Propriedades Magnética dos metais

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U N I V E R S I D A D E E S T A D U A L D E S A N T A C R U Z 
D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a s E x a t a s e T e c n o l ó g i c a s 
C o l e g i a d o d o C u r s o d e Q u í m i c a 
 
 
 
Química Inorgânica – 2017.1 
Prof. Márcio Luis Ferreira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE EXPERIMENTO III 
"PROPRIEDADES MAGNÉTICAS DOS METAIS" 
 
 
 
 
Alunos: Gabriel Pereira da Silva (201611338) 
 Juciclésio Oliveira Silva (201611128) 
 
 
 
 
 
 
 
Agosto-2017 
Ilhéus-Bahia 
 
 
 
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
Relatório de Experimento No III: "Propriedades magnéticas dos metais” 
Alunos: Gabriel Pereira da Silva e Juciclésio Oliveira Silva 
 
1. APRESENTAÇÃO 
 
Este relatório descreve as atividades desenvolvidas por Gabriel Pereira da Silva 
e Juciclesio Oliveira Silva, alunos do curso de Engenharia Química da Universidade 
Estadual de Santa Cruz, no âmbito da parte experimental da disciplina – Química 
Inorgânica, durante o 1o semestre/2017. 
A disciplina é ministrada pelo Prof. Márcio Luis Ferreira. 
Serão descritos os objetivos, a parte experimental, os resultados, os cálculos, a 
discussão e as conclusões referentes ao experimento intitulado "Propriedades 
magnéticas dos metais". 
 
Ilhéus, 09 de agosto de 2017. 
 
 
___________________________ 
 Gabriel Pereira da Silva 
 
 ___________________________ 
 Juciclésio Oliveira Silva 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Colegiado de Química 
Curso: Engenharia Química 
 
 
 
2. INTRODUÇÃO 
 
As propriedades magnéticas dos materiais têm sua origem na estrutura 
eletrônica dos átomos. Do ponto de vista clássico, são de dois tipos os movimentos, 
associados ao elétron que podem explicar a origem dos momentos magnéticos: o 
momento angular orbital do elétron, e o momento angular do “spin” do elétron. Todas 
as substâncias sejam elas sólidas, líquidas ou gasosas mostram alguma 
característica magnética, em todas as temperaturas. Dessa forma, o magnetismo é 
uma propriedade básica de qualquer material. 
Propriedades magnéticas dos materiais são consequências dos momentos 
magnéticos atômicos. Paramagnéticos: possuem momento magnético atômico 
permanente; Diamagnéticos: não possuem momento magnético atômico; 
Ferromagnéticos: fortes momentos atômicos ordenados. 
O elemento ferro pode ser encontrado sob a forma de três óxidos: FeO, Fe2O3 
e o Fe3O4, e todos eles tendem a ser não-estequiométricos. O composto FeO 
quando analisado estruturalmente apresenta certa deficiência em metal, e fórmula 
Fe0,95º. A tendência à não-estequiometria exibida por óxidos de ferro se relaciona 
com a fácil mudança estrutural. Os óxidos de ferro apresentam formas cúbicas que 
diferem muito pouco entre si, é observada apenas alguma diferença na disposição 
dos íons Fe2+ e Fe3+ nos interstícios octaédricos ou tetraédricos. 
A magnetita (Fe3O4) apresenta hábito octaédrico, sendo usualmente maciça e 
granular. Um mineral de brilho metálico, de elevado dureza, traço preto e caráter 
fortemente magnético, comportando-se como um imã natural. A composição química 
corresponde à da fórmula, apresentando alguma contaminação por magnésio e 
manganês bivalente. O mineral é considerado quimicamente estável, sendo 
infusível, vagarosamente solúvel em ácido clorídrico e apresenta o elemento ferro 
nos seus dois estados de oxidação, Fe2+ e Fe3+. 
A magnetita é a pedra-imã mais magnética de todos os minerais da Terra, e a 
existência desta propriedade foi utilizada para a fabricação de bússolas. O nome, 
magnetita vem da região onde a mesma era antigamente encontrada, que era a 
Magnésia(região da Grecia), e magnésia quer dizer "lugar das pedras Mágicas", pois 
estas pedras "magicamente" atraiam-se! 
 
 
 
A magnetita é a fonte mais valiosa entre os minérios de ferro. É encontrada, 
como pequenos grãos, disseminada nas rochas ígneas e metamórficas. 
3. OBJETIVOS 
 Preparação de um composto magnético a partir de reagentes não 
magnéticos. 
 
4. PARTE EXPERIMENTAL 
 4.1 MATERIAIS E REAGENTES 
• 1 proveta; 
• 2 conta-gotas; 
• 1 tubo de ensaio; 
• 4 béqueres; 
• Água; 
• Termômetro; 
• Pinça; 
• Suporte e funil; 
• Papel de filtro; 
• Estufa; 
• Ímã; 
• Balança; 
• Álcool etílico; 
• Agitador magnético com 
aquecimento; 
• Solução de hidróxido de amônio 
80mL/L; 
• Solução de FeSO4.7H2O 
(24g/L); 
• Solução de FeNH4(SO4)2.12H2O 
(48g/L). 
 
 
 
 
 
 4.2 PROCEDIMENTOS 
Distribuiu-se em três béqueres as soluções de sulfato férrico de amônio (1), 
sulfato de ferro (II) hidratado (2) e hidróxido de amônio (3). Reservou-se. 
Preparou-se um banho-maria, aquecendo água em um béquer num agitador 
magnético. Inseriu-se também, o termômetro para acompanhamento da 
temperatura. 
Num tubo de ensaio misturou-se rapidamente: 4 ml da solução 1, 4 ml da 
solução 2 e 20 ml da solução 3, indicadas acima. Após agitar a solução, 
colocou-se o tubo no banho-maria preparado e aguardou-se dez minutos. 
Com o auxílio de uma pinça retirou-se o tubo do aquecimento para teste com o 
ímã, até reagir ao campo magnético, finalizando o aquecimento. 
Para iniciar a filtração, pesou-se a massa do papel de filtro e preparou-se o 
suporte com o funil. Adicionou-se 5ml de água ao composto e filtrou-se. Lavou-
se o composto com 10ml de álcool etílico e levou-o à estufa. 
No dia seguinte, pesou-se a massa do composto. 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
A obtenção da magnetita se deu adicionando 4mL de sulfato ferroso e 4mL 
sulfato férrico de amônio num béquer contendo 20mL de hidróxido de amônia. 
A reação que descreve o processo é descrita por: 
𝐹𝑒𝑁𝐻4(𝑆𝑂4)212𝐻2𝑂(𝑎𝑞) + 2𝑁𝐻4𝑂𝐻(𝑎𝑞) ↔ 𝐹𝑒(𝑂𝐻)2(𝑎𝑞) + 7𝐻2𝑂(𝑙) 
E: 
𝐹𝑒𝑁𝐻4(𝑆𝑂4)212𝐻2𝑂(𝑎𝑞) + 3𝑁𝐻4𝑂𝐻(𝑎𝑞)
↔ 𝐹𝑒(𝑂𝐻)3(𝑎𝑞) + 4𝑁𝐻4(𝑔) + 2𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 12𝐻2𝑂(𝑙) 
A partir da análise das equações que descrevem o processo que foi realizado é 
possível observar que houve desprendimento de um gás, o gás amônia e 
houve também a formação de hidróxido de ferro (II) e hidróxido de ferro (III). 
A outra parte do experimento consistiu em aquecer a solução em questão 
durante um determinado tempo, onde se parou de aquecer quando foi 
verificado que a espécie contida no tubo de ensaio respondia ao efeito do 
campo magnético do imã aproximado. 
 
 
 
Foi realizada uma filtração do composto para ocorrer a separação entre os 
produtos de reações obtidos e a água. Após alguns dias na estufa, foi medida a 
massa da magnetita, que, junto à massa da água correspondeu a 1,1372g, 
como a massa da água anterior foi medida anteriormente e correspondeu a 
1,0964g, implica que a massa da magnetita pura foi de 0,0408g. Por fim, a 
partir da estequiometria da equação que descreveu as reações observadas foi 
estimada a massa de cada reagente que produziu a magnetita. 
89,96𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒(𝑂𝐻)2 − − − − − −231,53𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒3𝑂4 
𝑥 − − − 0,408𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒3𝑂4 
∴ 𝑥 = 0,1585𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒(𝑂𝐻)2 
De maneira análoga: 
106,867𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒(𝑂𝐻)3 − − − − − −231,53𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒3𝑂4 
𝑦 − − − 0,408𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒3𝑂4 
∴ 𝑦 = 0,1883𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑒(𝑂𝐻)3 
Devido a sua distribuição eletrônica, o ferro responde de maneira considerável 
à presença de um campo magnético, isso se deve ao fato de que os orbitais 3d 
do ferro não possuírem elétrons emparelhados, dessa maneira, os spins destes 
elétrons que se encontram desemparelhados adquirem a orientação do campo 
magnéticoao qual a espécie é exposta. Já para o Fe2+ onde ocorre a remoção 
de dois elétrons, o que diminui a quantidade de elétrons desemparelhados, 
mas ainda assim, a espécie iônica possui elétrons desemparelhados e 
responde à presença de um campo magnético, para o Fe3+ também temos a 
remoção de elétrons, porém dessa vez, a remoção é de 4 elétrons e a 
diminuição do número de elétrons desemparelhados é mais acentuada, mas 
ainda assim, responde à presença de um campo magnético. 
Este fenômeno não é classificado como paramagnetismo ou diamagnetismo e 
sim como ferromagnetismo, isso se deve ao fato das distribuições para as 
espécies serem mais ordenadas, gerando materiais que responde de forma 
mais ou menos intensa à presença de um campo magnético. 
 
6. CONCLUSÃO 
Portanto, o planejamento de sistemas que exibem uma ordem magnética 
a alta temperatura (Tc, temperatura crítica) através da montagem de unidades 
inorgânicas paramagnéticas discretas ou puramente orgânicas com 
 
 
 
propriedades adicionais (quiralidade, condutividade elétrica, ótica não-linear, 
fotomagnetismo, dentre outras) é um importante tópico onde resultados 
extraordinários têm sido descritos. 
 
Em suma, as reações para a preparação da magnetita foram bem 
sucedidas. Por meio dos experimentos foi possível efetuar as análises 
necessárias nas diferentes etapas dos procedimentos. E, através dos 
resultados obtidos foi possível a resolução do cálculo do rendimento 
experimental, através do que foi obtido, em relação ao rendimento teórico, 
aplanando os conhecimentos a cerca das técnicas e teorias utilizadas. Assim, 
atingindo o objetivo da aula prática. 
 
7. REFERÊNCIAS 
 
[1]Lee, J. D. Química inorgânica não tão concisa. Tradução da 5ª ed. inglesa. 
EditoraEdgardBlücher Ltda. 
 
[2]ATKINS, Peter W.; JONES, Loretta. Princípios de Química: questionando a 
vida moderna o meio ambiente. 3 ed. Guanabara Koogan, 2006 
 
[3] Jesus Filho, M. F.; Fabris, J. D.; Goulart, A. T.; Coey, J. M. D.; Ferreira, B. 
A.; Pinto, M. C. F.; Clay Clay Miner. 1995, 43, 641