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Universidade Federal de Mato-Grosso - UFMT Centro universita´rio de Va´rzea-Grande - CUVG Instituto de Engenharia - IENG Relato´rio de Qu´ımica Geral Aula pra´tica n◦ 5 Cristalizac¸a˜o de um sal Professor: Dr. Gabriel Henrique Justi Disciplina: Qu´ımica geral Per´ıodo: 2016/1 Turma: VQ4 Alunos Alexsander Silva Alves Bruno Anta˜o da Silva Let´ıcia Luiza Amaral Castello Presley Demuner Reverdito Welinton Paulino da Conceic¸a˜o Silva Cuiaba´-MT, 1 de agosto de 2016 Conteu´do 1 Introduc¸a˜o 1 2 Objetivo 3 3 Materiais ultilizados 3 4 Experimento 4 5 Resultado e Discusso˜es 5 6 Conclusa˜o 5 7 Refereˆncias 6 1 Introduc¸a˜o A cristalizac¸a˜o e´ o inverso da solubilizac¸a˜o de um so´lido. Quando por alguma raza˜o a concentrac¸a˜o de saturac¸a˜o de uma soluc¸a˜o e´ ultrapassada, parte do soluto se separa da soluc¸a˜o, e precipita na forma de cristais so´lidos, de modo a manter a soluc¸a˜o saturada. Resfriando uma soluc¸a˜o saturada e´ poss´ıvel cristalizar uma parte do ma- terial que estava dissolvido. Os compostos que diminuem a solubilidade com o aumento da temperatura sa˜o poucos e pode-se considera´-los excec¸o˜es. O processo de cristalizac¸a˜o e´ um dos me´todos usados para purificar uma substaˆncia. Ou seja, dessa forma, a purificac¸a˜o de substaˆncia consiste em dissolveˆ-la (um sal, por exemplo) em um solvente (a´gua, por exemplo) ate´ atingir coeficiente de solubilidade, ou seja, dissolver uma quantidade ma´xima da substaˆncia (soluto) em um certo volume de solvente. Atrave´s da filtrac¸a˜o, separamos o so´lido na˜o dissolvido (impurezas e excesso de soluto) e com a evaporac¸a˜o do solvente obtemos os cristais da substaˆncia, purificados. A solubilidade possui um indicador para determinar se a soluc¸a˜o e´ saturada, insaturada ou supersaturada: o coeficiente de solubilidade: Coeficiente de solubilidade e´ a medida da capacidade que um soluto possui de se dissolver numa quantidade-padra˜o de um solvente, em determinadas condic¸o˜es de tem- peratura e pressa˜o. Em outras palavras, e´ a quantidade ma´xima que pode ser dissolvida de soluto numa dada quantidade de solvente, a uma determinada temperatura e pressa˜o. Solubilidade e´ definida quando se adiciona pequena quantidade de so´lido a um l´ıquido no qual ele seja solu´vel, e se agita a mistura heterogeˆnea por algum tempo, a mistura transforma-se em homogeˆnea. Diz- se que o so´lido se dissolveu no l´ıquido, produzindo uma soluc¸a˜o. Adicionando novas pequenas quantidades de so´lido, o processo de dissoluc¸a˜o pode ser re- petido algumas vezes, produzindo soluc¸o˜es de concentrac¸a˜o cada vez maior, mas este processo na˜o pode continuar indefinidamente. Chega-se sempre a um ponto em que a adic¸a˜o de novas quantidades de so´lido na˜o produz uma soluc¸a˜o de maior concentrac¸a˜o, por mais que se agite; ao inve´s disso, o so´lido adicionado permanece na˜o dissolvido, formando uma mistura heterogeˆnea. A essa soluc¸a˜o, que e´ incapaz de dissolver quantidades adicionais de so´lido, damos o nome de soluc¸a˜o saturada, ou seja, a soluc¸a˜o atingiu exatamente o coeficiente de solubilidade. Ja´ quando existe uma soluc¸a˜o insaturada, significa que a quantidade de soluto dissolvido ainda na˜o atingiu o coeficiente de solubilidade. Isso significa que se quisermos dissolver mais soluto, isso sera´ poss´ıvel. 1 Ja´ uma soluc¸a˜o supersaturada possui mais soluto dissolvido do que seria poss´ıvel em condic¸o˜es normais. As condic¸o˜es referidas sa˜o devidas principalmente a temperatura e a pressa˜o. A temperatura influeˆncia muito na solubilidade em muitos dos casos. A pressa˜o tem pouca importaˆncia nos trabalhos comuns de laborato´rio, porque normalmente sa˜o realizados em pressa˜o de aproximadamente 1 atmosfera, e as variac¸o˜es de pressa˜o na˜o alteram consideravelmente a solubilidade. A solubilidade e´ expressa em gramas de soluto por 100 gramas de solvente e as unidades de concentrac¸a˜o sa˜o escolhidas para simplificar os ca´lculos e as operac¸o˜es experimentais, sendo a solubilidade apresentada em massa de soluto por massa de solvente. A concentrac¸a˜o de um soluto em um solvente sob determinadas temperaturas e pressa˜o e´ uma grandeza constante carac- ter´ıstica e pode ser utilizado como crite´rio de pureza. A dissoluc¸a˜o de um determinado soluto em um determinado solvente sofre variac¸a˜o com a temperatura. A Tabela 1 abaixo demonstra algumas concen- trac¸o˜es de alguns constituintes que variam com o aumento da temperatura. Tabela 1: Tabela 1: (gramas/100 g de H2O) de sais a va´rias temperaturas. Temperatura NaCl NaNO3 KCl KNO3 K2Cr2O7 0 35,7 73,0} 28,5 19 4,6 20 36,0 88,0 34,2 31,8 12,5 40 36,6 105 40,2 64,2 25,9 60 37,3 125 45,6 111 45,3 80 38,4 148 51,0 169 69,8 100 39,8 174 56,2 246 102 Cada substaˆncia possui a sua curva de solubilidade para determinado sol- vente. Existem substaˆncias que teˆm a solubilidade diminu´ıda com o aumento da temperatura.Isso significa que, se aquecermos uma soluc¸a˜o saturada desse tipo de substaˆncia, parte da substaˆncia dissolvida precipitara´. Ja´ para ou- tras substaˆncias, o aumento da temperatura na˜o interfere tanto assim na solubilidade. Existem tambe´m substaˆncias em que a solubilidade aumenta com o aumento da temperatura somente ate´ certo ponto, pois, depois dele, a solubilidade diminui. Essa ocorreˆncia pode ser observada no gra´fico por meio de inflexo˜es na curva de solubilidade. A seguir apresentamos um gra´fico com as curvas de solubilidade de va´rias substaˆncias: 2 Figura 1: Curva de solubilidade 2 Objetivo Purificar um sal atrave´s do processo de cristalizac¸a˜o. 3 Materiais ultilizados • Vidro de relo´gio • H2O destilada • Termoˆmetro 3 • Bico de Bunsen • Tripe´ de ferro • Funil anal´ıtico • Sulfato de cobre comercial – CuSO4.5H2O. • Suporte universal com argola • Be´quer de 250 mL. • Papel de filtro qualitativo. • Tela de amianto. 4 Experimento Dissolveu-se 14,9996 g de (amostra 1), que foi pesado em uma balanc¸a anal´ıtica dentro de um vidro de relo´gio, em 50 mL de a´gua. Na passagem do sal do vidro de relo´gio para o be´quer houve perda, mesmo que mı´nima, da substaˆncia. A soluc¸a˜o foi aquecida para melhor dissoluc¸a˜o e agitada, com um basta˜o de vidro, ate´ na˜o haver res´ıduos do sulfato de cobre na soluc¸a˜o. A soluc¸a˜o obtida foi filtrada, visando a retirada apenas de impurezas, verificou- se que na˜o ficou nada retido no filtro. A soluc¸a˜o de 50 mL de CuSO4.5H2O foi aquecida novamente no bico de Bunsen para reduzir ate´ 20 mL. A substaˆncia foi mantida em ebulic¸a˜o ate´ seu volume aproximar-se a 20 mL. Apo´s o aquecimento, resfriou-se a soluc¸a˜o agitando com um basta˜o de vidro, ate´ a temperatura de 30◦C. A soluc¸a˜o de sulfato de cobre foi novamente filtrada, e os cristais de CuSO4.5H2O re- manescentes no filtro foram submetidos com pressa˜o por outro papel-filtro, auxiliando na secagem. Apo´s quatro dias, os cristais de CuSO4.5H2O foram pesados numa ba- lanc¸a anal´ıtica. A fim de determinar a massa dos cristais de CuSO4.5H2O retidos no filtro, para reduzir poss´ıveis erros, foi pesado um novo papel filtro limpo e o papel de filtro com pequenos cristais de CuSO4.5H2O. A diferenc¸a de massa entre os papeis nos deu aproximadamente a massa dos cristais reti- dos no filtro. Esse valor, somado a` massa ja´ determinada dos cristais maiores de CuSO4.5H2O, nos concedeu a massa total da substaˆncia apo´s o processo de cristalizac¸a˜o. 4 5 Resultado e Discusso˜es Apo´s filtragem da amostra 1 ja´ aquecida e homogenizada, verificou-se que nada ficou retido no papel de filtro. Apo´s ser submetida novamente a aquecimento a fim de reduzir o volume da substaˆncia, a mesma foi resfriada e foi observado que quanto mais era resfriada, mais cristais se formavam. Apo´s novamente filtrada, observou-se que no filtro ficaram retidos diversos cristais de CuSO4.5H2O.Apo´s 4 dias em papel-filtro tampado, verificou-se que a massa da soluc¸a˜o de CuSO4.5H2O tinha sido reduzida a 9,3743 g. Poss´ıveis erros podem ter ocorrido, ja´ que alguns res´ıduos de CuSO4.5H2O ficaram retidos no filtro, que por na˜o ter sido pesado anteriormente, na˜o poˆde nos conceder dados precisos. Para reduzir este erro, foi pesado papel filtro novo e limpo (chamado aqui de filtro 1) e tambe´m o papel-filtro com a soluc¸a˜o de CuSO4.5H2O (chamaremos de filtro 2). A massa do filtro 1 foi de 0,9933 g e a do filtro 2, de 1,6111 g. Portanto, fazendo a diferenc¸a de massa entre os filtros e adicionando a massa da soluc¸a˜o de CuSO4.5H2O, obtivemos o resultado que a massa total de CuSO4.5H2O no filtro era de aproximadamente 9,9921 g. O rendimento, portanto, foi de (9,9921 g/14,9996 g) x 100%, resultando em 66,61% de rendimento. 6 Conclusa˜o O experimento com a cristalizac¸a˜o de sais e´ utilizado na indu´stria para diversos fins, como por exemplo a produc¸a˜o do sal de cozinha, ac¸u´car e fer- tilizantes, principalmente por ser uma te´cnica simples, ra´pida e barata. Atrave´s da experieˆncia executada na aula pra´tica foi absorvido o conheci- mento da pra´tica laboratorial e meios para purificac¸a˜o de sais em soluc¸o˜es aplicando me´todos de cristalizac¸a˜o com o fracionamento de evaporac¸a˜o e fil- trac¸a˜o para a purificac¸a˜o de um sal. Os resultados foram satisfato´rios, pois permitiu verificar a purificac¸a˜o do sal, CuSO4.5H2O, com certa rapidez e perceber o quanto e´ via´vel e de forma relativamente simples, a separac¸a˜o dos constituintes de uma soluc¸a˜o ho- mogeˆnea atrave´s do processo de cristalizac¸a˜o, facilitando a manipulac¸a˜o de tais substaˆncias, com certa exatida˜o. 5 7 Refereˆncias DUTRA, Nata´lia de Lima. Concentrac¸a˜o de Soluc¸o˜es. Dispon´ıvel em: ¡http://educacao.globo.com/quimica/assunto/solucoes/concentracao-de-solucoes.html¿. Acesso em 30/07/2016. CONSTANTINO, M. G; SILVA, G. J; DONATE, P. M. Fundamentos de Qu´ımica Experimental, Sa˜o Paulo: Ed. USP, 2004. FOGAC¸A, Jennifer Rocha Vargas. Solubilidade e Saturac¸a˜o. Dispon´ıvel em:¡http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/solubilidade-saturacao.htm¿. Acesso em 30/07/2016. HECK, Nestor Cezar. Cristalizac¸a˜o. Dispon´ıvel em: ¡http://www.ct.ufrgs.br/ntcm/graduacao/ENG06631/Cristalizacao.pdf¿. Acesso em 30/07/2016zz 6
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