SÍNTESES. Francisco Roque, nº9 11ºA

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Vinícius Nunes Peixoto
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1 SÍNTESES Francisco Roque, nº9 11ºA

2 OBJECTIVOS A- Produzir sinteticamente sulfato de magnésio (MgSO 4 ) através da reacção entre ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) e carbonato de magnésio (MgCO 3 ). B- Sintetizar cloreto de chumbo (PbCl 2 ) através da reacção entre cloreto de sódio (NaCl) e nitrato de chumbo (Pb(NO 3 ) 2 ). C- Sintetizar sulfato de cobre(ii) hidratado (CuSO 4 ) através da reacção entre ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) e óxido de cobre(ii) (CuO). D- Determinar o número de moléculas de água do sulfato de cobre(ii) hidratado produzido na experiência C, observando a sua transformação de sal hidratado a sal anidro e a correspondente variação de massa. FUNDAMENTO TEÓRICO As reacções químicas têm como base a procura de novos materiais que tenham uso na nossa sociedade, de modificarem, melhorando os já existentes ou como meio de perceberem os segredos e os mecanismos destas reacções. Reproduzir em laboratório aquilo que a Natureza produz ou criar aquilo que não existe na Natureza é sintetizar. As sínteses laboratoriais procuram a obtenção de novos produtos com as suas propriedades mais acentuadas, mais concentradas do que as existentes na Natureza ou compostos com propriedades inexistentes nos produtos naturais ou ainda produtos em quantidades superiores àquelas que são possíveis extrair de fontes naturais. Podemos portanto afirmar que a síntese está presente em toda a nossa vida pois revolucionou o mundo ao permitir a produção em massa de compostos muito mais potentes dos que estão presentes na Natureza. Sem ela, a nossa vida não seria como é hoje, não teríamos televisões porque não se podia sintetizar os plásticos que entram no seu fabrico, etc... Existem sínteses totais e parciais: Síntese total - quando todos os reagentes são substâncias elementares. Ex.: a síntese da água Síntese parcial quando há reagentes que não são substancias elementares Ex.: a síntese de proteínas a partir de aminoácidos. Síntese de compostos inorgânicos Sais Os sais estão presentes na nossa vida em muitos compostos inorgânicos, como os sais de banho e sal de mesa. Síntese de sais simples

C- Sintetizar sulfato de cobre(ii) hidratado (CuSO 4 ) através da reacção entre ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) e óxido de cobre(ii) (CuO).

3 Sais simples são compostos iónicos, constituídos apenas por um único catião e um anião e podem-se obter por reacção entre um ácido e uma base, como o cloreto de chumbo ( Pb 2+ e 2Cl - ) : 2 NaCl(aq) + Pb(NO 3 ) 2 (aq) PbCl 2 (s) + 2 NaNO 3 (aq) Este sal utiliza-se na indústria de tintas. Síntese de sais hidratados Existem vários sais hidratados que entram na composição de produtos variados. Muitos obtêm-se pela técnica da cristalização, podendo obter-se cristais com dimensões razoáveis que podem ser usados para ornamento. Estes sais contêm na sua estrutura, para além dos iões, moléculas de água. Como exemplo, temos o sulfato de cobre(ii) pentahidratado que tem múltiplas utilizações no quotidiano, desde a utilização em fertilizantes e alimentos, fungicida, herbicida, electrólito de pilhas, como pigmento em tintas e muitas mais. A reacção da sua síntese traduz-se na seguinte fórmula: H 2 SO 4 (aq) + CuO(s) + 4 H 2 O(l) CuSO 4.5H 2 O(s) O ponto na fórmula indica que 5 moles de moléculas de água estão ligadas a cada mol de CuSO 4. Síntese de sais duplos Os sais duplos são constituídos por mais de um tipo de anião e um catião ou mais de um tipo de catião e um anião. Nomenclatura: Em sais com um anião e vários catiões, lê-se o nome dos catiões segundo a ordem alfabética. Em sais com um catião e vários aniões, lê-se primeiro o nome dos aniões por ordem alfabética e, em seguida o do catião. Propriedades dos sais anidros e dos sais hidratados As formas anidra e hidratada dos sais distinguem-se em algumas propriedades, entre as quais, eflorescência, higroscopia e deliquescência. Eflorescência de sais hidratados consiste, em exposição ao ar, na libertação de moléculas de água do sal. Higroscopia de sais anidros é a tendência de alguns sais anidros em absorver humidade do ambiente. Deliquescência é um estado extremo de higroscopia, o sal absorve tanta água que acaba por se dissolver nela.

Muitos obtêm-se pela técnica da cristalização, podendo obter-se cristais com dimensões razoáveis que podem ser usados para ornamento.

4 MATERIAL E REAGENTES A- - Gobelé 100 ml e 50 ml - Placa de aquecimento - Cápsula de porcelana - Papel de filtro - Funil e suporte para filtração - Balão volumétrico 100mL - Pipeta de Beral - H 2 SO 4 2 mol. dm -3 - MgCO 3 B- - Balança Analítica - Centrífuga - Estufa - Pipeta - NaCl 2 mol.dm -3 - Pb(NO 3 ) 2 1 mol.dm -3 C- - Gobelé de 100mL - Placa de aquecimento - Gobelé de 250mL - Filtro de papel - Funil e suporte para filtração - Caixa de Petri - H 2 SO 4 2 mol.dm -3 - CuO (II) em pó D- - Placa de aquecimento - Cadinho de porcelana - Balança analítica - Exsicador - Estufa - Cristais de sulfato de cobre obtidos na experiência C

5 MÉTODOS A- 1- Transferi ácido sulfúrico 2 mol.dm -3 para um gobelé de 100 ml. 2- Adicionei carbonato de magnésio até deixar de observar efervescência. Adicionei um ligeiro excesso. 3- Aqueci até à ebulição. 4- Filtrei a quente, recolhendo o filtrado em cápsula de porcelana. 5- Adicionei ao filtrado duas gotas de ácido sulfúrico 2 mol.dm -3 e concentrei a solução, aquecendo. Deixei arrefecer e cristalizar. B- C- D- 1- Pesei um tubo de centrifuga 2- Transferi para o tubo 2 ml de nitrato de chumbo 3- Adicionei 2 ml da sol. de NaCl 4- Centrifuguei e desprezei o líquido 5- Lavei o precipitado com água destilada e centrifuguei de novo 6- Coloquei na estufa o sal formado, pesando após o tubo e sal depositado 1- Transferi para o copo, ácido sulfúrico 2 mol.dm -3, até cerca de 1cm de altura. 2- Coloquei o copo sobre a placa de aquecimento até próximo da ebulição. 3- Suspendi o aquecimento e adicionei, uma pequena porção de óxido de cobre (II). 4- Repeti a adição sucessiva de pequenas porções de óxido, até que a reacção tenha cessado. 5- Filtrei a solução em filtro de papel pragueado, recolhi o líquido numa caixa de Petri, e acidifiquei com uma a duas gotas de ácido. 6- Deixei arrefecer a solução e cristalizar. 1- Pesei um cadinho de porcelana. 2- Pesei, no cadinho, o sulfato de cobre(ii) hidratado preparado na aula anterior. 3- Aqueci o cadinho com o sulfato até mudar de cor. 4- Retirei o cadinho da placa e coloquei-o, durante 10 min., na estufa a 100ºC. 5- Depois de arrefecer, pesei o cadinho + sal. 6- Repeti 4 e 5, até obter valores concordantes.

Deixei arrefecer e cristalizar. B- C- D- 1- Pesei um tubo de centrifuga 2- Transferi para o tubo 2 ml de nitrato de chumbo 3- Adicionei 2 ml da sol.

6 OBSERVAÇÃO E RESULTADOS A- H 2 SO 4 (aq) + MgCO 3 (s) H 2 O(l) + CO 2 (aq) + MgSO 4 (aq) Ao adicionar o carbonato de magnésio ao ácido sulfúrico houve uma reacção violenta, ocorrendo efervescência e libertando-se CO 2. O H 2 SO 4 é o reagente limitante desta reacção pois foi totalmente consumido. Após ter arrefecido e cristalizado, o sulfato de magnésio apresentou-se sob a forma de cristais pequenos e brancos. B- Peso do tubo de centrífuga vazio = 10,03g Peso do tubo + precipitado = 10,43g Massa do precipitado de cloreto de chumbo = 0,4g Pb(NO 3 ) 2 (aq) + 2 NaCl(aq) PbCl 2 (s) + 2 NaNO 3 (aq) [Pb(NO 3 ) 2 ] = n / V n = 1 x 0,002 = 0,002 mol M(PbCl 2 ) = 278,1 g.mol -1 1 mol Pb(NO 3 ) mol PbCl 2 0,002 mol x x= 0,002 mol 1 mol PbCl ,1 g 0,002 mol x x= 0,56 g η= m prática / m teórica x 100 η= 0,4 / 0,56 x 100 = 71, 9 % Ao juntar as 2 soluções no tubo de centrífuga, houve o depósito de um precipitado amorfo branco e por cima ficou um sobrenadante incolor. O sobrenadante era o nitrato de sódio e o precipitado era o cloreto de chumbo. C- H 2 SO 4 (aq) + CuO(s) CuSO 4 (s) + H 2 O(l) Quando se adicionou o óxido de cobre ao ácido, verificou-se uma reacção efervescente. À medida que se foi adicionando óxido, o ácido ia sendo consumido, era o reagente limitante, pois no final houve depósito de CuO. Depois de se ter filtrado a solução,

Após ter arrefecido e cristalizado, o sulfato de magnésio apresentou-se sob a forma de cristais pequenos e brancos.

7 observou-se a formação de pequenos cristais à superfície do filtrado. Passado uma semana, os cristais já estavam formados, sendo azuis e ligeiramente maiores que os cristais da experiência A. D- Pcadinho 18,38g Pcadinho+sulfato 1ªpesagem 24,3 g 2ªpesagem 22,34 g 3ªpesagem 22,16* g 4ªpesagem 22,16 g * - Entre estas 2 pesagem houve um pequeno derramamento de sulfato de cobre. m inicial 24,03-18,38 = 5,65g m final 22,14-18,38 = 3,76g mh 2 O 5,65-3,76 = 1,89g M(CuSO 4 ) + xh 2 O x 5,65g ,89g 5,65. 18x = 1,89(158,5 + x) 101,7x = 229,6 + 1,89x 99,81x = 229,6 x= 2,3 ~= 2 mol H 2 O Fórmula do sal hidratado CuSO 4.2H 2 O CONCLUSÃO E CRÍTICA As experiências correram bem excepto a B e a D. Na B agitámos a solução que estava a ser filtrada e rompeu-se o filtro, tivemos de a voltar a filtrar. Na experiência B perdemos algum sulfato de cobre enquanto estava a ser aquecido pois o cadinho era pequeno para o sulfato todo e entre a 2ª e a 3ª pesagem houve algum sulfato que ficou na estufa. Nas outras 2 experiência não houve nada a assinalar. Em termos de resultados, as primeiras três experiências deram exactamente aquilo que estávamos à espera. A experiência D não deu exactamente o resultado pretendido. O resultado devia andar à roda de 5H 2 O e apenas nos deu 2. Isto terá sido por causa da massa que foi perdida no decorrer da experiência. Penso que deveria ter sido feito um relatório para cada experiência pois este relatório conjunto ficou demasiado grande e com muita matéria contida.

m inicial 24,03-18,38 = 5,65g m final 22,14-18,38 = 3,76g mh 2 O 5,65-3,76 = 1,89g M(CuSO 4 ) + xh 2 O --------- 18x 5,65g --------- 1,89g 5,65.

8 BIBLIOGRAFIA Simões, T. e outros, Técnicas laboratoriais de Química Bloco II, Porto, Porto Editora, 2000

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