Relatório de um Complexo de Alúmen de Potássio

Universidade Federal de Pernambuco

Centro de Ciências Exatas e da Natureza

Departamento de Química Fundamental

 

Experimento nº 3

Síntese de um Complexo de Cobre

Disciplina:Química Geral Experimental 2

Docente: Prof. Eduardo Falcão

Discente: Heloíza Emília Silva

Turma: 01B

 

RECIFE

07 de novembro de 2023

1. resumo

A realização do experimento decorre de uma investigação fundamentada na área da química inorgânica. O complexo de cobre [Cu(NH3)4]SO4.H2O é um sal formado pelo íon complexo [Cu(NH3)4]2+ e pelo ânion SO42-. É caracterizado por uma cor viva (azul turquesa) e é muito importante na vida dos seres vivos. Quando dois sais são muito solúveis em água, reagem mutuamente, por vezes, formando outro sal pouco solúvel, ou mesmo insolúvel, em água. O propósito da experiência é obter tetraaminocobre (II) com a máxima pureza e um rendimento mais elevado. O rendimento alcançado foi de 85%, valor que é considerado satisfatório conforme indicado na literatura.

1. introdução

 A química inorgânica é a divisão da química que se dedica ao estudo dos compostos que não contêm carbono, uma vez que aqueles formados por carbono são abordados no âmbito da química orgânica [1]. Inicialmente, a química inorgânica foi estabelecida como a disciplina que se concentra nos compostos minerais. Esta definição foi baseada na história, onde os minerais eram quase as únicas fontes de elementos químicos puros. Com o passar do tempo, o escopo da química inorgânica se expandiu para incluir o estudo de todos os elementos da tabela periódica e seus compostos, com a única exceção sendo a classe de moléculas conhecida como compostos orgânicos[2]. Os ácidos, bases, sais e óxidos são as principais funções inorgânicas. No experimento que foi realizado, observamos a presença de um sal iônico. Essa substância é geralmente formada em uma reação de neutralização, quando um ácido e uma base reagem e produzem um sal e água.

 O [Cu(NH3)4]SO4.H2O, também conhecido como sulfato de tetraaminocobre (II) monoidratado, é um sal formado pelo íon complexo [Cu(NH3)4]+2 e pelo ânion SO4-2. Este composto normalmente é usado em estamparia têxtil e como um fungicida ou como um teste para a verificação de Cu+2 em compostos.

 A síntese do [Cu(NH3)4]SO4.H2O é realizada pela reação de soluções aquosas de amoníaco, NH3, e sulfato de cobre (II) pentaidratado, CuSO4.5H2O, de acordo com a seguinte reação química:

CuSO4.5H2O (s) + 4NH3 (aq) → [Cu(NH3)4]SO4.H2O (aq) + 4H2O (l)

Reação 1: Sulfato de cobre pentahidratado reagindo com amônia para formação de tetraaminocobre.

 Os sais complexos, como o [Cu(NH3)4]SO4.H2O, são caracterizados pelas suas cores fortes. Essas cores dependem de alguns fatores, tais como: do número de elétrons presentes nos orbitais d do íon metálico central, do arranjo dos ligantes em volta do íon central (geometria do complexo), pois isso afeta a separação dos orbitais, e da natureza do ligante, já que diferentes ligantes têm diferentes efeitos nas energias relativas dos orbitais e das transições entre orbitais [3].

 O íon [Cu(NH3)4]SO4.H2O é um exemplo de um íon complexo. Os íons complexos são formados quando um íon central (neste caso, o cobre, Cu) é cercado por um certo número de íons ou moléculas (neste caso, quatro moléculas de amônia, NH3). Os compostos que contêm esses tipos de íons são chamados de compostos de coordenação ou complexos [3]. “A química dos íons metálicos em solução é essencialmente a química de seus complexos. Em particular os íons dos metais de transição formam muitos complexos estáveis.” [3].

 Os metais de transição constituem um conjunto de elementos químicos presentes nos grupos de 3 a 12 da tabela periódica, o cobre se encontra no grupo 11 que pertence ao quarto período da tabela periódica. Situados no centro da tabela, esses elementos exibem propriedades distintivas. São caracterizados por sua natureza metálica, apresentando elevados pontos de ebulição e fusão, além de demonstrarem excelente condutividade elétrica e térmica. Notavelmente, têm a propensão de formar compostos coloridos conhecidos como complexos ou compostos de coordenação, resultantes de transições eletrônicas entre orbitais d-d [1].

 Em solução os íons metálicos livres são coordenados pela água ou por outros ligantes. O Cu2+ existe na forma de um íon complexo azul pálido e quando em uma solução aquosa ou em sais cristalinos hidratados. Quando se adiciona amônia a solução forma-se o tetraaminocobre (II), que tem cor azul escuro [1]. Quando a amônia é adicionada a uma solução contendo Cu2+, ela reage com o íon Cu2+ para formar um precipitado azul claro de Cu(OH)2 [4]. O precipitado se dissolve no excesso de amônia para formar um íon complexo azul escuro, [Cu(NH3)4 ]2+ [5].

1. materiais e métodos

3.1) equipamentos

Água destilada

Amônia (14,3M)

Béquer (100 mL)

Balança analítica

Chapa aquecedora

Cobre (CuSO4.5H2O)

Dessecador

Estufa

Etanol

Funil de Buchner

Kitassato

Papel de Filtro

Proveta (20 mL)

           3.2) procedimento experimental

 Foi realizado um cálculo para determinar a quantidade necessária de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O) para obter 3,1 g de sulfato de tetraminocobre (II) monohidratado ([Cu(NH3)4]SO4.H2O), considerando um rendimento de 90%. Em seguida, foi calculado o volume de amônia (14,3 M) necessário para converter todo o CuSO4.5H2O no complexo de tetraaminocobre(II). O volume foi dobrado com o intuito de melhorar o rendimento.