Química Inorgânica- Cristais de sulfato de cobre

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Universidade Federal de São Paulo
Instituto de Ciências e Tecnologia
Bacharelado em Ciência e Tecnologia

Aplicações do CuSO4.5H2O e Alúmen

Disciplina: Química Inorgânica
Discentes: Tiago Cruz Machado          RA: 78635
                   
Docente:  Sílvia Lucia Cuffini

São José dos Campos, 2014

Introdução

A cristalização se trata do processo de formação de cristais sólidos a partir de uma solução uniforme, homogênea, e que consiste de dois principais eventos: a nucleação e o crescimento molecular.

A nucleação é a etapa em que as moléculas do soluto dispersas no solvente começam a se juntar, formando agregados atômicos, ou clusters, que constituem o núcleo dos cristais e só se tornam estáveis a partir de um certo tamanho crítico, que depende das condições de operação (temperatura, supersaturação, irregularidades, entre outras). Caso o cluster não atinja a estabilidade necessária, ele voltará a se dissolver. É também, nesse estágio, que os átomos se arranjam de uma forma a definir o cristal.

O crescimento molecular é o subsequente crescimento do núcleo após atingir o tamanho crítico do cluster. Enquanto existir supersaturação, tanto a nucleação quanto o crescimento molecular continuam a ocorrer, simultaneamente, assim como é a supersaturação que define a velocidade da nucleação e do crescimento – quanto mais supersaturado, mais rápido ocorrerá.

Os formatos e tamanhos dos cristais dependem das condições do experimento, que podem tornar ou a nucleação ou o crescimento molecular predominante sobre o outro, criando cristais em diferentes formas e tamanhos. Quando a supersaturação é ultrapassada, o sistema atinge o equilíbrio e a cristalização está completa, a menos que as condições de operação sejam alteradas, de forma a sair do equilíbrio, supersaturando a solução novamente.

O cristal de alúmen é de cor branca e cristaliza-se em octaedros, além de ser extremamente solúvel em água. É utilizado em diversos campos da indústria moderna, como por exemplo, para purificar água, para produzir têxteis à prova de fogo, para curtir couro, produzir pães, é utilizado em desodorantes ou loções pós-barba também, assim como também pode ser utilizando para clarificar líquidos turvos, ou utilizado na produção de papel artesanal, como um mordente – agente utilizado para manter a cor, aumentando a resistência do tingimento para que não se torne opaca com o tempo.

Já o cristal de sulfato de cobre penta-hidratado é de cor azulada devido à sua hidratação, caso contrário seria de um tom cinzento ou esverdeado. Ele é muito utilizado como fungicida e herbicida na agricultura, controlando fungos e plantas invasivas, que colocam plantações em risco. Pode ser utilizado, também, em tintura para cabelos, processamento de couro e têxteis ou coloração de vidro. Como reagente, é utilizado para a análise de açúcares redutores, na análise de proteínas e em testes para detecção de anemia.

Objetivos

O objetivo desta prática é sintetizar o sulfato de tetraminocobre (II) monoidratado e obter os cristais grandes e organizado estruturalmente,  de alúmen e Sulfato de Cobre penta-hidratado, utilizando o método de resfriamento lento.

Materiais

- Béquer 250 ml;
- Béquer 50 ml;
- Bastão de vidro;
- Espátula de metal;
- Funil de Büchner;
- Cuba de gelo;
- Alonga de borracha;
- Chapa de aquecimento;
- Kitassato 250 ml;
- Vidro de relógio;
- Bomba de vácuo;
- Solução 4 ml de Amônia;
- Balança de precisão;
- Espátula;
- Pisseta com etanol;
- Pisseta com água destilada.

Métodos

Foi pesado em um béquer de 50 ml 2.5047g de CuSO4 .5H2O previamente triturado pelo almofariz. Na capela foram acrescentados 4,0 ml de amônia concentrada e mais 2,5 ml de água, e o béquer foi agitado vagarosamente até dissolver totalmente o CuSO4 .5H2O na solução. Depois de toda dissolução CuSO4 .5H2O, colocou-se o béquer em banho de gelo durante 20 minutos e foram adicionados 4 ml de álcool etílico, agitado vagarosamente, formando-se, assim, os cristais. Foi pesado o vidro de relógio e papel-filtro, montou-se o esquema de filtração a vácuo usando Kitassato, funil de Büchner e papel-filtro. Depois de serem filtrados, os cristais azuis foram colocados no vidro relógio e deixados secar na temperatura ambiente. A parte dois pode ser dividida em dois esquemas: cristal de alúmen e cristais de CuSO4 .5H2O. Montou-se em um béquer de 50 ml uma solução com 12,01g de alúmen em 50 ml de água, logo após foi montada a chapa de aquecimento e programada para 50°C. A solução foi deixada até que fosse toda dissolvida. Simultaneamente, montou-se um aparato usando fio dental, uma haste de plástico e uma pedra de alúmen, como na figura 1. A pedra foi posicionada dentro do béquer, de forma que ficasse pendurada sobre o béquer. O esquema só foi colocado após a solução ter ficado em temperatura ambiente - em torno de 27°C. O aparato ficou montado em média 2 semanas, e observou-se a formação de cristais de alúmen. Foi colocado em um béquer de 50 ml uma solução com 12,002g de CuSO4 .5H2O em 50 ml de água. Logo após, montou-se a chapa de aquecimento e foi programada para 50°C. A solução foi deixada até que fosse toda dissolvida. Ao mesmo tempo, montou-se um aparato usando fio dental e uma haste de plástico e uma pedra de CuSO4 .5H2O, como na figura 2.

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Resultados e Discussão

A reação inicial do sulfato de cobre penta-hidratado mais a amônia é representado na equação 1. CuSO4.5H2O + 4NH3(aq) [Cu(NH3) 4]SO4.H2O + 4H20 (1) Depois de toda dissolução do sulfato de cobre, colocou-se em banho de gelo, assim o material já começaria a cristalizar. A mudança de temperatura ocasiona uma mudança na solubilidade. Quando acrescentado um solvente como álcool etílico, os cristais já começam a se formar na parte inferior, devido à capacidade do álcool de diminuir a solubilidade da solução. Os cristais formados foram pequenos devido a sua rápida mudança na temperatura; se fosse colocado em uma lenta mudança de temperatura haveria a formação de cristais maiores. A figura 3 mostra o cristal depois da filtração.