6

UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA - UNISULCENTRO TECNOLOGICOEduarda Weihermann Jessica Elias Antunes

Karine de Limas

Patrcia de CarvalhoQumica inorgnica experimental: Prtica 6 - AlmenTubaro, 2013

Qumica inorgnica experimental: Prtica 6 - AlmenRelatrio tcnico apresentado como requisito parcial para obteno de aprovao na disciplina de qumica inorgnica experimental, no Curso de engenharia qumica, na Universidade do Sul de Santa Catarina.Prof. Dra. Suzana Cimara BatistaTubaro, 2013RESUMO

Apresentaremos a seguir um processo qumico experimental para obteno do almen de potssio (KAl(SO4)2.12H2O), realizado pelos alunos da segunda fase do curso de Engenharia Qumica da Universidade do Sul de Santa Catarina, em aula experimental da disciplina de Qumica Inorgnica Experimental. O composto produzido pode ser obtido a partir de latas vazias de alumnio, como forma de reciclagem, e transformado em um material com inmeras utilidades.SUMRIO

1 INTRODUOA reciclagem uma importante forma de reutilizao de materiais e, nos dias atuais, amplamente divulgada e de intensa necessidade. um dos processos estudados na chamada "qumica verde". Pneus, plsticos, pilhas e baterias so exemplos de alguns materiais que podem ser reciclados.

O presente trabalho ir mostrar sobre o processo reciclvel de latas de alumnio e o procedimento qumico na qual passam para se tornarem o composto almen de potssio (KAl(SO4)2.12H2O), produto comumente utilizado na purificao da gua, na produo de po, em desodorantes e outros produtos.

2 REVISO BIBLIOGRFICAReciclagem significa submeter certo resduo a algum processo que possivelmente ir alterar as suas caractersticas fsico-qumicas para, ento, devolv-lo ao uso. o resultado de uma srie de atividades, pela qual materiais que se tornariam lixo, ou esto no lixo, so desviados, coletados, separados e processados para serem usados como matria-prima na manufatura de novos produtos. Em aula experimental, foi realizada a reciclagem do alumnio para transform-lo em almen, composto muito til. Latas vazias de alumnio podem ser utilizadas como matria-prima desse produto.

Um almen verdadeiro um sulfato duplo de alumnio, ou de cromo, e de um metal monovalente (ou de um radical, como o amnio). So principalmente usados no tratamento e clarificao da gua e no encorpamento do papel, alm de serem aplicados algumas vezes em tinturaria e na indstria farmacutica (como adstringente suave e antissptico para a epiderme), entre outros exemplos. Atualmente so fabricados a partir da bauxita, pela reao com o cido sulfrico.

O almen de potssio, KAl(SO4)2.12H2O, um sal duplo obtido atravs de reaes de neutralizao especficas e tambm da cristalizao conjunta de dois sais em soluo aquosa. Existe um grande nmero de sais duplos que so denominados almens. Estes so sais duplos hidratados, contendo um ction monovalente, um ction trivalente e o on sulfato como nion. Os compostos em que o ction trivalente o alumnio so sais duplos tpicos, da a razo do nome almen para tais substncias.

A frmula geral dos almens M+M3+ (SO4)2 . 12H2O, onde M+ pode ser praticamente qualquer ction monovalente, com exceo do Li+ (geralmente Na+, K+ ou NH4+) e M3+, principalmente os seguintes ctions trivalentes: Al3+, Cr3+, Fe3+, Ti3+ ou Co3+. Com relao s doze molculas de gua de hidratao ou cristalizao, seis esto associadas ao ction monovalente e as demais ao ction trivalente.

O sal duplo a ser sintetizado na seguinte experincia o sulfato duplo de alumnio e potssio KAl(SO4)2.12H2O.

3 OBJETIVO GERALSintetizar e caracterizar um sal duplo, o sulfato de alumnio e potssio [KAl(SO4)2.12H2O], tambm conhecido como almen de potssio, por meio da reciclagem de alumnio.3.1 Objetivos especficos

Realizar o processo qumico da transformao de latas vazias de alumnio em um composto denominado almen [KAl(SO4)2.12H2O].

Observar as reaes qumicas envolvidas no processo.

Efetuar filtraes vcuo.

Aquecer e resfriar sistemas reacionais utilizando chapa de aquecimento e banho de gelo, respectivamente.

Estudar as utilidades do composto sintetizado e como est presente no dia a dia.

Fazer clculos de rendimento de uma sntese.

Caracterizar um sal duplo atravs de reaes especficas de seus ons em soluo.

Redigir um relatrio.

4 METODOLOGIACom o auxlio de um vidro-relgio, pesar na balana 1 g de alumnio em tiras. Aps esse procedimento, transferir o contedo para um bquer de 150 mL e lev-lo at a capela. Com uma proveta, medir 50 mL de hidrxido de potssio (KOH) 1,5M e logo aps, transferir lentamente para o bquer contendo o alumnio, realizando tudo na capela para maior segurana. A medida que o lquido adicionado, bolhas de hidrognio (gs hidrognio, inflamvel) vo se formando. Colocar o bquer em uma chapa de aquecimento, com a temperatura mnima, com o objetivo de aumentar a velocidade da reao. importante manter constante agitao durante todo o processo, desde adio de KOH at o aquecimento. Durante a reao, a cor que inicialmente era incolor, torna-se acinzentada e escura. Manter sobre aquecimento at parar de borbulhar o hidrognio, quando a reao estiver completa.

Durante a reao, os outros membros da equipe devem montar um aparato para filtrao vcuo, composto pelo Kitasato, funil de Buchner e o papel de filtro. Quando a soluo estiver pronta, isto , com a reao completa, deve ser filtrada no aparato montado. O contedo do bquer ser transferido para o funil de Buchner com o auxlio de um basto de vidro. Depois de alguns instantes, a filtrao vcuo estar pronta e o resduo que ficou retido no filtro deve ser descartado. Nas etapas seguintes usaremos apenas o filtrado incolor que ficou no Kitasato.

Depois de realizada a filtrao, transferir o contedo do Kitasato para um bquer de 250 mL. Utilizando um frasco lavador, utilizar aproximadamente 10 mL de gua destilada para enxaguar o Kitasato. O contedo da lavagem dever ser colocado no bquer. Para esfriar a soluo, pode ser feito um banho de gelo (cuba + gelo).

Com o auxlio de uma proveta, medir 20 mL de cido sulfrico (H2SO4) 9M e levar at a capela. Adicionar o cido no bquer, com cautela e constante agitao, sempre lentamente. Primeiramente um precipitado de hidrxido de alumnio (Al(OH)3) se formar mas, quanto mais cido for adicionado, o precipitado se dissolver. Logo aps a completa adio do cido, se ainda houver slido na soluo, colocar sobre a chapa de aquecimento e aquecer por aproximadamente cinco minutos, agitando, sem deixar ultrapassar 40C. Nesta etapa essencial regular constantemente a temperatura com um termmetro. Se ainda assim houver slido, realizar uma nova filtrao vcuo.

Depois do processo de aquecimento, colocar o bquer com a soluo em um banho de gelo para resfriar. Nesta etapa, com um basto de vidro dever ser atritado o fundo do bquer para iniciar a precipitao dos cristais de almen. Este procedimento ir durar de 15 a 20 minutos.

Montar um aparato para a filtrao vcuo que ser realizada para filtrar os cristais de almen formados. Durante a transferncia dos cristais para o funil, preparar uma soluo de etanol/gua 50% de 30 mL, contendo 15 mL de etanol mais 15 mL de gua e depois resfri-la em banho de gelo. Usar a soluo para limpar o bquer com os cristais que ainda permaneceram. Usando um basto de vidro, espalhar uniformemente os cristais sobre o papel de vidro dentro do funil de Buchner e deixar sob suco durante mais 5 minutos, para que fiquem bem secos. Depois do procedimento, retirar o papel de filtro com os cristais, colocar em um vidro-relgio e leva-lo at a estufa (temperatura de aproximadamente 130C) at ficar completamente seco. Logo aps, deixar em dessecador para resfriar em temperatura ambiente.

Todos os materiais utilizados foram previamente lavados e usados limpos. Ao final da experincia, foram lavados novamente para o prximo uso.5 MATERIAIS E REAGENTES5.1 Materiais

Tabela 1- Materiais utilizados no experimentoMateriaisQuantidade

Bquer100 mL, 250 mL,

Chapa de aquecimento-

Kitassato1000 mL

Papel filtro-

Basto de vidro-

Funil de buchner-

Vidro relgio-

Dessecador-

Cuba de vidro-

Fonte: Os autores, 2014.5.2 ReagentesTabela 2 Reagente sutilizados no experimentoReagentesQuantidade

Alumnio-

KOH 1,5 M50 mL

gua destilada-

H2SO4 9M20 mL

Etanol15 mL

Fonte: Os autores, 2014.

6 RESULTADOSA sntese do composto desejado, o almen, foi realizada com sucesso apesar do baixo rendimento. Foi possvel observar as diferentes reaes durante todo o processo.

O composto est presente no dia a dia em vrias formas e aprender como ele produzido de suma importncia.

Equaes qumicas:

1. Alumnio metlico dissolvido numa soluo aquosa de hidrxido de potssio:

2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H2O(l) -> 2KAl(OH)4(aq) + 3H2(g)

2. Adio de cido sulfrico na soluo:

a) Precipitao de hidrxido de alumnio

2KAl(OH)4(aq) + H2SO4(aq) -> K2SO4(aq) + 2Al(OH)3(s) + 2H2O(l)b) Hidrxido de alumnio se dissolver quanto mais cido for adicionado

2Al(OH)3(s) + 3H2SO4(aq) -> Al2(SO4)3(aq) + 6H2O(l)

3. ons potssio, alumnio e sulfato em soluo, ocorre a formao do sulfato de alumnio e potssio:

K2SO4(aq) + Al2(SO4)3(aq) + 24H2O(l) -> 2KAl(SO4)2 . 12H2O(s)

O reagente limitante observado foi o ...

Clculo do rendimento percentual:

R% = rendimento real/rendimento terico X 100%

R% = 0,08g/342g X 100%

R% = 0,023%

7 CONCLUSES E RECOMENDAES

O experimento obteve resultados positivos quanto ao objetivo da produo de almen de potssio. Apesar do baixo rendimento percentual, o conhecimento adquirido foi grande ...

APNDICE A Ttulo do apndice

ANEXO A Questes prtica 6: Almen1) Apresente as reaes qumica envolvidas durante a sntese do almen.

R: 2) Qual o rendimento que voc obteve para a produo do almen?R: Rendimento do produto: 5,51 gRendimento terico do produto:

Rendimento percentual:

3) Cite trs utilidades para o almen.

R: O alumen pode ser utilizado na purificao da agua, como pedra hume e na produo de po.

4) Cite trs materiais, alm do alumnio, que j so, ou poderiam ser recicladas.

R: Alguns materiais que podem ser reciclados sao garrafas pets, pneus, pilhas e baterias.ANEXO B - Questes prtica 4: Sntese de alguns compostos de coordenao1) [Co(NH3)6]3+Cor do slido:Cor em soluo aquosa:

Cor com a adio de HCl:

2) [Cu(NH3)4]2+Cor do slido: Azul PlidoCor em soluo aquosa: AzulCor com adio de NH4OH: Azul escuro3) Explique o fato das diferentes cores observadas (tem acima) durante o procedimento de sntese dos compostos de coordenao.

R: [Co(NH3)6]3+:

[Cu(NH3)4]2+ : A troca de cor azul claro a azul escuro indica que a temperatura ambiente da gua de coordenao substituda instantaneamente por amnia.4) [Cu(NH3)4]2Quantidade dos produtos: 5,78 gRendimento terico do produtos: (g)

Rendimento percentual dos produtos: (%)

5) Explique o que significam os termos e identifique estes termos nos compostos sintetizados:

a) Esfera de coordenao: Elemento central cercados por ligantes.b) Ligante: Molculas ou ons que contem tomos doadores de pares de eltrons. Os ligantes distribuem-se ao redor do tomo ou on que recebe pares de eltrons seguindo direes bem definidas no espao, essa distribuio determina a geometria do complexo.c) Nmero de coordenao: Numero de tomos doadores de pares de eltrons (ligantes) coordenado ao metal ou on central.d) Compostos de coordenao: Compostos ou ons formados pela reao entre tomos ou ons metlicos, capazes de aceitar um ou mais pares de eltrons, com ons ou molculas neutras, capazes de atuar como doadores de eltrons, sendo a ligao entre as espcies do tipo covalente coordenativa.8 REFERNCIAS

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS ABNT. NBR 10719: apresentao de relatrios tcnico-cientficos. Rio de Janeiro, 1989. 9 p.SILVA, Roberto Ribeiro da. Introduo qumica experimental / Roberto Ribeiro da Silva, Nerilso Bocchi, Romeu Cardoso Rocha Filho - So Paulo : McGraw-Hill, 1990. p 177-187. [Apresenta informaes sobre o almen, comentrios sobre sais duplos e conceitos de compostos de coordenao.]

LESSA FILHO, Ivo. Educao ambiental e reciclagem / Ivo Lessa Filho - So Paulo : Editora Fundamento Educacional, 2005. p 45 e 50-51. [ Informaes e conceito sobre reciclagem.]

NORRIS SHREVE, R. Indstrias de processos qumicos / R. Norris Shreve, Joseph A. Brink Jr. - Traduo de Horacio Macedo : McGraw-Hill, 1945. p 289 e 290. [Informaes sobre almen.]

Apndices so textos ou documentos elaborados pelo autor do trabalho em questo, a fim de complementar a argumentao. Os apndices devem ser identificados atravs de letras maisculas consecutivas e seus respectivos ttulos, como no exemplo acima.