Síntese do Complexo Sulfato de Tetraamincobre (II) Monohidratado

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CENTRO UNIVERSITÁRIO FAESA 
INSTITUTO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO 
CURSO DE LICENCIATURA E BACHARELADO EM QUÍMICA 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO EXPERIMENTAL DE QUÍMICA INORGÂNICA II 
 
SÍNTESE DO COMPLEXO SULFATO DE TETRAAMINCOBRE (II) 
MONOHIDRATADO 
 
 
 
 
 
 
ALAN REINKE PEREIRA 
CAROLINE DOS SANTOS SILVA 
ISABEL PINTO NASCIMENTO 
MARIANA VIEIRA BISI 
YANDIARA LARISSA NEVES DE BARROS 
 
 
 
 
 
VITÓRIA 
11/2014 
1. INTRODUÇÃO 
 
O sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O), também conhecido por vitríolo 
azul, é o mais importante composto de cobre e é a forma no qual é mais encontrado. 
É geralmente utilizado para demonstrações de reações exotérmicas, 
na hidratação mineral. A forma pentahidratada, que é azul, é aquecida, 
transformando-se em anidro que é cinzento, enquanto a água que estava presente 
no pentahidratado evapora. Quando a água é adicionada ao anidro, este torna a 
forma pentahidratada, recuperando a coloração azul, conhecido como azul cúprico. 
Ele se decompõe antes de liquefazer, perdendo quatro águas de hidratação à 
110 °C a 200 °C, graças ao rompimento das interações de Van der Walls. A 650 °C 
o sulfato de cobre (II) decompõe-se em óxido de cobre(II) (CuO) e trióxido de 
enxofre (SO3). A forma anidra ocorre sob a forma de um mineral raro chamado 
de calcocianita, a forma hidratada ocorre na natureza como calcantita 
(pentahidratado). 
A sua aplicação mais usual é como fungicida na mistura calda bordalesa (mistura 
de sulfato de cobre e leite de cal), usada no combate ao míldio das videiras. Para 
além de fungicida, o sulfato de cobre é também um bactericida e herbicida que se 
adiciona frequentemente à água para evitar o crescimento de microrganismos, 
nomeadamente algas e fungos. É ainda utilizado nas misturas para conservação 
de madeiras de construção, em tinturarias e como produto intermédio em várias 
indústrias. 
 
2. OBJETIVO 
 
Preparo do Sulfato de Cobre (II) Pentahidratado (CuSO4.5H2O) por reação 
direta do óxido cúprico e depois produzir o complexo Sulfato de Tetraamincobre (II) 
Monohidratado, ([Cu(NH3)4(H2O)2]SO4). 
 
3. MATERIAIS E REAGENTES 
 
Materiais: 
• Bacia plástica (ou béquer grande) para banho de gelo; 
• Bureta de 25 (ou 50) mL; 
• Béqueres de 100mL; 
• Funil de büchner; 
• Provetas de 10 a 50mL; 
• Bastão de vidro; 
• Erlenmeyeres de 125mL; 
• Trompa de vácuo. 
 
Reagentes: 
• H2SO4 concentrado; 
• NH4OH concentrado; 
• CuO solido; 
• Etanol absoluto (100%); 
• Éter etílico; 
• Gelo. 
 
4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
4.1. Preparo do CuSO4.5H2O 
 
Preparou-se 50 mL de uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4) a 20% v/v. 
(CUIDADO: Nunca adicione água ao ácido! Faça sempre o contrário; adicione 
ÁCIDO A ÁGUA, aos poucos, com constante agitação constante e resfriamento). 
Colocou-se cerca de 3,0g de óxido de cobre (CuO) num erlenmeyer de 
125mL e acrescentar 10mL de H2SO4 diluído (20% v/v), agitou-se a mistura com 
bastão de vidro e foi deixado reagir por aproximadamente 30 minutos. Se ainda 
persistir algum CuO (preto) sem reagir, acrescente mais um pouco de H2SO4 diluído. 
Se ainda existir algum solido no sistema (CuSO4.5H2O ou CuO), filtre a mistura 
utilizando a trompa de vácuo. 
Acrescentou-se ao sistema um volume de etanol aproximadamente igual ao já 
existente, agitando constantemente com o bastão de vidro. Observou-se, foi anotado 
e explicado o que foi observado. 
Foi filtrado a mistura sob vácuo e secou o composto ao ar. Foi guardado 
metade do produto obtido num frasco pequeno apropriado. Usou-se o restante para 
preparar o Sulfato de Tetraamincobre (II) Monohidratado ([Cu(NH3)4(H2O)2]SO4) na 
segunda parte desta pratica. 
O Sulfato de Cobre (II) Pentahidratado (CuSO4.5H2O) é muito solúvel em 
água. Uma técnica muito utilizada na obtenção de cristais desde sal é conhecida por 
Evaporação Lenta do Solvente. Preparou-se uma solução concentrada do sal em um 
recipiente cobrindo-o com papel alumínio, por exemplo, de forma a permitir que o 
solvente possa evaporar através de orifícios no papel. Cristais de cor azul se 
formaram nas paredes internas do recipiente. Em seguida, foi filtrado a solução ao ar 
para separar os cristais pentahidratados do metal. 
Foi obtido o sulfato de cobre anidro, aquecendo uma amostra solida do 
CuSO4.5H2O. Outra técnica é forçar a precipitação do material pelo uso de 
solventes. 
 
4.2. Preparo do [Cu(NH3)4(H2O)2]SO4 
 
Foi dissolvido o CuSO4.5H2O, preparado na primeira parte do experimento, 
em aproximadamente 15 mL de solução 1:2 de NH4OH e água (10 mL de NH4OH 
concentrado e 20 mL de água), previamente preparada. Resfriou-se a solução obtida 
num banho de gelo e foi adicionado com uma bureta, gota a gota, aproximadamente 
15mL de etanol absoluto, sob agitação constante. Deixou-se o sistema em repouso 
em banho de gelo até próximo do fim da aula e então filtrou-se a mistura, o solido 
obtido foi seco e guardado num frasco apropriado. Foi observado a cor do produto 
obtido. Comparou-se com a cor do CuSO4.5H2O. 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕS 
 
5.1. PREPARO DO CuSO4.5H2O 
 
A princípio, preparou-se a solução de H2SO4 a 20% v/v. Em casos de preparo 
de solução, é indicado que adicione o ácido na água, e nunca o contrário. O calor 
liberado pelo processo de diluição do ácido pode causar espirros se a adição não for 
feita na sequência correta [4]. 
Com a adição de H2SO4 no óxido cúprico, houve formação de um sal 
complexo hidratado, conforme mostra a reação abaixo: 
CuO + H2SO4  CuSO4.5H2O 
A reação ocorre de forma lenta, de modo a aquecer a abertura de amostra a 
fim de acelerar o processo. Nesse caso, quando o sistema é aquecido, há uma 
diferença no coeficiente de solubilidade. Para a maior parte das substâncias, a 
solubilidade aumenta com a temperatura [6], sendo assim, a solubilidade do sulfato 
aumenta. Após a abertura total da amostragem, tem-se o sal complexo 
pentahidratado, solubilizado justamente em água, pois a mesma mantém interações 
intermoleculares com o sal., ou seja, a água tem um conjunto de interações com os 
íons maior do que a atração dos íons entre si [5]. 
Logo em seguida, a mistura recebe o etanol com o propósito de retirar as 
moléculas de água em excesso. A água da mistura passa, então, a ter mais 
interação com o etanol do que com o sal em questão, pela alta polarizabilidade do 
álcool. Após a técnica anterior, o resultado foi filtrado a vácuo para se obter o sólido 
(ver Figura 2) de cor azulada. 
 
Figura 2: Filtração a vácuo de [Cu(H2O)6]SO4. 
Se analisarmos a configuração eletrônica do metal Cobre, teremos: 
29Cu → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 
Lembrando que o cobre blinda1, podemos analisar que o mesmo não tem 
elétron desemparelhado no subnível d, logo, no estado fundamental não apresenta 
coloração. Se aquecermos o [Cu(H2O)6]SO4 iremos perceber que o sólido começa a 
adquirir uma coloração esbranquiçada, por perda de moléculas de água e, quando 
no sólido são introduzidas gotas de água, fora do alcance do fogo, o sólido retorna a 
coloração azulada. 
Conclui-se, assim, que a coloração do sal é dependente da água, em outras 
palavras, do ligante. 
 
5.2. PREPARO DO [Cu(NH3)4(H2O)2]SO4 
Na solução de NH4OH foi, então, inserido o sólido azul formado. A solução 
logo altera a sua coloração de azul claro a azul escuro. Como dito parágrafo 
anterior, a coloração do sal complexo depende do ligante. A alteração de ligantes 
em um complexo chamamos de substituição em solução aquosa, onde substitui-se 
um ligante aqua por outro que necessariamente terá queser mais forte. 
Primeiramente, para obtermos o ligante que irá substituir a água no complexo 
de cobre, foi feita a reação a seguir: 
NH4OH + H2O  NH3 + 2 H2O 
Posteriormente o sal hidratado foi inserido a solução: 
CuSO4.5H2O + 4 NH3  [Cu(NH3)4]SO4.H2O + 4 H2O 
 Se analisarmos a série espectroquímica a seguir, iremos conferir que o ligante 
NH3 é mais forte que H2O, favorecendo assim a reação de substituição do ligante. 
 
I- < Br- < S-2 < SCN- < Cl- < NO2- < N3- < F- < OH- < C2O4-2 < H2O < NCS- < CH3CN < 
py < NH3 < en < bipy < phen < NO-2 < PPh3 < CN- < CO 
 
 
1 Transferência de um elétron do subnível de valência 4s2 para 3d9, atingindo 3d10. 
Sendo assim, quando se adiciona um excesso de NH3 a uma solução aquosa 
de CuSO4, as moléculas de água coordenadas em torno do cátion de cobre são 
substituídas por moléculas de amoníaco, formando-se íons [Cu(NH3)4]2+ [7]. A adição 
de etanol faz com que as moléculas de água em excesso sejam retiradas do 
sistema, formando apenas [Cu(NH3)4]SO4.H2O. 
 
6. CONCLUSÃO 
 
Com o objetivo de produzir o complexo Sulfato de Tetraamincobre (II) 
Monohidratado por reação direta do óxido cúprico, conclui-se que para a realização 
desse experimento, o saber de cada conceito abordado e praticado é de suma 
importância para se obter um resultado satisfatório. Com os conceitos abordados 
nesse experimento como: substituição em solução aquosa, reagentes limitantes e 
reações exotérmicas, conseguimos manipular os reagentes de forma favorável para 
a síntese do complexo requerido. Ainda com o conceito de substituição, é importante 
entender a série espectroquímica para verificar a possibilidade da substituição do 
ligante, e prever o comportamento do complexo. 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] ATIKINS,P;JONES,L. – Princípios de química: Questionando a vida moderna e o 
meio ambiente – 3ª Edição – Porto Alegre:Bookman, 2006. 
 
[2] USBERCO, J. – Química: Volume Único – 8ª Edição – São Paulo: Saraiva, 2010. 
 
[3] FONSECA, M. R. – Química 1: meio ambiente, cidadania, tecnologia – 1ª Edição 
– São Paulo: FTD, 2011. 
 
[4] Influência da concentração na velocidade da reação. Disponível em: 
<http://educar.sc.usp.br/quimapoio/concvel.html> Acesso em: 31 de outubro de 
2014. 
 
[5] Interações Intermoleculares e suas relações com solubilidade. Disponível em: 
<http://web.ccead.puc-
rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_interacoes_intermolecula
res.pdf> Acesso em: 17 de outubro de 2014. 
 
[6] FELTRE, R.; Físico-Química: Volume 2, São Paulo: Moderna, 2004. 
 
[7] HESLOP, R. B.; JONES H.; Química Inorgânica: 2ª edição, Ed. Fundação 
Calouste Gulbenkian; Av. de Berna – Lisboa.