A Reciclagem de latas de alumínio: preparação do sulfato duplo de alumínio e potássio

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Química experimental II

Reciclagem de latas de alumínio: preparação do sulfato duplo de alumínio e potássio

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Ana Flavia de Oliveira Bergamo – 01410019

Kathleen Lopes dos Santos Macedo – 01410097

Keli de Araújo – 01610949

Marcela Aparecida Cândido – 01411012

Data do experimento: 07/03/2017

1. OBJETIVO

2. INTRODUÇÃO

3. MATERIAIS E MÉTODOS

1. REAGENTES, VIDRARIAS E EQUIPAMENTOS

REAGENTES: hidróxido de potássio (KOH); ácido sulfúrico (H2SO4); lata de alumínio; etanol (água na proporção de 1:1).

VIDRARIAS: Béquer; Bastão de vidro; Funil de buchner.

EQUIPAMENTOS: Capela; Kitasato; Chapa de aquecimento; Balança.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Primeiramente a massa de hidróxido de potássio (KOH) foi calculada para um preparo de 100 mL de solução a uma concentração de 1,5 mol.L-1. O volume de ácido sulfúrico (H2SO4) a (95%; d= 1,84 g.mL-1; MM= 98,0 g.moL-1) também foi calculado para um preparo de 100 mL a uma concentração de 9 mol.L-1. Em seguida cortou-se uma lata de alumínio (lata de refrigerante) em formato retângulo de aproximadamente 6 x 7 cm, retirando posteriormente com uma palha de aço a tinta e o verniz interno da lata. Esse retângulo foi recortado em porções menores, e com o auxílio de uma balança 1,00 g de sua massa foi pesada. Na capela com exaustor ligado, essa massa de alumínio foi adicionada a um béquer de 250 mL e misturada com 50 mL de KOH (aq). Posteriormente ainda na capela o béquer foi colocado sobre uma chapa de aquecimento e depois filtrado com um funil de buchner com o auxílio de um bastão de vidro. O resíduo escuro retido no papel filtro foi descartado e o filtrado incolor do kitasato foi transferido para um béquer limpo. A esse filtrado com cuidado e agitação adicionou-se 20 mL de H2SO4, depois essa mistura foi colocada em banho de gelo-água por 20 minutos, passado esse tempo os cristais de alumém se formaram, seguiu-se com a filtração e por fim esses cristais foram lavados com 30 mL de etanol (água na proporção de 1:1) e secados na estufa para assim determinar sua massa e calcular o rendimento da síntese.

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A síntese do sulfato duplo de alumínio e potássio, decorrente de reações ácido-base e de uma reação oxirredução foi realizada por meio de 1,002 g do alumínio recortado de uma lata de refrigerante. De acordo com a Equação 1 pôde-se calcular a massa (Tabela 1) necessária para o preparo de 100 mL das soluções de KOH e H2SO4 respectivamente.

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Sendo C a concentração em (mol.L-1), m a massa em (g), MM a massa molecular (g.mol-1) e V o volume da solução.

Tabela 1: Massas obtidas de KOH e H2SO4 por meio da Equação 1.

Substância	Massa (g)
KOH	8,415 g
H2SO4	88,2 g

‘

A solução de H2SO4 apresenta-se líquida e tem o valor de densidade igual a 1,84 g.mL-1, dessa forma, o volume calculado para obter a concentração de 9 mol.L-1 foi de 47,93 mL conforme a Equação 2.

                                                                [2][pic 4]

Sendo d a densidade em (g.mL-1), m a massa em (g) e V o volume em (mL)

Esse volume de H2SO4 calculado representa 100%, porém no procedimento foi pedido que essa solução estivesse em 95%, assim o volume de H2SO4 retirado foi de 45,53 mL e diluído em 54,47 mL de água.

Depois de preparadas às soluções de KOH e H2SO4, o alumínio metálico foi adicionado na solução aquosa de KOH para reagir conforme a reação abaixo, sendo mantido em aquecimento para aumentar a velocidade da reação.

2Al(s) + 2KOH(aq) + 6 H2O(l) → 2K+(aq) + 2[Al(OH)4]-(aq) + 3 H2(g)

Como verificado na reação, um dos produtos formados foi o gás hidrogênio (H2) que é inflamável e explosivo, por isso foi utilizado a capela com o exaustor ligado. A solução que era inicialmente incolor tornou-se escura indicando o término da reação onde todo metal foi reagido, em seguida essa solução escura foi filtrada e ao produto filtrado adicionou a solução de H2SO4 a 95% mantendo inicialmente em agitação de 2 a 5 minutos.

[Al(OH)4]-(aq) + H+(aq) → [Al(OH)3](s) + H2O(l)

[Al(OH)3](s) + 3 H+(aq) → Al3+(aq) + 3 H2O(l)

Por meio das reações acima, observa-se inicialmente a formação do [Al(OH)3](s) e sabe-se que a medida que se acrescenta a solução de H2SO4 esse sólido se dissolve, também é visto que essa reação é exotérmica, já que é uma reação de ácido-base.

O filtrado quente foi resfriado por fim em um banho de gelo e água, sendo mantido inicialmente em agitação e depois em repouso por 20 minutos conforme a reação de oxirredução a baixo. A agitação foi necessária para iniciar a precipitação do sal duplo, ou seja, o cristal de alúmen. Esses cristais foram filtrados e lavados com etanol-água na proporção de 1:1 e em seguida secados na estufa para no final se pesar a massa obtida desse sal.