O SÍNTESE DE UM COMPOSTO INORGÂNICO: SULFATO DE COBRE

 

Experimento 3:

SÍNTESE DE UM COMPOSTO INORGÂNICO: SULFATO DE COBRE

Experimento: 10/03/2021

Entrega do relatório: 17/03/2021

Brasília- DF

2021

RESUMO

Em suma, o experimento girou-se na obtenção de sulfato de cobre penta hidratado a partir do metal cobre e a mistura de ácido sulfúrico juntamente com água oxigenada. Com a produção desse composto, é necessário cristaliza-lo, através do método de cristalização e de filtração, utilizando três tipos de método para tal, sendo o primeiro da agitação que aumenta, assim, a velocidade e o tempo para produção dos cristais que são os menores em comparação a todos os outros métodos, o segundo com o auxílio da baixa temperatura que acelera o processamento do cristal que são de formato curto e o último em que depende-se apenas da evaporação que ocorre de forma lenta e gradual, assim, após alguns dias, o sólido formado é de estatura grande. Para assim, no final, calcular o rendimento encontrado em virtude desses métodos em razão com a massa final encontrada em cada um deles.

---

1 INTRODUÇÃO TEÓRICA

O sulfato de cobre pentahidratado, (CuSO4.5H2O), tem como origem o sulfato de cobre, de forma molecular CuSO4, sendo esta primeira forma a mais comumente encontrada, de coloração azul brilhante.

A serventia do composto CuSO4 perpassa por diversas funções, desde fungicida até herbicida. Muito utilizado na agropecuária e no tratamento de água, é aplicado igualmente no controle de plantas e raízes exóticas invasivas, assim como, no tratamento de infecções parasíticas em peixes de aquário.

Um dos métodos para obtenção de sulfato de cobre é a cristalização, em que se obtém cristais de sulfato de cobre pentahidratados, passíveis de desidratação e assim a aquisição do CuSO4, mono hidratado ou anidro. Pode-se então desidrata-lo por meio de uma reação exotérmica, dividida em três etapas, rompendo as ligações de Van der Walls, em temperatura entre 110° e 200°. Em uma temperatura de 650° o sulfato de cobre é decomposto em óxido de cobre (CuO) e trióxido de enxofre (SO3).

A cristalização é um processo que ocorre quando um soluto inicia a sua dissolução em um solvente, gerando um aumento de concentração das partículas de soluto ali alocadas, possibilitando que este soluto colida entre si e se recombine.

Apesar da cristalização ocorrer de forma espontânea na natureza, este processo é constantemente aplicado industrialmente como uma etapa de purificação e separação em indústrias químicas e farmacêuticas. Os métodos de cristalização variam de acordo com os materiais e o tempo disponível para a realização deste processo.

Pode-se citar as seguintes formas de cristalização: resfriamento, adição de anti solvente e evaporação. O método escolhido pelo aplicador varia desde tempo gasto no processo deste produto final obtido. Processos acelerados artificialmente tende a formar cristais menores, enquanto métodos mais “naturais” tendem a gerar cristais maiores.

O tamanho final dos cristais são grandes influenciadores na hora da escolha do seu método de obtenção. Em um composto farmacêutico a eficácia está constantemente ligada ao tamanho das partículas. Sendo escolhidas cristais menores pelo seu alto nível de solubilidade e dissolução.

2 OBJETIVOS

Realizar a síntese de um composto inorgânico (sólido cristalizado) a partir e seu metal. Desenvolver as técnicas de filtração e cristalização. Estudar a reatividade do composto sintetizado. Calcular o rendimento da reação.

---

3 PARTE EXPERIMENTAL

Primeiramente, foi-se necessário pesar 0,40 gramas de cobre, depois, em um béquer de 250 mL adicionando 10 mL de ácido sulfúrico diluído juntamente com 5 mL de água oxigenada. Com isso, deve-se misturar lentamente a mistura. Com o gás desprendido, deixa-la em banho-maria em temperatura próxima a 90 graus até a dissolução do cobre. Prosseguindo, deixar a solução evaporar até sobrar 10 mL, assim, deixando esfriar até a temperatura ambiente. Agora, deve-se realizar três métodos de cristalização do produto encontrado. O primeiro, deve-se, com o auxílio da proveta de 25 mL, adicionar 15 mL de etanol com a solução fria em agitação. Depois de 5 minutos agitando, deve-se coletar o sólido por filtração à vácuo em um funil de Buchner até que os cristais estejam secos, após isso, deve-se conectar o kitassato de um funil de Buchner à mangueira de água. Após, cortar um círculo de papel de filtro com diâmetro próximo de 2 mm, para assim, colocar o papel de funil para cobrir os orifícios, ligando a água de forma a umedecer o papel de filtro e assim, efetuando a filtração. Agora, deve-se lavar o produto sólido com 5 mL de etanol, e coletar o sólido seco. O segundo, deve-se adicionar 10 mL de etanol e coloca-lo em banho de gelo, assim, depois de aproximadamente 30 minutos, coletar-se o precipitado por filtração à vácuo, fazendo o mesmo procedimento utilizado no método um com o funil de Buchner. E por fim, o terceiro método deve-se guardar a solução em um recipiente aberto por dias no laboratório, e depois da próxima sessão de laboratório, coletá-los. Depois desses métodos, deve-se pesar em um vidro-relógio anotando sua massa. Em sequência, levar o produto à estufa para secagem por cerca de 10 minutos, em seguida, aguardar seu resfriamento verificando se o sólido já se encontra aparentemente seco. Por fim, calcular-se o rendimento final de sulfato de cobre obtido.

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 MÉTODO DE CRISTALIZAÇÃO POR RESRIAMENTO  

2Cu + 2H2SO4 + O2 + 8H2O ⇋ 2CuSO4.5H2O

Deve-se calcular a massa teórica do experimento considerando a massa molar que está contida no rótulo do reagente e da massa pesada do cobre. É igualmente necessário calcula o grau de pureza. Por fim, deve-se calcular o rendimento da reação e fazer as devidas considerações.

[pic 1][pic 2]

 [pic 3]

1,667 -> cubo de gelo

É possível perceber que a reação está acima dos 100% de rendimento, o que mostra a eficiência deste método, visto que tal situação é a ideal, considerando o deslocamento de equilíbrio, sujeito à temperatura e pressão.