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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
Júlia Goedert, Daniela Borges Gonçalves, Juan Tuelher, Kelly Cristina Caetano, Vinícios Pinheiro Fernandes
	
PREPARAÇÃO DE CRISTAIS, SAL COMPLEXO E SAL DUPLO
Palhoça, 2017
UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
Júlia Goedert, Daniela Borges Gonçalves, Juan Tuelher, Kelly Cristina Caetano, Vinícios Pinheiro Fernandes
PREPARAÇÃO DE CRISTAIS, SAL COMPLEXO E SAL DUPLO
Relatório apresentado à unidade de aprendizagem Química Inorgânica Experimental, no curso de graduação em Engenharia Química.
Professora Daiana Cardoso de Oliveira
Palhoça, 2017
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO.......................................................................................................04 
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..................................................................................05 
3. MATERIAIS E REAGENTES................................................................................. 09
4. MÉTODO................................................................................................................10
4.1 OBTENÇÃO DO ALÚMEN DE CROMO E AMÔNIO.............................................10
4.2 PREPARAÇÃO DE UM SAL DUPLO: SULFATO DE AMÔNIO E COBRE............10
4.3 OBTENÇÃO DE CRISTAIS DE NA2S2O3.5H2O....................................................10
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES...........................................................................11
5.1 ALÚMEN DE CROMO E AMÔNIO.......................................................................11
5.2 SAL DUPLO CuSO4.(NH4)2SO4.6H2O..................................................................11
5.3 CRISTAIS DE Na2S2O3.5H2O..............................................................................12
6. CONCLUSÃO.........................................................................................................13
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................14
1. INTRODUÇÃO 
	 A química do estado sólido é uma parte importante da química inorgânica, de fato, grande parte da química inorgânica é química no estado solido. Dentro desse assunto, torna-se relevante enfocar a formação e crescimento de cristais, já que na natureza os mesmos ocorrem com as formas e propriedades mais variadas possíveis. (LENZI et al., 2004)
A cristalização foi um dos primeiros métodos usados pelos químicos para purificar compostos em sequências de reação ou de síntese. Na maior parte dos casos, se as condições são escolhidas cuidadosamente, pode-se isolar com alta pureza um material cristalino a partir de soluções que contêm muitos outros componentes (VOGEL et al., 2002).
	Os sais duplos se formam quando dois sais cristalizam-se juntos em proporções moleculares simples. Têm sua própria forma cristalina, não necessariamente igual à de qualquer dos componentes. Os alúmens são sais duplos de fórmula geral M+M+3(SO4 -2)2.12H2O ou M+2M2+(SO4-2).6H2O. Os sais duplos em solução exibem as propriedades de cada íon (geralmente hidratados) presente nos sais componentes (VOGEL et al., 2002).
Este experimento teve por objetivo principal, realizar a síntese de vários sais seguido do acompanhamento do processo de sua cristalização, bem como o cálculo de rendimento teórico e prático.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
	Os sólidos cristalinos consistem em um arranjo regular de unidades estruturais, que podem ser átomos moléculas ou íons. As propriedades físicas de um sólido dependem da natureza de suas unidades estruturais e das forças entre elas. Segundo MASTERTON et al. (1990), os tipos mais comuns de sólidos são:
i. Compostos iônicos (como NaCl e KBr) constituídos por cátions e ânions.
ii. Substâncias moleculares (como I2 e H2O), consistindo em moléculas discretas.
iii. Substâncias com rede covalente (como o SiO2,C), nos quais átomos não metálicos estão ligados por uma rede contínua de ligações covalentes. Estas substâncias não contêm moléculas pequenas e discretas.
iv. Substâncias metálicas (como Na e Fe), consistindo em cátions metálicos envolvidos por elétrons com grande mobilidade. 
Uma das características mais notáveis dos sólidos é sua ocorrência como cristais. O crescimento extremamente lento num meio uniforme é necessário para a obtenção de cristais grandes e perfeitamente formados. Como estas condições não são geralmente atingidas, é comum obter-se cristais que apresentam distorções. Tais distorções são resultados de condições não uniformes na vizinhança do cristal em crescimento mais rápido em certas direções do que em outras. As impurezas muitas vezes afetam a forma de um cristal. Assim, cloreto de sódio, que normalmente forma cristais cúbicos, pode ser levado a formar cristais octaédricos quando se dissolve ureia (CO(NH2)2) na solução aquosa a partir da qual o cristal de NaCl está se formando (RUSSEL, 1994).
As estruturas cristalinas dos metais podem ser descritas mais simplesmente em termos do que é conhecido como uma célula unitária. A célula unitária é a menor unidade estrutural que, repetida muitas e muitas vezes em três dimensões, gera o cristal. Segundo MASTERTON et al. (1990), existem muitos tipos diferentes de unidades celulares:
i. Célula cúbica simples. É um cubo que consiste em oito átomos cujos centros estão localizados nos vértices da célula.
ii. Célula cúbica de corpo-centrado. É um cubo em átomos em cada vértice e um no centro do cubo. Todos os metais do Grupo 1 e o bário no grupo 2 cristalizam-se neste padrão.
iii. Célula cúbica de face-centrada. É um cubo com um átomo em cada vértice e no centro de cada face do cubo. Cálcio e estrôncio no Grupo 2 têm este tipo de célula unitária, como também muitos metais de transição.
 
Os retículos cristalinos apresentam formas geométricas diferentes. A cela unitária, uma pequena porção do retículo cristalino, pode ser usada para gerar a estrutura geométrica de todo o retículo. Um dos tipos retículos é o retículo de empacotamento denso, que pode ser tanto empacotamento cúbico denso ou empacotamento hexagonal denso. Em cada um destes, a eficiência de empacotamento, isto é, a capacidade do arranjo em preencher o espaço, é a máxima possível. Alguns retículos iônicos, apesar de não serem de empacotamento denso, podem ser descritos em termos de retículos de empacotamento denso de um tipo de íon com um contra íon, isto é, um íons de carga oposta, ocupando vazios octaédricos e/ou tetraédricos na estrutura (RUSSEL, 1994). 
Segundo LEE (1999), Werner mediante a interpretação de simples reações químicas, foi capaz de explicar a natureza das ligações nos complexos, e concluiu que nesses compostos o metal apresenta dois tipos de valência:
i. Valências primárias. São não direcionais. O complexo geralmente existir na forma de um íon positivo. A valência primária é o número de cargas no íon complexo. Essa carga deve ser compensada por um número igual de cargas provenientes de íons negativos. A valência primária é igualmente aplicável a sais simples e a complexos. 
ii. Valências secundárias. São direcionais. Pode-se dizer que o número de valências secundárias é igual ao número de átomos ligantes coordenados ao metal. A esse número, denomina-se número de coordenação. Os ligantes são geralmente íons negativos como Cl- ou moléculas neutras como NH3. Cada metal possui um número característico de valências secundárias. Devido as valências secundárias serem direcionais, o íon complexo adquire uma forma característica. 
Werner deduziu a forma de muitos complexos. Ele conseguiu isso preparando tantos complexos isoméricos diferentes quantos possíveis, de um sistema. Em seguida, o número de isômeros formados foi comparado com o número de isômeros previstos para as diferentes formas geométricas. O número de coordenação mais comum em complexos de metais de transição é 6, e a forma é geralmente octaédrica. O número de coordenação 4 também é bastante comum, dando origem a complexos tetraédricos ou quadrados planares (LEE, 1999). 
Uma solução saturada é aquela que estáem equilíbrio com excesso de soluto, ou seria se estivesse presente excesso de soluto. Isto significa que, se filtrar o excesso de soluto não dissolvido, ainda se denominaria a solução como saturada. O termo saturado denota a maior concentração de soluto que uma solução pode conter e estar em equilíbrio com alguma porção de soluto não dissolvido com o qual está em contato. Já uma solução insaturada, é aquela que tem uma concentração de soluto menor do que de uma solução saturada, isto é, um soluto adicional pode ser dissolvido em uma solução insaturada, até a solução tornar-se saturada (RUSSEL, 1994).
Uma solução supersaturada é aquela em que a concentração do soluto é maior do que a da solução saturada. A solução supersaturada é instável e seu soluto tende eventualmente a se cristalizar, mas com alto resfriamento o líquido tende eventualmente a se cristalizar. O equilíbrio de solubilidade não é possível em uma solução supersaturada. Se mais soluto é adicionado, a cristalização ocorre rapidamente, quando o soluto deixa a solução para cristalizar na superfície de cristais de soluto adicionado. Soluções supersaturadas são geralmente feitas primeiro preparando-se uma solução saturada sob certas condições e então mudando estas condições para outras nas quais o soluto é menos solúvel. Frequentemente, a temperatura é mudada para diminuir a solubilidade (RUSSEL, 1994).
A cristalização é um processo de separação onde, partindo de uma mistura líquida, se obtêm cristais de um dos componentes da mistura. Na cristalização criam-se as condições que levam as moléculas a aproximarem-se e a agruparem-se em estruturas altamente organizadas, os cristais. Por vezes, as condições operatórias não permitem obter cristais 100% puros, verificando-se a existência, nos cristais, de inclusões (impurezas) de moléculas que também tem grande afinidade para o soluto (LEE, 1999)
Alumens são compostos que cristalizam a partir de soluções que contém um cátion monovalente, um cátion trivalente e um ânion sulfato. Os alumens são sais duplos. Sais duplos se formam quando dois sais cristalizam-se juntos em proporções moleculares simples. Têm sua própria forma cristalina e em solução exibem as propriedades de cada íon presente nos sais componentes (VOGEL et al., 2002).
A recristalização é uma técnica utilizada para purificar um sólido, retirando outros sólidos ou outras impurezas. A técnica consiste em dissolver um sólido a quente e logo após resfriá-lo lentamente. Em alta temperatura, o sólido permanece totalmente dissolvido; quando é esfriado, o material dissolvido tem menor solubilidade e então ocorre o crescimento de cristais. O crescimento lento dos cristais produz um produto puro, deixando as impurezas na solução (LENZI et al., 2004).
3. MATERIAS E REAGENTES
Os materiais e os reagentes utilizados na prática estão respectivamente descritos na Tabela 1 e na Tabela 2.
Tabela 1. Materiais utilizados no experimento
	Materiais
	Capacidade (mL)
	Béquer 
	250
	Pipeta graduada 
	1, 5, 10
	Proveta 
	50
	Vidro relógio 
	----
	Papel filtro 
	----
	Chapa de aquecimento 
	----
	Termômetro 
	----
	Balança semi-analítica 
	----
	Agitador magnético
	----
Tabela 2. Reagentes utilizados no experimento
	Reagentes
	Quantidade
	Dicromato de amônio ((NH4)2Cr2O7)
	12 g
	Álcool etílico (C2H6O)
	7 mL
	Ácido sulfúrico 4M (H2SO4)
	100 mL 
	Sulfato cúprico penta-hidratado (CuSO4.5H2O)
	4,99 g
	Sulfato de amônio ((NH4)2SO4)
	6,64 g 
	Tiossulfato de sódio penta-hidratado (Na2S2O3.5H2O)
	12 g 
	Água destilada 
	----
4. MÉTODO
4.1 OBTENÇÃO DO ALÚMEN DE CROMO E AMÔNIO
Em um béquer de 250mL foi dissolvido 12g de dicromato de amônio em 50mL de água destilada e acrescentou-se 7mL de álcool etílico. Esta solução foi resfriada em banho de água e gelo, mantendo-a sempre fria. Então, foi adicionado lentamente 100mL de ácido sulfúrico 4M, não permitindo que a temperatura ultrapassasse 60ºC. Depois de completar a adição, a solução foi tampada com vidro relógio e deixou-se em repouso até o próximo período de laboratório. Assim, os cristais obtidos foram separados por decantação. Então determinou-se a massa dos cristais secos e calculou-se o rendimento percentual obtido.
	
4.2 PREPARAÇÃO DE UM SAL DUPLO: SULFATO DE AMÔNIO E COBRE 
	Em um béquer de 250mL foi dissolvido 4,99g de sulfato cúprico penta-hidratado e 2,64g de sulfato de amônio, em 10mL de água destilada. Esta solução foi aquecida moderadamente, agitando constantemente, até que os sais se dissolveram completamente. Então, resfriou-se a solução em banho de água fria até a formação de cristais, e decantou-se, deixando os cristais. Em seguida, secou-se os cristais sobre papel filtro. Então determinou-se a massa dos cristais secos e calculou-se o rendimento percentual obtido. 
4.3 OBTENÇÃO DE CRISTAIS DE NA2S2O3.5H2O
	Em um béquer dissolveu-se 12g de tiossulfato de sódio penta-hidratado em 5mL de água destilada, e aqueceu-se suavemente, sem ferver, agitando continuamente até que todo o sólido se dissolveu. Então, resfriou-se em água corrente, sem agitar o conteúdo do béquer. Em seguida, foi adicionado alguns cristais bem pequenos do sal “germes” na solução. Assim, deixou-se em repouso até o próximo período de laboratório. Então determinou-se a massa dos cristais secos.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
5.1 ALÚMEN DE CROMO E AMÔNIO 
	Após completar a adição de ácido sulfúrico em banho de água e gelo, a solução foi tampada com vidro relógio. E assim, foi deixada em repouso por 1 semana, isto devido a que o processo de formação dos cristais é bastante lento.
Após o referido tempo, observou-se que havia formado pequenos cristais de cor vinho (praticamente preto), correspondentes ao sal que desejava-se obter. Assim, determinou-se a massa dos cristais de cromo e amônio obtido que foi de 17,07g. Calculou-se então, respectivamente, o rendimento teórico e prático, admitindo rendimento prático de 37,5%.  Assim, o experimento não obteve rendimento muito satisfatório, isto pode ter ocorrido devido a que tenha ficado apenas 1 semana em repouso, e o tempo não tenha sido o suficiente para a formação total dos cristais.
5.2 SAL DUPLO CuSO4.(NH4)2SO4.6H2O
	Neste experimento desejava-se obter o sulfato de amônio e cobre hexahidratado (CuSO4(NH4)2SO4.6H2O). Para isso, misturou-se soluções de CuSO4.5H2O e (NH4)2SO4, sendo que ambas possuíam quantidades equimolares de sal dissolvido. 
Em seguida, após resfriar a solução, a mesma foi deixada em repouso por 1 semana, isto devido a que o processo de formação é bastante lento. 
Após o referido tempo, observou-se que havia formado cristais azul-claro, correspondentes ao sal duplo que desejava-se obter. Assim, determinou-se a massa dos cristais, que foi 8,75g. Calculou-se então, respectivamente, o rendimento teórico e prático, obteve-se então que o rendimento prático foi de 109,5%. O fato que explica o rendimento ter excedido 100%, é que ao filtrar os cristais, ficou umidade no filtro, e um pouco ainda entre os cristais, sendo assim, obteve-se massa maior do que deveria, implicando no cálculo do rendimento. 
5.3 CRISTAIS DE Na2S2O3.5H2O
Ao aquecer os cristais de tiossulfato de sódio, eles dissolveram-se facilmente, devido a água contida nos cristais. Quando os cristais se formam a partir de soluções aquosas, a água que está ao redor do soluto se fixa no arranjo do cristal. 
Foi adicionado à solução cristais bem pequenos do sal “germes”, isso porque pequenos fragmentos desses cristais podem transformar-se em novos núcleos. Assim, torna o processo de recristalização mais rápido.
Segundo VOGEL et al. (2002), a solubilidade do tiossulfato de sódio é de 175,5g em 100g de água a 60°C e, suficiente para que ele se dissolva completamente. Quando o frasco volta a temperatura ambiente temos uma solubilidade muito menor (75g em 100g de água a 25°C), tornando-se solução supersaturada.
Neste experimento foi obtido 8,18g de cristais de Na2S2O3.5H2O após a recristalização. Os cristais formados eram pequenos e transparentes.6. CONCLUSÃO
	A partir deste experimento, conclui-se a possibilidade de obtenção de sais simples hidratados, duplos e complexos através de reações entre sais simples em solução, com métodos apropriados e obedecendo-se as relações estequiométricas entre os sais, para que haja a formação dos sais conforme o objetivo esperado.
	Entretanto, é possível que existam erros na prática, e essas podem ser justificadas pelo fato de alguns erros experimentais que podem ter ocorrido por falta de prática dos analistas. Portanto, os valores encontrados nas análises podem sofrer uma desconhecida variação para mais ou para menos.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. 5ª edição. São Paulo: Blucher, 1999.
LENZI, E.; FAVERO, L. O. B.; TANAKA, A. S.; FILHO, E. A. V.; SILVA, M. B. Química Geral Experimental. Rio de Janeiro: Freitas Bastos, 2004.
MASTERTON, W. L., SLOWINSKI, E. J., STANITSKI, C. L. Princípios de química. 6ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 1990.
RUSSEL, J. B. Química geral. 2ª edição. São Paulo: Makron Books, 1994.
VOGEL, A. I.; MENDHAM, J.; DENNEY, R. C.; BARNES, J. D.; THOMAS, M. J. K. Análise Química Quantitativa. 6ª Edição. Rio de Janeiro: LTC, 2002.