Síntese de pigmentos de cobre, malaquita e verdete

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ 
 DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 
 
 
 
 LEONARDO HENRIQUE DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÍNTESE DE PIGMENTOS DE COBRE, MALAQUITA E VERDETE: 
 FAZENDO TINTA TEMPERA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
 2016 
 
 
 LEONARDO HENRIQUE DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÍNTESE DE PIGMENTOS DE COBRE, MALAQUITA E VERDETE: 
FAZENDO TINTA TEMPERA 
 
 
 
 
Trabalho de Experimento Livre entregue na 
disciplina de Prática Laboratorial do Curso de 
Graduação de Química – Licenciatura e 
Bacharelado. 
 
 
 
 Prof. Dr. Flávio Massao Mitsumoto 
 Profa. Dra. Shirley Nakagaki 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
 2016 
 
 
RESUMO 
 
Abordaremos conceitos sobre síntese de compostos inorgânicos, mostrando 
através de um experimento laboratorial o processo de obtenção de pigmentos de 
cobre; malaquite e verdete, para fazer tinta têmpera por emulsão de dois compostos 
imiscíveis, sendo o produto sintetizado a parte dispersa e a gema de ovo e água a 
parte contínua. 
 
Palavras chave: malaquite, verdete, síntese, inorgânico, tinta tempera. 
 
 
 
 
 ABSTRACT 
 
We will discuss concepts of synthesizing inorganic compounds by showing a 
laboratory experiment for obtaining the copper pigments process; malachite and 
verdigris, to tempera paint emulsion from two immiscible compounds, the product 
synthesized dispersed part and the egg yolk and water the continuous part. 
 
Keywords: malachite, verdigris, synthesis, inorganic, tempera paint. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ÍNDICE 
1. INTODUÇÃO................................................................................................1 
2. OBJETIVOS.................................................................................................2 
3. METODOLOGIA...........................................................................................3 
3.1. LISTA DE REAGENTES............................................................................3 
3.2. VIDRARIAS...............................................................................................3 
3.3. FLUXOGRAMAS.......................................................................................4 
3.4. METODOLOGIA DISCRITIVA...................................................................6 
3.5. REAÇÕES QUÍMICAS...............................................................................6 
4. CALCULOS..................................................................................................8 
5. DISCUSSÃO.................................................................................................9 
6. CONCLUSÃO.............................................................................................13 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..........................................................14 
 
 
 
 
1 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
Têmpera é um método de pintura egipcia que foi largamente utilizada por 
artistas como Cennino Cennini na Itália nos séculos XIV e XV, onde corantes ou 
pigmentos são misturados com um aglutinante. 
Embora essas duas substâncias possam ser consideradas sinônimos em 
alguns casos, apresentam diferenças fundamentais quanto à solubilidade no meio em 
que estão aplicados, sendo os corantes solúveis e os pigmentos insolúveis. Os 
pigmentos são compostos complexos e de dificil classificação, sendo mais viável 
considera-los como orgânicos ou inorgânicos. Os orgânicos são substâncias sintéticas 
que apresentam em sua estrutura química grupamentos chamados cromóforos, 
conjunto de átomos de uma molécula responsável por sua cor. Por outro lado, os 
inorgânicos são obtidos da análise do solo e seus óxidos e sais metálicos como ferro, 
crômio, chumbo, cádmio e cobre. 
A produção de um composto totalmente novo por junção de outras substâncias 
é denominado síntese. Um exemplo é a fotossíntese; dois compostos inorgânicos 
(dióxido de carbono e água) geram um composto orgânico (glicose). 
Produtos sintetizados neste experimento, como a malaquita, CuCO3Cu(OH)2, 
ocorrem com depósitos de minério de cobre em muitas partes do mundo. Malaquita é 
um mineral secundário, criado por uma reação química com os minerais que já se 
formaram, por exemplo; pela ação da água contendo dióxido de carbono ou minerais 
de carbonato dissolvidos em rochas contendo cobre primário. Verdete podem ser 
recolhidas por raspagem das a partir de partes de cobre expostas a vapores de 
vinagre, o vinho, ou urina com adição de outras substâncias, tais como NaCl, sais de 
amônio, e mel. 
O sulfato de cobre é o material que dará inicio para a síntese de malaquite e 
verdete. A síntese pode ser feito com uma placa de agitação magnética, béqueres, e 
produtos químicos de fácil acesso. O pigmento malaquita é combinado com a pasta 
de gema de ovo para fazer tinta têmpera. 
Os motivos para escolher este experimento, foi a curiosidade de juntar arte a 
química e praticidade do experimento. Sendo descartado outros dois experimentos 
pois alunos de primeiro ano de graduação não teriam acesso a certos equipamentos 
e por falta de reagentes. 
 
2 
 
 
 
2. OBJETIVOS 
Visamos sintetizar dois pigmentos de cobre, malaquite e verdete. Ambos, em 
todas as etapas, podem ser sintetizados com ajuda de uma placa de agitação 
magnética. 
Primeiramente para a síntese de malaquite, precisamos pesar em um béquer 
6,2 g de CuSO4●5H2O e em outro 2,9 g de Na2CO3. Ambos produtos são dissolvidos 
em 25 mL de água destilada. A solução de sulfato de cobre é agitada enquanto a 
solução de carbonato de sódio é despejada gota a gota. Ao fazer isso, filtramos o 
produto sintetizado e deixamos secar para fazer a tinta por aglutinação. 
Para a produção de verdete confere-se três etapas; primeiramente precisamos 
calcular a percentagem de 10% de NH3 (aq), considerando a densidade e a 
percentagem de amônia contidos em NH4(OH). Após feito isso, pesar em um béquer 
4,2 g de CuSO4.5H2O e dissolver em 25 mL de água destilada. Com a solução de NH3 
(aq) 10% feita, ela é usada para primeira parte da síntese tendo como produto 
CuSO4●3Cu(OH)2 (s). Este precipitado filtrado é misturado com 40 mL de água 
destilada enquanto NaOH (aq) 2 mol/L é adicionado para a formação de 4Cu(OH)2 (s). 
E finalmente para a última etapa da síntese o produto sólido desta reação com 
hidróxido de sódio é misturado 40 mL de vinágre 5% de acidez e agitado até que todo 
ácido acético entre em contato com o hidróxido de cobre, assim formando o verdete, 
Cu(CH3COO)2●H2O. 
A tinta pode ser feita de varios modos; tinta de óleo pode ser feito por óleo de 
linhaça junto com pigmento, tinta e têmpera de ovo pode ser feita usando uma 
emulsão de gema e pigmento. Neste experimento utilizaremos o ovo e água por ser 
um material mais acessível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
 
3. METODOLOGIA 
3.1. Lista de Reagentes 
 Reagentes Quantidade Fabricante Validade Pureza 
 CuSO4●5H2O 10,4 gMerck KGaA 03/2008 90% 
 Na2CO3 2,6 g 
 NH4OH (aq) 19,30 mL Biotec 03/2018 28% 
 NaOH 8,5 mL (2 mol/L) Vetec Química 11/2012 97% 
Vinagre 5% acidez 40 mL 
 
 Químico Fórmula Massa molar (g/mol-‘) 
 Sulfato de cobre CuSO4●5H2O 249,70 
 Carbonato de sódio Na2CO3 105,99 
 Amônia NH3 (aq) 17,031 
 Hidróxido de sódio NaOH 39,997 
 Ácido acético CH3COOH 60,05 
 Malaquite CuCO3Cu(OH)2 221,12 
 Verdete Cu(CH3COO)2●H2O 199,65 
 
3.2. Vidrarias utilizadas 
 Vidrarias Quantidade Volume (mL) 
 Béquer 4 250 
 Proveta 2 50 
 Pipeta Volumétrica 1 10 
 Balão Volumétrico 1 50 
 Pipeta de Pasteur 1 
 Funil Simples 2 
 Vidro Relógio 2 
 Bastão de Vidro 1 
 
 Equipamento Expecificações 
 Agitador magnético Fab: Novatecnica Mod: NT 100 
 
Materias de Porcelana: Almofariz e pistilo 
 
 
 
4 
 
 
 
 3.3. Fluxogramas 
Produção de malaquite: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
Produção de Verdete: 
 
 
6 
 
 
 
3.4. Métodologia discritiva 
Todos os produtos foram pesados na balança 2. 
 Químicos Massa Béquer 
 CuSO4●5H2O 6,2g 107,577g 
 Na2CO3 2,897g 90,100g 
 
A malaquita é sintetizada com ajuda de uma placa de agitação magnética, cujo 
reagentes são sulfato de cobre hidratado e carbonato de sódio, segue a reação 
química: 
2CuSO4●5H2O (aq) + 2Na2CO3 (aq)  CuCO3Cu(OH)2 (s) + 2Na2SO4 (aq) + 
CO2 (g) + 9H2O (l) 
 
 Num béquer de 150 mL a massa de 2,9g de Na2CO3 é incorporada a 25 mL de 
água (0,027 mol), adicionada gradualmente com ajuda de uma pipeta de pasteur à 
solução de 25mL de CuSO4●5H2O (0,025 mol), enquanto agitada. A mistura é 
resfriada por 30 minutos num banho de gelo, percebendo um precipitado de coloração 
esverdeada, CuCO3Cu(OH)2 (s). O produto sintetizado é filtrado, deixando secar por 
durante uma semana para a preparação da tinta. 
 
 Todos os produtos foram pesados na balança 2. 
 
Assim como a malaquita, o verdete usa da mesma técnica; agitação magnética 
e separação por filtração, mas neste caso precisa-se de três etapas para o resultado 
esperado, segue as reações químicas: 
3.5. Etapas 
 
 (i) 4CuSO4●5H2O (aq) + 6NH3 (aq)  CuSO4●3Cu(OH)2 (s) + 3(NH4)2SO4 (aq) 
+ 14H2O (l) 
 
(ii) CuSO4●3Cu(OH)2 (s) + 2NaOH (aq)  4Cu(OH)2 (s) + (Na)2SO4 (aq) 
 
(iii) Cu(OH)2 (s) + 2CH3COOH (aq)  Cu(CH3COO)2●H2O (aq) + H2O (l) 
 Químicos Massa Béquer 
 CuSO4●5H2O 4,171g 52,029g 
 NaOH 
7 
 
 
 
(i) Enquanto 25 mL de CuSO4●5H2O (0,0167 mol) é agitado, amônia aquosa 
(10%) é adicionada gradualmente na solução com ajuda de uma pipeta volumétrica 
até a cor azul profunda do complexo fique permanentemente. Exigiu 15,30 mL de NH3 
(aq). (ii) Depois a mistura é agitada durante alguns minutos, o precipitado sólido é 
filtrado e misturado com 40 mL de água e novamente agitado pela placa enquanto 8,5 
mL de NaOH (2 mol/L) é acrescentado toda de uma vez, percebendo precepitado azul 
claro, Cu(OH)2. Novamente este precipitado é filtrado e usado imediatamente para 
que não haja formação de cobre preto CuO (s). (iii) Finalmente, o hidróxido de cobre 
azul é feito reagindo com 40 mL de vinagre (5% de ácido acético) para formar o 
produto mono-hidrato de acetato de cobre, esta conversão ocorre após agitar durante 
5 minutos, formando uma solução azul-esverdeada, Cu(CH3COO)2●H2O. A solução é 
evaporada até secar, o que leva uma semana. Após um dia ou dois, cristais verdes 
escuros começam a aparecer. Quando esmagado, a cor dos cristais é azul 
esverdeado sendo assim utilizados para a produção da tinta têmpera. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
 
 
4. CÁLCULOS 
Para obter NH3 (aq) 10%, sendo NH4OH 28% e densidade 910 g/L: 
10 g – 100 g 
X g – 50 g 
X = 5 g 
100 g – 28 g de NH3 
X’ g – 5g de NH3 
X’ = 17,85 g 
1000 mL – 910,00 g 
 x’’ mL – 17,85 g 
x’’ = 19,61 mL de NH4OH 
 
Para obter NaOH 2 mol/L em 50 mL: 
2 mol – 1000 mL 
x mol – 50 mL 
x = 0,1 mol 
 1 mol – 40g 
0,1 mol – x’ 
x’ = 4g de NaOH 
 
Quantidade de matéria 
Malaquita 
CuSO4●5H2O 
249,70 g – 1 mol 
 6,2 g – x mol 
X’ = 0,0248 mol 
Na2CO3 
105,99 g – 1 mol 
 2,9 g – x mol 
X = 0,2736 mol 
 
Verdete 
CuSO4●5H2O 
249,70 g – 1 mol 
 4,171 g – x mol 
X = 0,0167 mol 
NaOH 
39,99 g – 1 mol 
 4 g – x mol 
X = 0,1 mol 
 
Rendimento síntese de malaquite, considerando a reação química na página 10: 
Massa molar: 
CuSO4●5H2O 249.70 g/mol 
Na2CO3 105,99 g/mol 
CuCO3Cu(OH)2 221,12 g/mol 
 
711,38 g/mol – 221,12 g/mol 
 9,1 g – x g 
X = 2,83 g de Malaquite 
2,83 g – 100% 
2,66 g – x % 
X = 94% 
 
 
 
 
9 
 
 
 
5. DISCUSSÃO 
Malaquite: 
Para a síntese deste produto o resultado experimental está entre a média dos 
rendimentos real esperado, conforme representado na figura 1, cuja cor laranja 
corresponde aos dados obtidos em laboratório. Sendo que o produto esperado, 
representado em figura 5, é misturado com água e gema de ovo para fazer a tinta de 
têmpera. 
Hipoteses para o resultado abaixo da percentagem máxima, conforme o gráfico 
abaixo, se deve por conta do sulfato de cobre fora do prazo de validade, algum deslize 
da equipe em laboratório resultando na redução de massa. 
 
Figura 1 – Representação do rendimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
89%
90%
91%
92%
93%
94%
95%
96%
97%
98%
99%
Malaquite
10 
 
 
 
Verdete: 
 Produto teórico após evaporação da solução de acetato de cobre (figura 2) 
seria de cristais azuis esverdeados, como mostrado na figura 3. Porém em prática o 
resultado obtido após ter esperado o devido tempo de evaporação (figura 4) foi de 
uma solução sem formação significativa de sólido. Hipoteses para que não tenha 
formado os cristais é que usamos vinagre de de 4,2% de acidez sendo que no 
experimento teórico usava 5-10%, ou erro na etapa (i) de formação de 
CuSO4●3Cu(OH)2 (s). Na reação de (i) teórico utilizava-se de 25-35 mL de NH3 (aq) 
5-10% para formação de sulfato de cobre básico, enquanto no laboratório utilizamos 
15,30 mL de amônia aquosa, por não perceber mais a mudança de cor no complexo 
de amônio de cobre, [Cu(NH3)4]2+. 
 
Figura 2 – Representação da solução de acetato de cobre. 
 
 
11 
 
 
 
 
Figura 3 – Representação do verdete. 
 
Figura 4 – Representação da solução de acetato de cobre experimental. 
12 
 
 
 
 
Figura 5 – Representação da malaquite. 
 
 Fazendo tinta: 
Tinta e têmperade ovo pode ser feita usando ovo de gema e água. A amostra 
malaquite pastosa é feita usando um almofariz e pistilo até que não tenha mais 
nódulos, o que leva 1-2 minutos. Com um ovo fresco, a gema é separada da clara de 
ovo, em seguida, tenta-se deixar mais seco possível através da transferência de mão 
em mão ou usando uma toalha de papel. A gema é transferida para um recipiente 
pequeno. A malaquita é feita primeiro numa pasta pela adição de cerca de 1 mL de 
água para cada grama de pigmento. Para a pasta de malaquite é adicionado 1 mL de 
gema de ovo em conjunto para formar tinta, qual deve ter a consistência de maionese. 
Tinta de têmpera de ovo deve ser firmemente coberto até ser utilizado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
 
 
6. CONCLUSÃO 
 Diante do exposto, abordamos assuntos como precipitação, solubilidade, 
rendimentos e emulsões. A malaquite foi uma síntese de sucesso, com a média 
percentual esperada da eficácia de reação. Em seminário a tinta foi apresentada e o 
resultado obtido está entre os paramêtros apresentados em artigo base. De outro lado, 
os cristais de verdete após ter deixado o devido tempo de uma semana, como diz o 
manual de experimento, não foi obtida. A solução de acetato de cobre, como 
apresentado na figura 5, apresentava pequenas particulas que é o produto sólido da 
figura 4, portanto se houvesse evaporação completa o resultado seria o produto sólido 
de verdete, assim possibilitando fazer a tinta. Porém, por falta de tempo o líquido foi 
descartado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] Sally D. Solomon, Susan A. Rutkowsky, Megan L, Mahon, e Erica M. Halpern 
Journ. Chem. Ed. 88 (2011) 1694. 
[2] PAULO GOMES (Rio Grande do Sul). Universidade Federal do Rio Grande do 
Sul. Glossário de Técnicas Artisticas: Tinta Têmpera. Porto Alegre, 2012. 8 p. 
Disponível em: <http://www.ufrgs.br/napead/repositorio/objetos/glossario-tecnicas-
artisticas/pintura.php>. Acesso em: 26 jun. 2016. 
[3] Cennino D'Andrea Cennini. The Craftsman's Handbook. O italiano "Il Libro dell 
'Arte". Traduzido por Daniel V. Thompson, Jr. New York: Dover Publications, Inc. 
1933, pela Yale University Press. 
Disponível em:<http://www.noteaccess.com/Texts/Cennini/> 
[4] PINHEIRO, Amanda Negreiros et al. A Química dos Pigmentos? Campinas: 
Universidade Estadual de Campinas, 2010. 7 p. Disponível em: 
<http://gpquae.iqm.unicamp.br/textos/T10.pdf>. Acesso em: 26 jun. 2016. 
[5] MENDA, Mari; A.P.MARTINHO, Luiz; MONTEIRO, Airton. Corantes e 
pigmentos. Araraquara: Unesp, 2011. 1 p. Disponível em: 
<http://www.crq4.org.br/quimicaviva_corantespigmentos>. Acesso em: 26 jun. 2016. 
[7] SANTORO, Diego Monegatto et al. Propriedades físico-químicas de emulsões 
obtidas a partir dos emulsificantes monoestearato de glicerila e cetil fosfato de 
potássio. São Paulo: Usp, 2007. Disponível em: 
<http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9139/tde-01102007-084445/pt-br.php>. 
Acesso em: 26 jun. 2016. 
 
 
 
 
 
 Leonardo Henrique dos Santos 
 Aluno