Relatório 8 Molibdato de Sódio como Precursor na Síntese de Molibdatos de Metais de Transição

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
	
QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL II
MANAUS - AM
 2017
	
	UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
MOLIBDATO DE SÓDIO COMO PRECURSOR NA SÍNTESE DE MOLIBDATO DE MATERIAIS
Prof. Dr. Marlon Silva
Nathalia Karina Penalber Bravos - 21455428
Ana Tayná Chaves Aguiar - 21350971
MANAUS - AM
2017
SUMÁRIO
1.	Introdução	4
2.	Objetivos	5
2.1 Objetivo Geral.	5
2.2 Objetivos Específicos.	5
3.	Materiais e Métodos	6
3.1 Materiais	6
3.2 Reagentes e Indicadores	6
4.	Procedimento Experimental	7
5.	Resultado e Discussão	8
6.	Conclusão	12
7.	Bibliografia	13
INTRODUÇÃO 
 O molibdênio é um elemento químico de símbolo Mo e número atômico 42. Minerais de Molibdênio são conhecidos ao longo da história, mas o elemento só foi descoberto em 1778 por Carl Wilhelm Scheele e foi isolado pela primeira vez em 1781 por Peter Jacob Hjelm. O Molibdênio não é encontrado naturalmente como um metal livre na Terra, mas em vários estados de oxidação em minerais. O elemento livre, que é um metal de cor prateada, tem o sexto maior ponto de fusão de todos os elementos conhecidos. Forma prontamente ligas estáveis e duras com o carbono, e por esta razão a maior parte da produção mundial do elemento é na fabricação do aço, incluindo ligas resistentes e superligas.
A maioria dos compostos tem baixa solubilidade em água, porém o íon molibdato MoO2−4 e é formado quando minerais contendo Molibdênio entram em contato com o oxigênio e água. Industrialmente, compostos químicos de molibdênio, são usados em aplicações em alta temperatura e pressão, como pigmentos e catalisadores. 
Os ânions MoO2−4 têm a geometria tetraédrica e pertencem ao grupo de simetria pontual Td, onde os quatro átomos de oxigênio encontram-se nos vértices dos tetraedros e o molibdênio nos seus centros. No caso dos molibdatos e vanadatos existem algumas estruturas que são formadas por uma rede de poliedros (tetraedros e/ou octaedros) ligados através de seus vértices. Os átomos de oxigênio localizados nos vértices formam uma ligação M−O−M (metal-oxigênio-metal) resultando em estruturas abertas (PINTO, 2013).
O estudo e o desenvolvimento de determinados materiais semicondutores, com propriedades ópticas ativas como, por exemplo, propriedades fotoluminescentes, propriedades fotocatalíticas, eletroluminescência, propriedades ópticas não lineares vem sendo estudado diariamente pela comunidade científica. Os molibdatos (MoO42-) e os tungstatos (WO42-), em especial o tungstato de cálcio (CaWO4), são exemplos desses materiais. Esses materiais inorgânicos fotoluminescentes têm aplicações tecnológicas em quase todos os dispositivos que possa a vir produzir luz artificial e em processos catalíticos. Dentre essas aplicações podem-se destacar as seguintes: produção de lasers de estado sólido, produção de diodos emissores de luz (LEDs) e a sua utilização em processos fotocatalíticos heterogêneos para fotodegradação de corantes (VIEIRA, et.al. 2013).
OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral.
Observar a reação de troca iônica entre o íon molibdato e metais de transição e analisar o grau de hiidratação dos sólidos formados.
2.2 Objetivos Específicos.
Investigar processos de troca iônica;
Preparar molibdatos de metais de transição a partir dos molibdatos de sódio e de amônio;
Investigar a cinética do processo de troca iônica.
MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Materiais 
Balança semianalítica;
Béqueres de 250mL;
Espátulas;
Bastões de vidro;
Papéis filtro.
3.2 Reagentes e Indicadores
	Molibdato de Sódio Na2MoO4;
	
	Cloreto de Cobalto – CoCl2;
	Molibdato de Amônio (NH4)6Mo7O24;
	
	Cloreto de Níquel – NiCl2;
	Cloreto de Cobre – CuCl2
	
	Cloreto de Manganês – MnCl2;
	Cloreto de Ferro – FeCl3
	
	Cloreto de Cromo – CrCl3;
Água destilada.
	
	
	
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
A primeira etapa da prática foi feita utilizando molibdato de sódio (Na2MoO4) e a segunda etapa foi utilizado o molibdato de amônio ((NH4)6Mo7O24).
Primeiramente, foram separados béqueres para serem adicionados 200mL de solução aquosa de cloretos de Fe3+, Cr3+, Cu2+ e Co2+, juntamente com 3g de molibdato de sódio. Os cloretos foram adicionados duas vezes o necessário para promover a troca completa de todos os íons de Na+.
Devido à elevada solubilidade do molibdato de sódio em água, não foi promovida agitação constante e sim agitação mecânica a cada 20min. Após a adição do cloreto metálico, foram observadas mudanças na coloração de cada caso em sua matriz sólida, indicando a formação de novos compostos. A troca iônica pôde ser observada quando o molibdato de amônio foi utilizado. Na etapa usando o molibdato de amônio a troca iônica acontece de forma bastante lenta, devido à cinética das reações.
Posteriormente o procedimento foi repetido utilizando molibdato de amônio.
Por fim, foi determinado o grau de hidratação dos sólidos formados através do aquecimento em estufa seguido de pesagem.
RESULTADO E DISCUSSÃO
A troca iônica, que é explorada no experimento, é observada utilizando-se tanto o molibdato de sódio quanto o molibdato de amônio. A diferença é que o molibdato de amônio é praticamente insolúvel em água, permitindo agitação constante do sistema. Além disso, utilizando-se o molibdato de amônio, a troca iônica acontece de forma bem mais lenta, fato que pode ser explorado a fim de estudar-se a cinética do processo.
Nas tabelas seguintes, é mostrada a mudança na coloração da matriz sólida das soluções, primeiramente adicionando os cloretos apenas em água e posteriormente adicionando os cloretos em uma solução de água mais molibdato (primeiro de sódio e depois de amônio):
	
	Água
	
	Co2+
	Mn2+
	Cu2+
	Fe3+
	Cr3+
	Ni2+
	Cor
	vermelho-claro
	transparente
	verde-claro
	laranja
	verde-escuro
	verde-claro
	
	
	
	
	
	
	
	
	Água + Molibdato de sódio (com agitação a cada 20min)
	
	Co2+
	Mn2+
	Cu2+
	Fe3+
	Cr3+
	Ni2+
	Cor (0min)
	rosa-escuro
	branco 
	verde-claro
	amarelo-castanho
	verde-escuro
	verde-claro
	
	
	
	
	
	
	
	Cor (20min)
	violeta
	branco 
	verde-claro
	castanho-claro
	verde-escuro
	verde-claro
	
	
	
	
	
	
	
	Cor (40min)
	violeta
	branco leitoso
	verde-claro
	castanho-claro
	verde-escuro
	verde-claro
	
	
	
	
	
	
	
	Cor (60min)
	violeta
	branco leitoso
	verde-claro
	castanho-claro
	verde-escuro
	verde-claro
	
	
	
	
	
	
	
Tabela 1. Cloretos adicionados em água e posteriormente em água mais molibdato de sódio.
Reações:
CoCl2 + Na2MoO4 CoMoO4 + 2NaCl
MnCl2 + Na2MoO4 MnMoO4 + 2NaCl
CuCl2 + Na2MoO4 CuMoO4 + 2NaCl
2FeCl3 + 3Na2MoO4 Fe2(MoO4)3 + 6NaCl
2CrCl3 + 3Na2MoO4  Cr2(MoO4)3 + 6NaCl
NiCl2 + Na2MoO4 NiMoO4 + 2NaCl
	
	Água
	
	Co2+
	Mn2+
	Cu2+
	Fe3+
	Cr2+
	Ni2+
	Cor
	vermelho-claro
	transparente
	verde-claro
	laranja
	verde-escuro
	verde-claro
	
	
	
	
	
	
	
	
	Água + Molibdato de amônio (com agitação constante)
	
	Co2+
	Mn2+
	Cu2+
	Fe3+
	Cr2+
	Ni2+
	Cor
	vermelho-escuro
	amarelo
	azul-claro
	amarelo
	verde-claro
	verde-claro
	
	
	
	
	
	
	
Tabela 2: Cloretos adicionados em água e posteriormente em água mais molibdato de amônio.
Reações:
3CoCl2 + (NH4)6Mo7O24  Co3Mo7O24 + 6(NH4)Cl 
3MnCl2 + (NH4)6Mo7O24  Mn3Mo7O24 + 6(NH4)Cl 
3CuCl2 + (NH4)6Mo7O24  Cu3Mo7O24 + 6(NH4)Cl 
2FeCl3 + (NH4)6Mo7O24  Fe2Mo7O24 + 6(NH4)Cl
2CuCl2 + (NH4)6Mo7O24  Cu2Mo7O24 + 6(NH4)Cl 
3NiCl2 + (NH4)6Mo7O24  Ni3Mo7O24 + 6(NH4)Cl 
 O grau de hidratação dos molibdatos pode ser determinado obtendo-se suas respectivas curvas termogravimétricas, mostradas abaixo:
Gráfico 1.Curvas termogravimétricas do Molibdato de Sódio com metais de transição.
	
	Molibdato de sódio
	Tempertatura (ºC)
	Co2+(g)
	Mn2+(g)
	Cu2+(g)
	Fe3+(g)
	25
	1,418
	9,846
	6,786
	5,04
	60
	0,994
	9,579
	6,361
	4,579
	65
	0,688
	9,163
	6,083
	3,498
	70
	0,418
	8,615
	4,926
	3,104
Tabela 3. Massa dos compostos nas temperaturas indicadas.
Gráfico 2. Curvas termogravimétricas do Molibdato de Amônio com metais de transição.
	 
	Molibdato de amônio
	Tempertatura (ºC)
	Cu2+ (g)
	Fe3+ (g)
	25
	9,172
	5,305
	60
	7,627
	2,783
	65
	5,724
	2,247
	70
	5,304
	1,875
Tabela 4. Massa dos compostos nas temperaturas indicadas.
QUESTIONÁRIO
O que é cinética química e quais fatores a influenciam?
A cinética química é a ciência que investiga como diferentes condições experimentais podem interferir na velocidade de uma reação química e também revela informações de rendimento sobre o mecanismo de reação e estados de transição, assim como a construção de modelos matemáticos que possam descrever as características de uma reação química.
A velocidade da reação está relacionada com as natureza dos reagentes e seu estado físico, o fato dos reagentes estarem ou não em solução e suas concentrações, a temperatura, a superfície de contato, a pressão, a presença de catalisadores e dos produtos de reação.
Por que para ocorrer a completa troca de todos os íons Na+ utiliza-se de uma quantidade duas vezes maior de cloreto?
O excesso de íons cloreto assegura que haja uma precipitação mais completa dos cloretos, devido à redução de suas solubilidades pelo efeito do íon comum. Assim, a determinação da lei de velocidade pode ser simplificada pelo método do isolamento, onde as concentrações de todos os reagentes (cloretos), exceto a de um deles (molibdato), estão em grande excesso. Ou seja, se a concentração de B for muito grande, então pode-se considerar esta concentração como constante durante toda a reação.
Obtenha as respectivas curvas termogravimétricas dos molibdatos de metais de transição do experimento.
(As curvas gravimétricas encontram-se expostas na seção: Resultados e Discussão).
Equacione as reações ocorridas e dê exemplos por meio de teoria ou equações químicas de obtenção de molibdatos de metais de transição com relevância tecnológica.
(As reações equacionadas encontram-se na seção: Resultados e Discussão).
CONCLUSÃO
Com a prática foi possível observar as características das soluções de molibdato de amônio e sódio com metais de transição, tornando possível, com as soluções que apresentaram precipitados sólidos, determinar a capacidade de hidratação dos compostos a partir da análise de suas curvas gravimétricas e assim fazer possível a análise da cinética das reações.
 
BIBLIOGRAFIA 
1. PINTO, Raffael Costa de Figueiredo Caracterização das Propriedades Estruturais de Molibdatos e Óxidos Nanoestruturados Através de Espectroscopia Raman / Raffael Costa de Figueiredo Pinto - Fortaleza: [s.n], 2013.
2. VIEIRA, E. G.; SOUSA, P. A. A.; MATOS, J. M. E.; SANTOS, M. R. M. C. Síntese pelo método da coprecipitação e caracterização estrutural do tungstato de cálcio com estrutura tipo scheelita. Piauí, Teresina. 2013.
3. SHRIVER, DUWARD; ATKINS, PETER. Química inorgânica - 4ª edição. Porto Alegre, Bookman, 2008.
4. https://crispassinato.files.wordpress.com/2016/03/praticas-de-quimica-inorganica-robson-fernandes-de-farias.pdf (Acessado em: 15 de Fevereiro de 2017, as 15:20).