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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CAMPUS ARARANGUÁ LUCAS LUTZ GUSTAVO HENRIQUE CAVATÃO SINARA DE CARVALHO SANTOS LABORATÓRIO DE QUÍMICA RELATÓRIO PRÁTICA 10 ARARANGUÁ – SANTA CATARINA OUTUBRO/2016 LUCAS LUTZ GUSTAVO HENRIQUE CAVATÃO SINARA DE CARVALHO SANTOS LABORATÓRIO DE QUÍMICA RELATÓRIO PRÁTICA 10 Relatório apresentado à disciplina laboratório de química do Curso Engenharia de energia da Universidade Federal de Santa Catarina como cumprimento de atividade avaliativa. Docente Orientador: Prof. Dr. Eduardo Zapp. ARARANGUÁ – SANTA CATARINA OUTUBRO/2016 SÍNTESE DO ALÚMEN RESUMO Denomina-se de alúmen todo sal inorgânico que apresenta a sua constituição representada pela seguinte fórmula geral: X2SO4.Y2(SO4)3.24H2O Nesta prática objetivou-se ilustrar os princípios teóricos e práticos da síntese química pelo exemplo da síntese do alúmen a partir do alumínio e relacionar as transformações químicas e físicas que ocorrem durante uma síntese. INTRODUÇÃO Alúmens são compostos iôni4cos que cristalizam a partir de soluções que contém o íon sulfato, um cátion trivalente, normalmente Al3+, Cr3+ ou Fe3+, e um cátion monovalente, geralmente K+, Na+ ou NH4 +. Deve-se saber distinguir entre um sal duplo e um íon complexo, que são espécies estudadas em Química Inorgânica. Como por exemplo, utilizando KAl (SO4)2.12H2O, podemos demonstrar, através de análises, que ao ser dissolvido em água o sal duplo libera os seus constituintes (K+(aq), Al3+(aq) e SO 2-(aq)), enquanto que um íon complexo ([Cu (NH3)4]2+(aq) na reação a seguir) mantém sua identidade química em solução: KAl (SO4)2 .12H2O + água -> solução com íons K+(aq), Al3+ (aq) e O alúmen de potássio é muito utilizado na tintura de tecidos, purificação de águas, clarificação de açúcar, sua aplicação básica é a ação de impermeabilização. Utilizado nas Indústrias Químicas, Alimentícias, Farmacêuticas, Tintas, etc. Alguns sinônimos: Pedra Ume; Sulfato duplo de Alumínio e Potássio. É também hipoalergênico e não colorante. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Os experimentos realizados fizeram o uso de instrumentos como pipetas, béqueres, provetas, bastão de vidro, balança, elenmeyer, agitador magnético, chap de aquecimento, lata de alumínio, dentre outros. Estes, serviram para que pudéssemos manusear as substâncias como o Al, KOH 1m5 mol e H2SO4 9 mol, respectivamente. Deu-se continuidade da prática com a pesagem de 1g de alumínio picado em pequenos retângulos em um béquer recipiente. Feito isso, adicionou-se no béquer 50 ml de solução aquosa de KOH 1,5M, aquecendo então a mistura sem deixar que esta entre em ebulição, até que o alumínio fosse completamente solubilizado. Após a solubilização, filtrou-se a solução, deixando-a resfriar a temperatura ambiente. No passo seguinte, adicionou-se a solução filtrada 20ml de solução aquosa 9 mol em H2SO4, promovendo a agitação de forma contínua. Continuamente, aqueceu-se mais uma vez a solução para que o precipitado advindo da reação anterior fosse solubilizado, aquecendo então a mistura até que a mesma apresentasse tonalidade transparente. Concluída a etapa anterior, levou-se a solução para um banho de gelo dentre 15 a 20 min, onde o bastão de vidro foi atritado as paredes do béquer para que se iniciasse a formação dos cristais de Alumén. Logo após esse, fez-se a filtração dos cristais com a utilização do filtro de papel e da mistura resfriada de Etanol e Água. Após a secagem, o precipitado foi depositado a um pequeno prato de vidro, onde fez-se a pesagem para determinação do rendimento da reação. RESULTADOS E DISCUSSÃO Concluindo-se a prática, obteve-se por meio das experimentações os seguintes resultados: A síntese dos cristais se deu por meio da reação do alumino sólido com KOH 1.5 mol, de acordo com a equação balanceada abaixo: 2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H2O(l) ------ 2K(aq) + 2[Al(OH)4](aq) + 3H2(g) ----- O aquecimento nesta prática se deu como fator para a aceleração da reação do alumínio com o KOH, onde quanto mais calor, mais agitadas as moléculas ficam, uma vez que se promoveu o aumento da energia cinética ao elevar-se a temperatura.Com o aumento do número de colisões efetivas, a velocidade da reação consequentemente aumentou. A filtração fez-se necessária para a retirada das impurezas presentes na lata, que é constituída por: 72,9% de Al 0,32% de Zn 0,04% de Cu 0,033% de Ni. A reação ocorrida entre o filtrado com H2SO4 9 mol, seguida por banho de gelo e filtração se dispões da seguinte maneira: KAl(OH)4(aq) + 2H2SO4(aq) + 8H2O(l) ------ KAl(SO4)2∙12H2O(s) ------ Há o aquecimento da solução quando se insere o H2SO4, já que a reação entre eles é de caráter exotérmico. Logo, a energia total dos produtos é menor que a de seus reagentes, pois libera energia na reação em forma de calor. Em análise, percebe-se que a precipitação do alúmen de potássio se dá porque a temperatura é diminuída abaixo do seu coeficiente de solubilidade, tornando assim a solução saturada. Coeficiente de solubilidade alúmen de potássio: 36.80g de alúmen/100g de água a 50ºC Com a obtenção do peso dos cristais gerados na prática, torna-se possível realizar o cálculo do rendimento teórico e prático da reação química. Assim, temos que as quantidades usadas foram: Al: 1g = 0.037 mols KOH 1,5 mol,50ml = 0,075 mols Massa molar do KOH = 56 g/mol H2SO4 9 mol,20 ml: Massa molar do H2SO4 = 98 g/mol Assim, com a equação balanceada, podemos calcular o rendimento teórico e o rendimento percentual da reação. A reação entre Al e KOH nos dará o seguinte valor: 2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H2O(l) 2K[Al(OH)4](aq) + 3H2(g) 56g de Al ------------- 268g de KAl(OH)4 1g ------------- x X = 4,96g de KAl(OH)4. Nesta reação, o Al se torna o reagente limitante por possuir o menor número de mols. Com a massa de KAl(OH)4 equivalendo 134 g/mol, temos que 2 mols deste equivalem a 268g. Do mesmo modo, 1 mol de Al é igual a 27g, tendo então 54g em 2 mols. Já a reação entre KAl(OH)4 e KAl(SO)4 nos dará o seguinte valor: KAl(OH)4(aq) + 2H2SO4(aq) + 8H2O(l) ------ KAl(SO4)2∙12H2O(s) ------ 1 mol de KAl(OH)4 ------------- 1 mol de KAl(SO)4 0,037 mols -------------- X X = 0.037 mols de KAl(SO)4. Nesta, o KAl(OH)4 torna-se o reagente limitante por possuir menor número de mols. Assim temos que a massa do alúmen de potássio é igual a 474g/mol. Logo, o rendimento teórico da reação é 17,538g. Fazendo-se uso do valor obtido teoricamente (17,538g), com o valor obtido experimentalmente (10,64g), calcula-se o rendimento da reação pela equação abaixo: (Rendimento experimental / Rendimento teórico) * 100 Assim, (10,64g / 17.538g) * 100 = 60,66% de rendimento. CONCLUSÕES Os procedimentos realizados sucederam de forma satisfatória e com desfechos plausíveis de discussões. Torna-se evidente a importância da estequiometria, para qual os conceitos de balanceamento, mol, tipos de massa, etc, se fazem essenciais para a definição de quaisquer tipos de concentração e/ou outros valores que se deseja buscar por meio da análise da volumetria de uma solução. As equações apresentadas demonstram quais foram às mudanças ocorridas em cada etapa do processo de formação do Alumén, etapas estas que constituem a síntese e conversão do alumínio (material reciclável) em alúmen de potássio, por meio de reações ácido-base e reações redox. O Alumén obtido é muito utilizado em purificação de água, curtimento de couro, têxteis a prova de fogo, produção de pão, em fotografia como endurecedorda gelatina e emulsões, como também em cosméticos (desodorantes e no tratamento pós-barba). O método de síntese se mostrou uma forma de reciclagem muito boa já que apresentou um rendimento de mais de 50%, mostrando ser provável o tratamento de qualquer sucata de alumínio. Com este método prático e até rápido podemos fornecer alumens sem a necessidade de retirada do ambiente, evitando assim uma degradação do meio natural e destinação daquele que já circula entre nós. BIBLIOGRAFIA PEARSON. Química: A Ciência Central. Disponível em: Biblioteca setorial – Ufsc Araranguá. DIAS, Me. Diogo Lopes. ALÚMEN. Disponível em:<http://brasilescola.uol.com.br/quimica/alumen.htm>. Alúmen de Potássio. Disponível em:<http://www.agracadaquimica.com.br/index.php?acao=quimica/ms2&i=23&id=99>.
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