Pratica 9 - Crescimento de cristais

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Universidade Federal do Amazonas – UFAM 
Instituto de Ciências Exatas – ICE
Departamento de Química – DQ
9° Relatório de Química Inorgânica Experimental I
Manaus – AM	
 2016			
		 Universidade Federal do Amazonas – UFAM 
Instituto de Ciências Exatas – ICE
Departamento de Química – DQ
Aluno: Evelyn Barreiros Conde de Oliveira – 21553868
Matheus Souza Carneiro - 21551613
Data: 27 / 07 /2016
Professor: Marlon de Souza Silva
Crescimento de cristais
Manaus – AM
2016
INTRODUÇÃO
Um cristal é um sólido no qual os constituintes, sejam eles átomos, moléculas ou íons, estão organizados num padrão tridimensional bem definido, que se repete no espaço, formando uma estrutura com uma geometria específica.
Em química e mineralogia, um cristal é uma forma da matéria na qual as partículas constituintes estão agregadas regularmente, criando uma estrutura cristalina que se manifesta macroscopicamente por assumir a forma externa de um sólido de faces planas regularmente arranjadas, em geral com elevado grau de simetria tridimensional.
Os cristais podem formar-se de quatro maneiras diferentes: 
A partir de uma solução – um exemplo são os sais dissolvidos na água. À medida que a água evapora, vai aumentando a concentração de sal até um ponto em que ele começa a precipitar na forma de cristais; A partir de uma fusão – são os cristais que se formam quando ocorre o resfriamento do magma (no interior da crosta) e da lava (na superfície); A partir de vapores – como os cristais de neve ou outros, formados em exalações vulcânicas; Por recristalização – nos processos metamórficos, quando um mineral se transforma em outro, sem deixar o estado sólido.[1]
OBJETIVO
Obter cristais a partir de soluções saturadas e supersaturadas. 
MATERIAIS E REAGENTES
 3.1 Soluções e Reagente
Cromato de Potássio, K2CrO4
Dicromato de Potássio, K2Cr2O7
Sulfato de ferro heptahidratado, FeSO4.7H2O
Sulfato de Cobre pentahidratado, CuSO4.5H2O 
 Tiossulfato de sódio, Na2S2O3
K3[Fe(CN)6]
3.2 Vidrarias
Tubo de ensaio
Erlenmeyer
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4.1. Crescimento de cristais a partir de uma solução saturada
a. Através dos dados de solubilidade apresentados na Tabela 1, calculou-se a massa do sal necessário para realizar a experiência.
b. Pesou-se a quantidade de sal em um erlenmeyer de 100mL e acrescentou-se 10mL de água destilada. Aqueceu-se, sem ferver, a solução até a total dissolução do sal. 
4.2. Preparação de uma solução supersaturada
a. Em um tubo de ensaio seco, adicionou-se 6g de tiossulfato de sódio e 1 mL de água destilada. Aqueceu-se cuidadosamente o conteúdo do tubo em banho maria até dissolver todo sal. 
b. Tapou-se o tubo com um pedaço de algodão e refrigerou-se lentamente a solução até a temperatura ambiente.
c. Abriu-se o tubo de ensaio e introduziu-se na solução um pequeno cristal do mesmo sal: tem assim lugar a cristalização do sal da solução supersaturada.
d. Segurou-se o tubo com a mão, apercebendo-se o aquecimento da solução durante a cristalização.
e. Realizou-se uma experiência análoga com acetato de sódio, dissolvendo 3g do sal em 1mL de água.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1. Crescimento de cristais a partir de uma solução saturada
A partir dos dados fornecidos na tabela 1, calculou-se as massas dos sais que estavam faltando.
Calculou-se a massa do dicromato de potássio (K2Cr2O7), como segue a equação 1: 
Do mesmo modo, com base na tabela, calculou-se a massa do ferricianeto de potássio(K3[Fe(CN)6]), como segue a equação 2:
50g 100g de água
Xg 10g de água (2)
X = 5g
E do sulfato ferroso heptahidratado(FeSO4.7H2O), como segue a equação 3:
1 mol de sal hidratado 1 mol de sal anidro
278,9g 152,9
 Xg 3,29g (3)
X = 6,01g
Tabela 1 – Dados de solubilidade dos sais
Os erlenmeyers ficaram em repouso por uma semana e pesou-se cada um deles para saber os valores de suas massas.
1) K2CrO4: 15,149g Rendimento: 233%
2) K2Cr2O7: 10,662g Rendimento: 546%
3) K3[Fe(CN)6]: 13,64g Rendimento: 269%
4) FeSO4.7H2O: 14,5g Rendimento: 233%
5) CuSO4.5H2O: 7,332g Rendimento: 188%
Como pode se observar, as massas obtidas são bem maiores que as iniciais resultando em um rendimento fora do comum. Isso ocorre, provavelmente, devido ao fato de que ao pesarmos os erlenmeyers após uma semana de repouso, ainda foi possível observar uma grande quantidade de água presente no mesmo, o que demosntra que nem toda a água foi evaporada para fins de calculos concretos. Na literatura, se todo o solvente tivesse evaporado restariam apenas os cristais do soluto e seria possível o cálculo da massa do cristal corretamente, levando assim ao cálculo do rendimento corretamente também.
5.2. Preparação de uma solução supersaturada
Ao adicionar-se no tubo de ensaio 6g de tiossulfato de sódio e 1mL de água destilada e em outro tubo adicionar-se 3g de acetato de sódio e 1mL de água destilada observou-se que, em temperatura ambiente, nem um deles dissolveu então realizou-se o aquecimento dos mesmo em banho maria sendo possível observar-se a total solubilização do tiossulfato de sódio, porém, o acetato não solubilizou totalmente. Isso ocorre pois o tiossulfato possui o coeficiente de solubilidade á 100°C muito maior que a do acetato. Após esperar a solução esfriar, adicionou-se, a cada tubo, um cristal do sal em questão. No tubo contendo tiossulfato de sódio ao adicionar-se o cristal de tiossulfato a solução imediantamente apresentou formação de cristais com aspecto pontiagudo. Na solução contendo acetato ao adicionar-se o sal de acetato não houve formação de cristal pois não estava totalmente dissolvido. Na literatura, quando o acetato está totalmente dissolvido e acrescenta-se o sal de acetato a solução apresenta formação de cristais, assim como o tiossulfato, fazendo com que todo o excesso se cristalize. Tanto o tiossulfato quanto o acetato apresentam característica de solução supersaturada e assim que ocorre uma perturbação no meio ela passa a ser saturada com corpo de fundo.[2]
QUESTÕES
a. Por que razão ao precipitar a fase sólida da solução se libera calor? 
R= Pois, para a solução ficar supersaturada precisasse de aquecimento, ao aquecer a solução ela absorve calor (energia) para se dissolver totalmente. Quando é adicionado o cristal da solução para ela precipitar ela precisa liberar essa energia em forma de calor para poder voltar a sua fase sólida. Então, é por isso que é necessário essa liberação de calor.
b. Três frascos contêm solução saturada, supersaturada e não saturada do mesmo sal. Como determinar que solução há em cada caso? 
R= Para determinar qual seria a saturação de cada uma teria que adicionar um sal da mesma solução. A solução saturada iria apresentar corpo de fundo pois, na determinada temperatura, o coeficinte de solubilidade do sal em questão já estará no seu limite ou em sua quantidade máxima. Na solução supersaturada, ao adicionar o sal ele irá cristalizar pois a solução é muito instável, e por estar contendo mais soluto dissolvido do que o coeficiente de solubilidade naquela temperatura ela irá desequilibrar o sistema formando esse precipitado em forma de cristal. E a não saturada irá dissolver todo o soluto acrescentado pois ela ainda não havia atingido seu coeficiente de solubilidade. [2]
CONCLUSÕES
Com a realização do experimento foi possivel observar a formação de cristais e a solubilidade de determinados elementos. Observou-se tambémcomo a saturação de uma solução modifica na formação ou não desses cristais. E sempre que têm-se uma solução supersaturada ela é muito instável, qualquer perturbação no sistema leva-se a formação de cristais. Foi possível observar também que, quando varia a temperatura, há ou não a formação desses cristais por liberação ou absorção de calor.
REFERÊNCIAS
1. Disponível:http://www.cprm.gov.br/publique/Redes-Institucionais/Rede-de-Bibliotecas---Rede-Ametista/Canal-Escola/Cristais-2715.html. Acesso em: 06 Ago 2016.
2. Disponível: http://www.soq.com.br/conteudos/em/solucoes/p1.php. Acesso em: 06 Ago 2016.