Relatório 3 Magnetita

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Universidade Federal do Triângulo Mineiro 
Instituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação 
Química Inorgânica II 
Prof. Pedro Ivo da Silva Maia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório 3: Síntese da Magnetita 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Antônio de Pádua 
Marcos Vinícius Lopes 
Taynara Oliveira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UBERABA 
2018
RESUMO 
A origem do magnetismo dos materiais está na configuração eletrônica dos átomos que o 
formam. Os elétrons podem estar em um orbital ou banda, emparelhados ou não. Quando os 
elétrons estão desemparelhados, o átomo será atraído pelo campo, apresentando uma 
característica de magnetismo (CANHAM; OVERTON, 2010). O experimento visou sintetizar 
a magnetita (FeIIFe2
IIIO4) utilizando os íons Fe
+3, Fe+2 e OH-, com estequiometria 1:2 e 
submeter à mesma aos efeitos de um ímã e analisar seu comportamento e suas propriedades 
físicas, químicas e magnéticas. 
 
1 OBJETIVO 
 Sintetizar a magnetita (𝐹𝑒3𝑂4) e observar o comportamento físico deste composto 
diante de um ímã. 
 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
2.1 MATERIAIS 
 Funil de Buchner; 
 4 Béqueres de 50 mL; 
 1 Béquer de 250 mL; 
 Papel filtro; 
 Ímã; 
 Chapa de aquecimento; 
 Barra magnética; 
 Estufa; 
 Bomba de vácuo; 
 Sulfato de ferro (III) amoniacal - 
𝐹𝑒𝑁𝐻4(𝑆𝑂4)2 . 12𝐻2𝑂; 
 Sulfato Ferroso (II) – 
𝐹𝑒𝑆𝑂2. 7𝐻2𝑂; 
 Etanol; 
 Amônia concentrada. 
 
2.2 METODOLOGIA 
 Primeiramente, foram preparadas 3 soluções (a,b e c). Para preparar a solução a pesou-
se 0,8002 g de FeNH4(SO4)2. 12 H2O em um béquer, que foi solubilizado em 15 mL de água 
destilada. A solução b foi preparada pensando 0,4022 g de FeSO4 . 7 H2O em um béquer e 
solubilizando-o em 15 mL de água destilada. Por ultimo, para preparar a solução c foi diluido 
3 mL de amônia concentrada, medida com o auxilio de uma pipeta de 5 mL, em 40 mL de 
água destilada. 
 Posteriormente misturou-se a solução a e a solução b em um béquer de 100 mL, 
adicionou uma barra magnética e na chapa de aquecimento colocou a solução em constante 
agitação. Durante a agitação foi adicionado lentamente a solução c. O béquer com a solução 
formada pela mistura das soluções a, b e c foi colocado em banho-maria por 
aproximadamente 15 minutos. Com a ajuda de imã decantou-se o precipitado formado e 
descartou-se o sobrenadante. 
 Adicionou-se ao béquer aproximadamente 10 mL de água destilada, agitou-se a 
mistura e filtrou a vácuo. O resíduo sobre o filtro foi lavado com mais 15 mL de água, e 
depois com 15 mL de etanol. O precipitado foi retirado e seco em estufa, pesado e submetido 
a um ímã onde analisou-se o comportamento do precipitado (magnetita). 
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Os íons presentes nas soluções utilizadas na síntese de magnetita foram: íons Fe+3, na 
solução a; íons Fe+2, na solução b; íons OH-, na solução c (reações 1, 2 e 3, respectivamente). 
FeNH4(SO4)2(aq) → Fe+3(aq) + NH4+(aq) + 2SO4-2(aq) (1) 
FeSO4(aq) → Fe+2(aq) + SO4-2(aq) (2) 
NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq) (3) 
Em soluções contendo íons hidroxila, os cátions de Fe2+ e Fe
3+ formam seus 
respectivos hidróxidos, insolúveis em água, precipitando-os, formando uma mistura sólida de 
cor verde escura (reações 4 e 5, respectivamente). Sob aquecimento, estes hidróxidos formam 
óxidos ferroso e férrico e água, respectivamente (reações 6 e 7). 
Fe+2(aq) + 2OH
-
(aq) ⇌ Fe(OH)2(s) (4) 
Fe+3(aq) + 3OH
-
(aq) ⇌ Fe(OH)3(s) (5) 
Fe(OH)2(s) ⇌ FeO(s) + H2O(l) (6) 
2Fe(OH)3(s) ⇌ Fe2O3(s) + 3H2O(l) (7) 
Estes óxidos reagem entre si formando, então, a magnetita, um sólido preto (reação 8). 
Fe2O3(s) + FeO(s) → Fe3O4(s) (8) 
A magnetita obtida contém ferro (II) e ferro (III) na proporção estequiométrica 1:2 e 
pode ser representada pela fórmula FeIIFe2
IIIO4. 
É possível verificar a composição estequiométrica da magnetita através do cálculo da 
composição percentual dos elementos presente na formula molecular do composto. 
 
% Elemento = 
𝑛 𝑥 𝑀.𝑀 𝑑𝑜 𝐸𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑀.𝑀 𝑑𝑜 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑜𝑠𝑡𝑜
𝑥100% = (9) 
 
Onde n é o número de átomos presente no composto. 
Para a magnetita Fe3O4, também representada como FeO.Fe2O3 temos: 
 
% O = 
4 𝑥 16
231,53
 𝑥 100% = 0,276% (9.1) 
% Fe2+ = 
1 𝑥 55,84
231,53
 𝑥 100% = 0,242% (9.2) 
% Fe3+ = 
2 𝑥 55,84
231,53
 𝑥 100% = 0,482% (9.3) 
 
 %O + %Fe2+ + %Fe3+ = 100% e nota-se a proporção de 1:2 entre Fe2+ e Fe3+. 
 Após secar a amostra em estufa, foi obtido uma massa de 0,2942 g de magnetita (já 
desconsiderado o valor do papel filtro) e determinou-se o rendimento da mesma. 
Para determinar o rendimento da magnetita, primeiramente calculou-se a quantidade 
de Fe2+ obtida. 
 Fe(SO4) (aq) + 2 NH4OH(aq) → (NH4)2SO4 (aq) + Fe(OH)2(aq) 
Nº de Mols 
 
1 mol 
 
2 mol 1 mol 1 mol 
Massa Molar 151,908 g.mol-1 2 x 35,04 = 70,08 g.mol-1 88,86 g.mol-1 
Massa utilizada 
0,4022 g 
 
3 ml = 2,7g x1 
 
O hidróxido de amônio possui densidade igual a 0,9 g.cm³, portanto sua massa é igual 
ao volume gasto vezes a densidade. 
Após cálculo da massa de ferro, determinou-se o reagente em excesso. De acordo com 
o calculo abaixo é possível identificar que para 0,4022 g de Fe(SO4) serão necessário apenas 
0,186 g de NH4OH, porém é adicionado 2,7g de NH4OH, sendo assim há um excesso de 
hidróxido de amônio. Abaixo está apresentado o cálculo da massa obtida de Hidróxido de 
Ferro (II). 
Massa Molar Massa utilizada 
151,908 g.mol-1 de Fe(SO4) 0,4022g 
89,86 g.mol-1 Fe(OH)2 x3 
x3 = 0,238 g de Fe(OH)2 
 
 Após calcular a massa de Hidróxido de ferro (II), observando a reação abaixo, onde 
temos a formação de Hidróxido de ferro (III), calcula-se a massa de Hidróxido de Ferro (III) 
obtida. 
 
 FeNH4(SO4)2(aq) + 3 NH4OH(aq) → 4(NH4) (aq) + 2SO4(aq) + Fe(OH)3(aq) 
Nº de Mols 1 mol 3 mol 4 mol 2 mol 1 mol 
Massa Molar 298,270 g.mol-1 
3 x 35,04 = 
105,12 g.mol-1 
 
106,8 
g.mol-1 
Massa 
utilizada 
0,8002g 3 ml = 2,7g x4 
 
 Assim como nos cálculos realizados anteriormente, é preciso definir o reagente em 
excesso. O hidróxido de amônio está em excesso, pois para 0,8002g de FeNH4(SO4)2 
utilizado, era necessário 0,282g de NH4OH. Ao final dos cálculos obteve-se que a formação 
de Fe(OH)3 foi de 0,287g aproximadamente, como demostrado abaixo. 
Massa Molar Massa utilizada 
298,270 g.mol-1 de FeNH4(SO4)2 0,8002 
106,8 g.mol-1 Fe(OH)3 x4 
x4 = 0,287 g de Fe(OH)3 
 
 Para formação da magnetita é necessário que Fe(OH)2 e Fe(OH)3 reajam sob 
aquecimento, como na equação indicada a seguir, sabemos que reagira 0,233g de Fe(OH)2 e 
0,282g de Fe(OH)3. 
Fe(OH)2(aq) + 2Fe(OH)3(aq) 
∆
→ Fe3O4(s) + H2O(l) 
 Fe(OH)2(aq) + 2Fe(OH)3(aq) 
∆
→ Fe3O4(s) + 4H2O(l) 
Nº de Mols 1 mol 2 mol 1 mol 4 mol 
Massa Molar 89,86 g.mol-1 2 x 106,8 g.mol-1 
231,533 
g.mol-1 
 
Massa 
utilizada 
0,238g 0,287g x6 
 
 Para 0,287 g de Fe(OH)3 era necessário 0,121g de Fe(OH)2, porém adicionou-se 0,238g 
de Fe(OH)2, assim sendo o hidróxido de ferro (II) estava em excesso.Calculou-se quanto 
deveria ser formado de magnetita - Fe3O4 resultando em 0,311g de rendimento esperado. Para 
calcular quando te Fe3O4 utilizamos os dados de Fe(OH)3, o reagente limitante. 
Massa Molar Massa utilizada 
231,533,6 g.mol-1 de Fe3O4 x5 
213,6 g.mol-1 Fe(OH)3 0,287g 
x5 = 0,311 g de Fe3O4 
 
 
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑎
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎
𝑥100 
 
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =
0,2942
0,311
𝑥100 = 94,6% de rendimento de Fe3O4 
 
Obtivemos 94,6% de rendimento após a síntese da magnetita. Possíveis erros podem 
ter sido determinados na transferência da magnetita do papel filtro para o objeto em que foi 
pesado, bem como na retirada da barra magnética do béquer, utilizando um imã, que pode ter 
atraído parte do material sintetizado. São erros possíveis de ocorrerem na balança, preparação 
de soluções ou baixo tempo utilizado no banho maria. Apesar disso, o rendimento obtido foi 
bom, o que pode ter sido contribuído pelo tempo a mais de agitação e no banho maria. 
Uma técnica possível para analisar a magnetita sintetizada seria a difração de raios-x 
(DRX). Segundo Leal (2006), a técnica trabalha com radiações magnéticas de mesma 
natureza da luz, porém em menores comprimentos de onda. A magnetita quando submetida ao 
DRX produz um diafratograma definido pelo seu retículo cristalino, o qual é formado por 
unidades menores repetidas tridimensionalmente. 
O autor ainda afirma que a técnica permite a identificação da estrutura e componentes 
da magnetita caso o diafratograma obtido apresente posições e intensidade de picos bem 
definidos comparados com a base de dados Joint Committee on Powder Diffraction Standarts 
– International Centre of Diffraction Data (JCPDS – ICDD) (Figura 1). 
 
Figura 1 – Diafratograma da magnetita. JCPDS – JCDD19-629 
 
Fonte: LEAL, 2006 
 
Apresenta um sistema cristalino cúbico com estrutura do tipo espinélio (sistema 
cúbico com hábito octaédrico) invertido (Figura 2). Em sua cela unitária, a magnetita 
apresenta oito íons Fe3+ localizados nos sítios tetraédricos e, no sítio octaédrico, oito íons Fe3+ 
e oito íons Fe2+ (Figura 2). (MAGALHÃES, 2008). 
 
Figura 2 – Estrutura da Magnetita 
 
Fonte: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422013000100022 
Segundo Canham e Overton (2010), a origem do magnetismo dos materiais está na 
configuração eletrônica dos átomos que o formam. Os elétrons podem estar em um orbital ou 
banda, emparelhados ou não. Quando estão emparelhados, os spins dos elétrons são contrários 
e repelem o campo magnético caso sejam aproximados de um. Quando os elétrons estão 
desemparelhados, o átomo será atraído pelo campo, apresentando uma característica de 
magnetismo. 
Os átomos que repelem o campo são chamados de diamagnéticos, e os que são 
atraídos pelo campo são chamados de paramagnéticos. Ambos são diferenciados por 
magnetometria, técnica que fornece respostas sobre a característica de uma amostra submetida 
à aplicação de um campo magnético (SHRIVER; ATKINS. 2008). 
Um material paramagnético possui elétrons desemparelhados e na presença de um 
campo magnético, alinham-se, fazendo surgir um ímã que tem a capacidade de provocar um 
leve aumento na intensidade do valor do campo magnético em um ponto qualquer. São 
exemplos de materiais paramagnéticos: o alumínio, o magnésio, o sulfato de cobre etc. Já um 
material diamagnético, se colocado na presença de um campo magnético, têm seus ímãs 
elementares orientados no sentido contrário ao sentido do campo magnético aplicado. São 
substâncias diamagnéticas: o bismuto, o cobre, a prata, o chumbo etc. 
Além desses existe substâncias ferromagnéticas, que apresentam características bem 
diferentes dos materiais paramagnéticos e diamagnéticos. Esses materiais imantam-
se fortemente se colocados na presença de um campo magnético. É possível verificar, 
experimentalmente, que a presença de um material ferromagnético altera fortemente o valor 
da intensidade do campo magnético. São substâncias ferromagnéticas somente o ferro, 
o cobalto, o níquel e as ligas que são formadas por essas substâncias. 
As definições de magnetismo foram estudadas a partir da resposta que eles fornecem 
quando submetidos à aplicação de um campo externo. Para Ferreira (2009) os momentos 
dipolo magnético de um átomo diamagnético alinham-se em sentido contrário ao do campo 
aplicado fazendo com que tenham valores praticamente nulos. Já para os átomos 
paramagnéticos, os momentos de dipolo magnético são desorganizados e se alinham no 
sentido do campo aplicado, obtendo valores positivos que dependem da temperatura. 
Ao passar o ímã por baixo do papel filtro contendo o sólido seco, notou-se que este se 
movia sobre o papel conforme os movimentos do ímã. O fenômeno é o ferromagnetismo. 
Segundo Canham e Overton (2010) materiais ferromagnéticos são caracterizados pelos 
elétrons desemparelhados dos orbitais d ou f que se alinham com os vizinhos mesmo na 
abstenção de um campo. Os elétrons alinhados formam um grupo chamado de domínio 
magnético (Figura 3). Ao aplicar um campo, esse domínio se alinha com o mesmo, com uma 
intensidade muito mais forte e permanente que o paramagnetismo. Ao aquecer um material 
ferromagnético, as vibrações colapsam o domínio até o ponto de Curie (Figura 4). A partir 
deste ponto, o material adota um comportamento paramagnético. 
 
Figura 3 – Domínio magnético em materiais ferro-, para- e diamagnéticos. 
 
Fonte: http://blogdefisica-2016.blogspot.com.br/2016/11/conhecendo-as-linhas-de-campo-
magnetico.html 
 
O antiferromagnetismo é quando a interação entre spins vizinhos resultam em um 
alinhamento antiparalelo (figura 5). A atração para o campo é mais fraca que o efeito 
paramagnético até o ponto de Néel (Figura 4), quando o material antiferromagnético adota um 
comportamento paramagnético (CANHAM e OVERTON, 2010). 
 
Figura 4 – Temperatura de Curie e ponto de Néél 
 
Fonte: CANHAM; OVERTON. 2010. 
Figura 5 – Domínio magnético em materiais antiferromagnéticos 
 
Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Figura-23-Orden-antiferromagnetico-de-los-espines-de-Fe-La-
direccion-de-los-espines-en_fig3_236037225 
 
CONCLUSÃO 
 
A prática realizada possibilitou um estudo sobre magnetismo, materiais magnéticos e 
suas propriedades, sendo muito importantes para a sociedade, por fazerem parte do avanço 
científico e tecnológico dos últimos anos. Esses materiais desempenham um importante papel 
na tecnologia atual, pois encontram um grande número de aplicações em produtos e processos 
industriais dos mais variados setores. As aplicações vão desde dispositivos com funções 
muito simples, como os pequenos ımãs permanentes usados para fechaduras de portas de 
moveis e utensílios, a inúmeros componentes sofisticados utilizados na indústria 
eletroeletrônica. Quantitativamente, o rendimento obtido foi ótimo, com margem de erro de 
5,4%. 
REFERÊNCIAS 
 
CANHAM-REYNER, G; OVERTON, T. Descriptive Inorganic Chemistry. 5. ed. Nova 
York: W.H. Freeman and Company, 2010. 651p. 
 
FERREIRA, R. V. Síntese e caracterização de nanopartículas magnéticas funcionalizadas 
com núcleo magnético de magnetita. 2009, 104 f. Dissertação (Mestrado em Química) – 
Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2009. 
Disponível em: <http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/BIRC-
86EQNL/disserta__o___roberta_viana_ferreira.pdf?sequence=1>. Acesso em: 18 out. 2018. 
 
LEAL, R. Estudo da magnetita como material adsorvedor de íons uranilo. 2006. 73 f. 
Dissertação (Mestrado em Ciências). Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares,Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006. 
 
MAGALHÃES, F. Síntese e Caracterização de Óxidos de Ferro e Compósitos para 
Aplicações no Tratamento Redox de Efluentes aquosos. 2008. 215f. Dissertação 
(Doutorado em Ciências). Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal de Minas 
Gerais, Belo Horizonte, 2008. Disponível em: 
<http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/SFSA-
85VSWF/tese_fabiano_magalh_es_06_8_08.pdf?sequence=1>. Acesso em: 18 out. 2018. 
 
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Materiais paramagnéticos, diamagnéticos e 
ferromagnéticos"; Brasil Escola. Disponível em 
<https://brasilescola.uol.com.br/fisica/materiais-paramagneticos-diamagneticos-
ferromagneticos.htm>. Acesso em 23 abril 2018. 
 
SHRIVER, D F.; ATKINS, P. W. Química Inorgânica. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2008. 
848 p.