INTRODUÇÃO

O gesso, um sulfato de cálcio hemihidratado (CaSO4.1/2H2O) natural, é pouco solúvel em água, dissolvendo-se bem em ácido clorídrico (HCl). A determinação de sulfato em gesso comercial segue a ABNT MB-3471, método que se baseia na formação de sulfato de bário (BaSO4) através da adição lenta de cloreto de bário (BaCl2) a uma solução quente contendo sulfato e acidulada com HCl. Como o sulfato de bário é muito pouco solúvel em água a temperatura ambiente (cerca de 0,3 - 0,4 mg/100 ml), sua precipitação é mais fácil.

A presença do HCl impede a formação de sais de bário que também precipitariam, porém favorece a formação de Ba(HSO4)2, que é solúvel em água. Utiliza-se bário em excesso para reduzir a formação do Ba(HSO4)2, para impedir a co-precipitação do NO3

- e do ClO3-, além

de diminuir a solubilidade do BaSO4.

O sulfato de bário precipitado a partir de soluções concentradas e à frio é um produto fino, que passa através do filtro. Para evitar isso, utiliza-se soluções diluídas e à quente, e deixa-se um período de tempo em digestão, de modo que sejam eliminados precipitados estranhos.

Ocorre oclusão da água pelo precipitado cristalino, que é eliminada durante a calcinação. No caso do material ter sido filtrado com filtro de papel, este deve ser queimado lentamente antes da calcinação para evitar que o carbono reduza o sulfato a sulfeto de bário(BaS).

Por fim, para determinar a quantidade de sulfato na amostra de gesso, utiliza-se a estequiometria para determinar o número de moles de enxofre na amostra, e, em seguida, calcular a massa de sulfato. A especificação técnica dada pelo fornecedor da amostra (Narduk) indica que pode existir 2%, em massa, de impureza na amostra.

MATERIAIS

Gesso Narduk

Balança Analítica

Cadinho 120

Cronômetro

Dessecador

Espátula

Estufa

Pinça

Cápsula 5

Béquer

Funil

Papel de filtração lenta

Ácido clorídrico 1:5 (HCl)

Cloreto de Bário 10% (BaCl2)

Água destilada

Mufla

Bastão de vidro

Balão volumétrico de 250 mL

Pipetas volumétricas de 20 e 50 mL

Solução de Nitrato de Prata (AgNO3)

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Foram pesados 0,5070 g da amostra de gesso seca na cápsula de porcelana 5. Adicionou-se 50 mL de HCl 1:5 e a cápsula foi levada à secura em banho Maria. Em seguida, a cápsula foi aquecida a cerca de 105°C em estufa durante duas horas, a fim de desidratar a sílica.

A cápsula foi retirada da estufa e o seu conteúdo foi umedecido com 20 mL de HCl 1:5 e aquecido para dissolver os sais formados. A solução foi filtrada em papel de filtração lenta, recolhendo o filtrado em um balão volumétrico de 250 mL. Recolheu-se o máximo possível de material da cápsula, usando água quente e um bastão de vidro. O volume do balão foi completado com água destilada.

Tomou-se uma alíquota de 100 mL da solução do balão, transferiu-se a mesma para um béquer de 400 mL, onde foram adicionados mais 200 mL de água destilada. O béquer foi

aquecido até ebulição e, lentamente, adicionou-se 10 mL de BaCl2, agitando continuamente. O sistema foi deixado em repouso por 1 semana.

O material foi filtrado em papel de filtração lenta, evitando ao máximo a perda de resíduo. O filtro e os resíduos foram lavados três vezes com água quente para eliminar ao máximo os cloretos restantes. Foram feitos testes de cloreto no filtrado (colhido diretamente do funil) com AgNO3.

Quando o teste para cloretos deu negativo, o papel de filtro foi transferido para o cadinho 120 previamente pesado, foi carbonizado lentamente, e o material foi calcinado em mufla a cerca de 900° C. O cadinho foi colocado pra esfriar em dessecador e pesado. A quantidade de SO3 presente na amostra foi então calculada.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ao pesar o cadinho 120 vazio, observou-se que a massa do mesmo (Mc) era de 10,8256 g. Após a calcinação, o cadinho voltou a ser pesado, agora com a amostra, e observou-se que a massa do conjunto (Mc+a) era de 11,8092. A massa da amostra (Ma) foi obtida subtraindo a massa do cadinho da massa do conjunto, encontrando-se um valor de 0,9836 g, conforme cálculos a seguir.

Ma = Mc+a - Mc

Ma = 11,8092 - 10,8256

Ma = 0,9836 g

A massa Ma encontrada refere-se apenas à alíquota de 100 mL retirada do volume total. Para obter a massa total do soluto, foi feita uma regra de três para descobrir a massa em 250 mL de solução. Obteve-se que a massa total do soluto era de 2,459 g.

Como a amostra pesada foi seca previamente, considerou-se que os 0,5070 g da amostra pesada continha apenas CaO, SO3 e impurezas. A especificação dada pela fornecedora do gesso (Narduk), diz que, no mínimo, 98%, em massa, do mesmo trata-se de sulfato de cálcio hemihidratado. Então, concluiu-se que 54,06% da massa do gesso (sulfato de cálcio hemihidratado) tratava-se de sulfato como SO3. Como todos os cálculos foram feitos com base na massa da amostra, calculou-se o percentual de SO3 na mesma contendo apenas CaO, SO3 e impurezas e foi encontrado que, segundo as especificações, o percentual de SO3 na mesma era de 57,56%. Os cálculos a seguir explanam essas informações.

%SO3 no gesso

100 g de gesso 98 g de CaSO4.1/2H2O

1 mol de CaSO4.1/2H2O = 145,1482 g

%SO3 em massa no CaSO4.1/2H2O = 80,0632/145,1482 = 0,5516

100 g de gesso 98 g de CaSO4.1/2H2O 54,06 g de SO3

%SO3 na amostra (CaO, SO3 e impurezas)

100 g de gesso 98 g de CaSO4.1/2H2O + 2 g de impurezas

%H2O em massa no CaSO4.1/2H2O = 9,0076/145,1482 = 0,0620

98 g de CaSO4.1/2H2O 6,08 g de H2O 91,92 g de CaO e SO3

Massa do SO3 no gesso = 54,06 g

% SO3 na amostra = 54,06/(91,92 + 2,00) = 57,56%

Teoricamente, os 2,4590 g encontrados após a calcinação eram BaSO4. Calculou-se o número de mols de BaSO4, que é o mesmo número de mols de SO3, segundo a estequiometria da reação, e encontrou-se 0,0105 mols. Então foi possível encontrar a massa de SO3 na amostra calcinada, que foi de 0,8435 g. Sendo assim, o percentual de SO3 na amostra inicial foi de 166,4%. A seguir está a equação química que representa a reação e os cálculos para obter o número de mols, a massa e os percentuais.

BaSO4 BaO + SO3

n de mols de BaSO4 = 2,4590/233,3896 = 0,0105 mols

Massa de SO3 = 0,0105 x 80,0632 = 0,8435 g

%SO3 na amostra inicial = 0,8435/0,5070 = 166,4%

O valor obtido indica erro no experimento, que a massa em questão não se trata apenas de BaSO4. É possível que tenha acontecido adsorção de impurezas, co-precipitação, entre outros problemas. O resultado indica também que a amostra estudada encontra-se dentro das especificações técnicas.

QUESTÕES

1) Qual a função do HCl no experimento?

O HCl evita que se formem sais de bário que possam interferir nos resultados. Também pode prejudicar o processo devido a dissolver o sulfato de bário e permitir a passagem deste pelo filtro.

2) Quais os cuidados para que se favoreça a formação de um precipitado cristalino?

Deve-se utilizar soluções diluídas e à quente para diminuir a supersaturação do precipitado, formando assim compostos cristalinos. Também deve-se deixar a suspensão em digestão, que ajuda a formar cristais maiores e mais puros.

3) A presença do cloreto superestima os resultados. Que nome se dá a esse fenômeno e que tipo se observa neste experimento?

---------------------

4) O que se faz para eliminar um erro devido à presença do cloreto?

Lava-se o precipitado com água quente, de modo que todo o cloreto seja eliminado do mesmo. Testa-se o filtrado com nitrato de prata para identificar se ainda há presença de cloreto no precipitado.

5) Verifique se o teor de sulfato nesta amostra comercial está ou não dentro das especificações.

Este tema está incluso nos resultados.

CONCLUSÃO

Conforme todas as análises e todos os cálculos foram realizados, observou-se que o teor de sulfado na amostra de gesso condizia com o especificado pelo fabricante. Porém houveram alguns erros, a amostra calcinada não ficou pura. Portanto pode ser que a amostra possuísse menos SO3 do que o valor especificado pelo fabricante.

BIBLIOGRAFIA

BACCAN, N. et al, Química analítica quantitativa elementar. Edgard Blücher, Campinas, USP, 1979.

Roteiro de apoio para aula prática da cadeira de Química Analítica Experimental da UFPE, 2011.1.

http://www.tabelaperiodica.org, acesso em 31/03/2011, as 16:34h.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

DETERMINAÇÃO DO TEOR DE SULFATO EM GESSOPrática 2: Gravimetria por precipitação

Curso: Química IndustrialDisciplina: Química Analítica Experimental

Professora: Fernanda HonoratoAluna: Camila Lima

Recife, 17 de março de 2011