Nome :.. 11º Ano Turma: Classificação: Professora:... Disciplina de Física e Química A Ano 2 (Susana Vieira) AL 1.2 Síntese do sulfato de tetraminocobre(ii) mono-hidratado 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) mono - hidratado. Objecto de ensino O amoníaco como matéria-prima Síntese de um sal usando como matéria-prima o amoníaco A reacção de síntese do sal sulfato de tetraaminacobre (II) mono-hidratado pode ser feita por cristalização lenta deste sal a partir de uma reacção de precipitação entre soluções aquosas de amoníaco e de sulfato de cobre penta-hidratado. Os cristais obtidos são finos (pouco espessos), mais compridos do que largos, de faces paralelipipédicas e de uma cor azul arroxeada.
Esta AL permitirá ao aluno saber: Reconhecer o laboratório como um local de trabalho onde a segurança é fundamental na manipulação de material e equipamento Realizar laboratorialmente a síntese do sulfato de tetraaminacobre (II) mono-hidratado Traduzir a reacção química da síntese por uma equação química Efectuar cálculos estequiométricos Calcular o rendimento da síntese O diagrama que se segue apresenta algumas etapas da síntese.
1 - Lê atentamente a banda desenhada que se segue Sabias que as reacções de síntese são aquelas em que a partir de duas ou mais substâncias se obtém o produto que se pretende preparar e que tem interesse económico? Pois, e os restantes produtos são os resíduos. Numa reacção não é bom que haja muitos resíduos! Bom, mas hoje temos que nos concentrar na síntese do sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado. Mas, como se produzirá? O sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado pode ser sintetizado através da reacção entre as soluções de amoníaco e de sulfato de cobre penta-hidratado. Esse sulfato é aquele que tem cor azul forte. É usado em estamparia têxtil e como fungicida. Sabem qual é a equação que traduz essa reacção de síntese? Informação 1: A equação que traduz a reacção de síntese do sulfato de tetraminocobre (II) monohidratado é a seguinte: CuSO4.5H2O (aq) + 4 NH3 (aq) [Cu(NH3)4]SO4.H2O (s) + 4 H2O (l)
Este é um sal hidratado. Todos os sais que durante a cristalização incorporam água designam-se sais hidratados. É devido ao número de moléculas de água incorporadas que vem a designação mono-hidratado,, penta-hidratado, Essas moléculas de água designam-se por água de hidratação ou de cristalização. Vamos ter de calcular o rendimento da reacção, só que, já não me lembro como se calcula Informação 2: O rendimento ( ) de uma reacção química é dado pela expressão: massa massa obtida teórica 100 Questões Pré-laboratoriais 1. Os cristais de CuSO4.5H2O devem ser moídos. Porquê? 2. Qual é a massa de CuSO4.5H2O que corresponde a 0,020 mol? 3. Qual a importância do etanol na cristalização? 4. O [Cu(NH3)4]SO4.H2O sintetizado forma uma massa compacta de cristais finos. Indique o tipo de filtração mais adequado para os separar da fase líquida. 5. Qual o líquido mais adequado para lavar os cristais, o álcool etílico ou a água? 6. Os cristais obtidos decompõem-se por aquecimento e exposição prolongada ao ar. Sugira um processo de secagem adequado.
PRECAUÇÕES 2 Realização experimental 2.1 - Segurança Nesta síntese vamos utilizar o amoníaco a 25% e o sulfato de cobre penta-hidratado. Vamos ter de tomar cuidados especiais de segurança. Também vamos usar o etanol. Não percebo é porquê? O etanol favorece a cristalização do precipitado formado. Sulfato de cobre penta-hidratado R22-36/38; S22 Amoníaco a 25% R 34-36/37-50; S9-26-36/37/39-45-61 Etanol a 96% R11; S 7-16 Sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado R22-36/38; S22 Material 2.2 Material, equipamento e reagentes Almofariz e pilão Vidro de relógio Espátula Gobelé de 50 ml 2 provetas de 10 ml Equipamentos Balança analítica Bomba de vácuo Excicador Vareta de vidro Kitasato e cone de Guko de borracha Funil de Büchner Papel de filtro para filtração lenta Tina de vidro Reagentes Sulfato de cobre(ii) penta-hidratado Amoníaco 25 % Etanol a 96% Água desionizada
2.3 Procedimento experimental 1ª Parte Reacção entre as soluções de sulfato de cobre(ii) penta-hidratado e de amoníaco Informação 3: O sulfato de cobre(ii) penta-hidratado é um sal cuja solubilidade em água é de 320 g/dm 3. Como se apresenta sob a forma de cristais, é conveniente ser reduzido a pó antes de efectuar a dissolução. 1. Utilizando uma balança analítica, mede a massa correspondente a 0,020 mol de sulfato de cobre(ii) penta-hidratado e regista correctamente a massa de sal. Recorda que num aparelho analógico o erro experimental é metade da menor divisão da escala e num digital é igual à menor divisão. 2. Dissolve a amostra em 10 ml de água desionizada, num gobelé de 50 ml. Regista o que observaste. 3. Mede na hotte 10 ml de amoníaco a 25 %. 4. Adiciona uma pequena quantidade de amoníaco medido à solução preparada anteriormente. Forma-se hidróxido de cobre (II) (s). Regista o que observaste. 5. Adiciona o restante amoníaco existente na proveta. Forma-se sulfato de tetraminocobre (II) mono-hidratado. Regista o que observaste. 2ª Parte Cristalização Informação 4: Para ocorrer a cristalização do sal adiciona-se etanol, dado que, quando este é adicionado, a solubilidade do sal preparado diminui. 6. Mede 10 ml de etanol a 96% e adiciona-o muito lentamente, para que este não se misture com a mistura reaccional. Regista o que observaste. 7. Tapar com um vidro de relógio, rotular e identificar o copo e deixar em repouso até à aula seguinte.
ETAPAS 3ª Parte Obtenção do sal Informação 5: Para isolar o sal formado vamos utilizar um kitasato, um funil de Büchner, papel de filtro para filtração lenta e uma máquina de vácuo. 8. Corta um filtro que se ajuste ao funil de buchner. Mede a sua massa e regista o valor. 9. Liga a máquina de vácuo ao kitasato e filtra por sucção a mistura obtida na aula anterior. Lava o gobelé e a vareta de vidro com etanol, de modo a remover todo o sal para o filtro. 10. Lavar os cristais obtidos com uma mistura de 8,0 ml de solução aquosa de amoníaco a 25 % e 5 ml de água destilada. 11. Lavar os cristais com 5 ml de etanol a 96 %. 12. Mantém a máquina de vácuo a secar os cristais durante cerca de 5 minutos. Para terminar a secagem de folha lenta, deixa os cristais a secar no excicador. 13. Mede a massa do papel de filtro com os cristais de sulfato de tetraminacobre (II) moni-hidratado obtidos. 2.4 Registos e cálculos 2.4.1 Registo das observações 2 4 5 6
2.4.2 Registos relativos aos reagentes, solvente e produtos da reacção Massa (g) Volume (ml) Reagentes Produtos de reação Sulfato de cobre(ii) penta-hidratado Amoníaco a 25% (d=0,9) Sulfato de tetraminocobre (II) monohidratado 3 - Cálculos a) A partir da estequiometria da reacção, identifica o reagente limitante. b) Calcula o rendimento desta reacção de síntese.