagnético, eles são ferromagnéticos ou antiferromagnéticos por terem distribuições mais ordenadas, gerando os materiais que, respectivamente, são formas mais intensas e menos intensas de manifestações do paramagnetismo.
CONCLUSÃO
Ao fim, sintetizamos -----g de magnetita, onde pelo nosso cálculo teórico, deveríamos ter formado -----g, um erro de ----%. O que podemos afirmar diante desse rendimento é que devido o filtro de papel ter os poros grandes e no momento da filtragem, um pouco do líquido ter passado por atrás do papel filtro, sem ser filtrado e um pouco fora. Também obtivemos perdas na secagem pela estufa, assim eliminamos os vestígios de água, porém algumas partes do papel podem ter queimado o que causou esse resultado, pois a massa do papel filtro+magnetita é a que foi usada para nossos cálculos experimentais. 
Em suma, as reações para a preparação da magnetita foram bem sucedidas. Por meio dos experimentos foi possível efetuar as análises necessárias nas diferentes etapas dos procedimentos. E, através dos resultados obtidos foi possível a resolução do cálculo do rendimento experimental, através do que foi obtido, em relação a massa teórica a ser obtida. Assim, atingindo o objetivo da aula prática.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ATKINS, P. Princípios de química: questionando a vida moderna, o meio ambiente. Reimpressão. Porto Alegre: Bookman, 2002. 914 p. 
[1] Síntese da Magnetita <quimicanova.sbq.org.br/imagebank/pdf/Vol31No2_430_42-ED07001.pdf> Acessado em 21 de maio de 2015.
[2] Propriedades Magnéticas dos átomos< http://www.uft.edu.br/fis/static/pdfs/Arquitetura%20Atomica%20e%20Molecular/Ar_At_A05_JR_WEB_180510.pdf> Acessado em 22 de maio de 2015.