A Síntese do Sulfato de Cobre Penta hidratado

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Título: Síntese do Sulfato de Cobre Pentahidratado – CuSO4.5H2O

Autores: VERAS, Bruna Nathália de Azevedo; DUQUE, Lorraine de Carvalho Resende; AMARAL, Vitória Gonçalves;

Resumo

Este experimento consiste na realização da síntese do sulfato de cobre pentaidratado (CuSO4 .5H2O), a partir, do Óxido de Cobre (II) (CuO). Utilizou-se Ácido Sulfúrico (H2SO4) para a dissolução do CuO e, deixar o meio ácido, formando uma reação iônica, de onde é derivado o Sulfato de Cobre (CuSO4). O objetivo deste experimento é sintetizar um sal simples, aplicar as técnicas de filtração e precipitação e, calcular seu rendimento. A síntese foi realizada de forma parcial, ou seja, existem reagentes que não são substancias elementares. A massa de CuO usada, foi de aproximadamente 2,152g. Depois de dissolvido, o CuO em meio ácido, a solução foi aquecida a mais ou menos 60°C. A solução foi colocada em banho de gelo até o fim da formação de cristais. Em seguida, foi feita uma filtração a vácuo e os cristais foram lavados com água e etanol gelados. Quando o processo terminou, os cristais foram levados para secar na estufa a aproximadamente 84°C, depois de 7 minutos, os cristais foram retirados e pesados. Com massa final de 3,115g, o rendimento foi de 46, 1%.

Palavra-chave: Cristalização, Sulfato de Cobre, Síntese.

Introdução

Óxido de cobre (II) é um sólido negro amarronzado, inodoro, insolúvel em água e termicamente estável em condições normais de estocagem, tem uma estrutura iônica que funde acima de 1200 °C, com alguma perda de oxigênio.

O óxido de cobre (II) é um óxido básico, então se dissolve em ácidos minerais como o ácido clorídrico, ácido sulfúrico ou ácido nítrico para dar os sais correspondentes de cobre (II):

CuO + 2 HNO3 →  Cu(NO3)2 + H2O

 CuO + 2 HCl  → CuCl2 + H2O

 CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

O ácido sulfúrico é uma solução aquosa de sulfato de hidrogênio, cuja fórmula é H2SO4. Assim como todas as substâncias ácidas, ele é solúvel em água e forma como único cátion o hidrogênio, H+.  O grau de ionização desse ácido é muito elevado (α = 61%), o que significa que ele é um ácido forte. Ele também é corrosivo, pois o ácido sulfúrico tem um poder oxidante e desidratante muito forte, sendo capaz de carbonizar compostos orgânicos, como os hidratos de carbono (ou carboidratos).

A água destilada é um solvente neutro em 20°C, incolor, inodoro e amplamente utilizado no preparo de soluções.

Esta prática teve como objetivo, sintetizar um sal simples. As reações de síntese ou adição são aquelas onde substâncias se juntam formando uma única substância. Representando genericamente os reagentes por A e B.

Após misturar os três reagentes descritos acima e utilizar técnicas como aquecimento e agitação magnética na chapa, filtração a vácuo, aquecimento em estufa e banho de gelo, obtemos o sulfato de cobre pentaidratado (CuSO4·5H2O) que é  um sólido cristalino formado pela combinação do cátion Cu2+ do óxido CuO com o ânion SO42- do ácido H2SO4. Durante a reação algumas moléculas de água do meio reacional são incorporadas no produto, ou seja, este sal apresenta em sua constituição moléculas de água agregadas.

No final da síntese do sulfato de cobre pentaidratado, obtivemos os cristais do sal. A Cristalização é uma operação de separação onde, partindo de uma mistura líquida se obtêm cristais de um dos componentes da mistura. Na cristalização criam-se as condições termodinâmicas 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 impurezas de moléculas que também têm grande afinidade para o soluto.

Materiais e métodos

Na síntese do Sulfato de Cobre Pentaidratado (CuSO4·5H2O) os materiais utilizados foram: 2 béqueres de 100mL, 1 proveta de 50mL, 1 vidro de relógio, 1 funil simples, 1 papel de filtro, 1 barra magnética com anel central (peixinho), 1 suporte universal, garras, 1 funil de Büchner, 1 Kitassato, 1 bastão de vidro, banho de gelo, chapa de aquecimento com agitação magnética, bomba a vácuo, estufa. No procedimento mediu-se, 12mL de ácido sulfúrico 6mol/L (H2SO4) e logo em seguida a colocou em um béquer que continha 5mL de água destilada, pesou em uma balança analítica 2,152g de óxido de cobre (II) (CuO) e adicionou à mistura de água e ácido sulfúrico. Colocou está mistura em uma chapa de aquecimento com agitação magnética a uma temperatura de 60°C por aproximadamente 7 minutos. Ao observar que o óxido de cobre não estava solubilizando bem, adicionou-se 2mL de ácido sulfúrico (em excesso) e continuou o processo de aquecimento e agitação por mais 5 minutos. Ao observar que ocorreu a solubilização completa do óxido de cobre, parou-se de aquecer e agitar. Depois a solução foi colocada no banho de gelo para o resfriamento e formação dos cristais. Observou-se a cristalização da solução. Depois, realizou a filtração a vácuo e lavou os cristais com água gelada por 4 vezes e uma vez com etanol gelado. Retirou-se o papel filtro com uma pinça e o colocou em um vidro de relógio. Levou-se os cristais à estufa, a uma temperatura média de 84ºC, por volta de 7 minutos. Por fim, pesaram-se os cristais numa balança analítica e realizaram-se os cálculos de rendimento da reação.