A.L. 1.2 SÍNTESE DO SULFATO DE TETRAMINOCOBRE (II) MONO-HIDRATADO QUÍMICA 11.ºANO QUESTÃO-PROBLEMA O que se pode fazer com amoníaco? O amoníaco é uma substância utilizada mundialmente em larga escala para a síntese de muitas outras, usadas como fertilizantes, monómeros para polímeros, produtos de limpeza, refrigeração (no estado líquido), explosivos e corantes. A actividade proposta é a síntese de um sal que é usado em estamparia têxtil e como fungicida - o sulfato de tetraaminacobre (II) monohidratado. PREPARAÇÃO PRÉVIA Para a realização esta actividade experimental é fundamental que os alunos dominem o espaço do laboratório e tenham destreza na realização das actividades propostas. Teoricamente, é necessário que os alunos saibam traduzir as reacções químicas por equações e saibam realizar cálculos quer estequiométricos quer do rendimento da reacção. A actividade implica uma semana de tempo de espera pelo que, além de uma aula dedicada à realização da actividade, é necessário cerca de 30 minutos da aula da semana seguinte. 1
TRABALHO LABORATORIAL MATERIAL (POR TURNO) Material Quantidades Copo de precipitação de 100mL 4 Vidro de relógio 4 Espátula 4 Almofariz 4 Vareta 4 Proveta de 10 ml 6 Esguicho com água destilada 4 Balança 1 Equipamento para filtração por sucção 4 Papel de filtro 4 REAGENTES Reagente Frases R Frases S Álcool etílico 96% R11 S2, S7, S16 Amónia a 25% (m/m) R10, R23, R34, R50 S1/2, S16, S36/37/39, S45, S61 Sulfato de cobre (II) penta-hidratado R22, R36/38, R35 S2, S22, S60, S61 2
PROCEDIMENTO 1 PARTE I 1. Diluir 8,0 cm 3 de amónia em 5,0 cm 3 de água num copo de precipitação de 100 ml. 2. Pesar uma amostra de massa (m 1 ) correspondente a 0,020 mol de sulfato de cobre (II) penta-hidratado. Reduzir a amostra a pó num almofariz. 3. Adicionar os cristais pulverizados à solução de amónia, que se encontra no copo de precipitação, e agitar com a vareta até que o todo o sal se dissolva. 4. Medir 8,0 cm 3 de álcool etílico e adicionar com o auxilio da vareta, sem agitar, ao conteúdo do copo. 5. Tapar o copo com um vidro de relógio e deixar repousar até à aula seguinte. 1 Adaptado de Dantas, M. d., & Ramalho, M. D. (2009). Caderno de actividades laboratoriais, Jogo de Partículas A - Física e Química A - Química - Bloco 1-10.º/11.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda. 3
PARTE II 6. Agitar o copo, de modo a que a precipitação do sal formado seja total; deixar sedimentar os cristais. 7. Fazer a decantação dos cristais. Desprezar a fase liquida. 8. Colocar os cristais num filtro, previamente pesado, e lavar, a pressão reduzida, sucessivamente com 2,0 cm 3 e 5,0 cm 3 de uma mistura 1:1 de amónia e álcool etílico. 9. Lavar novamente os cristais com 5,0 cm 3 de álcool etílico e seque-os a pressão reduzida. 4
10. Secar os cristais com papel de filtro e pesar (m2). CÁLCULOS PRÉVIOS O passo 2 do procedimento implica o cálculo da massa a pesar, m1. "# = 0,020 mol "# 5 = 63,55 + 32,07 + 4 16,00 + 5 2 1,008 + 16,00 "# 5 = 249,70 g/mol = = = 0,020 249,70 = 4,99g 5
REGISTO E TRATAMENTO DE DADOS = 3,16g Os cristais tinham uma cor azul-arroxeada escura. A reacção de síntese é dada pelo equação química seguinte: "# 5 " + 4 " " + 4 Estequiometricamente, é uma reacção de 1:1. Assim, se partimos de 0,020 mol de CuSO 5H O, estequiometricamente esperam-se a formação de 0,020 mol de Cu NH " SO H O. = 0,020 mol " = 63,55 + 4 14,01 + 3 1,008 + (32,07 + 4 16,00) + 2 1,008 + 16,00 = 245,77 g/mol = " = 0,020 245,77 = 4,92g = "#$%& "#$%&'( 100, ou seja, = = " 100 3,16 100 = 64,3% 4,92 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Como previsto, obtiveram-se cristais azul-arroxeados escuros, indicador de que se deu a síntese de sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado. O valor de rendimento calculado é um valor bastante plausível para uma síntese realizada no laboratório escolar. 6
CONSIDERAÇÕES 1. Não esquecer que a preparação da solução de amónia deve ser feita na hotte, pois esta substância é tóxica. Na lavagem dos cristais com amónia é fundamental que se evite respirar os vapores. Se possível deve usar-se máscara e luvas. 2. O álcool etílico não deve ser manuseado perto de uma chama pois é inflamável. 3. Se após uma semana existirem ainda cristais azul turquesa, é porque a reacção de síntese não se deu e não faz sentido calcular o rendimento. 4. Alertar os alunos para os cuidados a ter quando se trabalha com filtração a pressão. 5. Não aproveitar as águas de lavagem, pois dificulta a secagem dos cristais, obtendo-se posteriormente valores erróneos de rendimento (superior a 100%). 6. Se necessário, no passo 8, efectuar lavagens extra com a mistura. BIBLIOGRAFIA Dantas, M. d., & Ramalho, M. D. (2009). Caderno de actividades laboratoriais, Jogo de Partículas - Física e Química A - Química - Bloco 2-11.º/12.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda. Dantas, M. d., & Ramalho, M. D. (2009). Jogo de Partículas - Física e Química A - Química - Bloco 2-11.º/12.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda. Martins, I. P., & al., e. (2003). Programa de Física e Química A, 11º ou 12º anos. Ministério da Educação. 7