Física e Química AAno Lectivo 2006/2007

Síntese do Sulfato de Tetraminocobre(II) Mono-

hidratado

MaterialVidro de RelógioAlmofarizGlobelé3 Provetas de 100mLVareta de vidroPapel de filtroBalança analógicaGlobelé de 100mLFunil de Buchner

ReagentesSulfato de cobre (II) penta hidratadoAmónia a 25% (m/m)Etanol a 96%Água destilada

Qual o rendimento da reacção inerente á síntese de sulfato tetraminocobre (II) mono-hidratado?

Parte Conceptual Parte Metodológica

Teoria/Leis:Lei de LavoisierLei das proporções definidas

Princípios:- durante uma reacção química a massa dos reagentes (teoricamente) será igual à massa dos produtos, no entanto pode ocorrer perdas durante a reacção;- num dado sistema reaccional, reagentes e produtos de reacção interagem sempre na mesma proporção.

Conceitos:RendimentoCoeficiente EstéquiométricoReacção QuímicaMolMassaMassa MolarRagente LimitanteCatalizador

Possível procedimento experimental:

1. Em três provetas de 10 mL, medimos 8,0cm3 de solução aquosa de amoníaco (amónia), medimos igualmente 5,0cm3 de água destilada e 8,0cm3 de etanol;

2. Num copo de 100mL colocamos o NH3, adicionando de seguida a água destilada;

3. Pesamos o equivalente a 0,020 mol de sulfato de cobre (II) penta hidratado, CuSO4.5H2O, previamente triturado no almofariz;

4. Adicionamos sulfato de cobre (II) penta hidratado ao copo da precipitação, agitando com uma vareta até o sólido estar completamente dissolvido;

5. Adicionamos lentamente os 8,0 cm3 de etanol (C2H5OH) à solução contida no copo de precipitação;

6. Tapamos e identificamos o copo, guardando-a para uma aula seguinte;7. Realizamos uma decantação, de modo a retirar a fase líquida;8. Lavamos os cristais obtidos com 3cm3 de amoníaco e 3cm3 de etanol;9. Secamos os cristais utilizando a filtração por vácuo;10. Pesamos os cristais, e calculámos o rendimento.

Juízos de Valor:Com esta actividade práctica desenvolvemos técnicas laboratoriais, aprendemos algumas regras de segurança e trabalhamos um caso real de cálculo de rendimento.

Juízos Cognitivos:O rendimento é bastante aceitável (69%), uma vez que é bastante elevado. Poderá este resultado estar inflacionado se os cristais não estiverem devidamente secos, devido às perdas durante a decantação e a filtração, assim como a transferência dos reagentes, outra causa poderá ter sido a pureza dos reagentes. O rendimento poderia mesmo ser superior a 100%, se não se retirasse grande parte da humidade que os cristais possuem.

Dados e transformação de dados (ver página seguinte):

Rendimento:69%

n(CuSO4.5H2O)= 0.02 molM(CuSO4.5H2O)= 249.69m(CuSO4.5H2O)= n x M = 0.02 x 249.69= 4.99g1 mol de CuSO4.5H2O 1 mol de [Cu(NH3)4]SO4. H2O 0.02 x x= 0.02 mol de [Cu(NH3)4]SO4. H2O; M([Cu(NH3)4]SO4. H2O= 245,65m([Cu(NH3)4]SO4. H2O)= n x M = 0.02 x 245.65= 4.913g (massa teórica)m([Cu(NH3)4]SO4. H2O)= 3.39g (massa obtida)Rendimento %= m.obtid x 100% Rendimento % = 3.39 x 100% m.teórica 4.913Rendimento%= 69%

Juízos Cognitivos Juízos de Valor

1. O que se observou após fazer reagir a água destilada, a solução de amoníaco e o sulfato de cobre?

Após formação de uma mistura homogénea, ao adicionarmos álcool etílico forma-se um precipitado azul que se deposita no fundo.

Porque razão aconteceu?Formou-se um precipitado azul, pois o álcool funciona como um agente solubilizante.

2. Qual foi o produto obtido?Cu(NH3)4SO4.H2O

3. Como traduzir essa reacção numa equação química?(4NH3(aq)+CuSO4

.5H2O(s) [Cu(NH3)4]SO4.H2O(aq)+4H2O(l)

4. Qual a razão de se utilizar etanol a 96% se esta substância não intervém na reacção?

Pois desta forma aumentasse a área de contacto, aumentando assim a velocidade da reacção, e também para haver maior dissolução dos cristais de sulfato de cobre, havendo assim um maior rendimento da reacção.

5. Porquê a necessidade dos cristais de sulfato de cobre penta-hidratado serem reduzidos a pó no almofariz?

Para aumentar a sua solubilidade.

6. Porquê a necessidade de esperar 24h para realizar a restante actividade?

De modo a que as moléculas de água sejam removidas (evaporação).

Registo de observações:

m v % m/m

Amoníaco 8 mL 25

Sulfato de Cobre(II) Pentahidratado

4,95g

Papel de filtro 0,33g

Papel + Cristais 5,28g

Cristais (após exsicador) 3,39 g

Ao efectuar-se a reacção entre sulfato de cobre pentaidratado, o amónio e a água, observa-se a formação do tetraminocobre (II) monoidratado, este deposita-se no fundo do recipiente, está no estado sólido e tem uma cor azulada.

O sulfato de cobre pentaidratado encontrava-se na forma de cristais, assim pulverizou-se de forma a ficar em pó, aumentando assim a superfície de contacto e como consequência a reacção é mais rápida e com melhor rendimento.

Para realizar a síntese do sulfato de tetraminocobre (II) monoidratado, é necessário ter em conta as condições em que tal é feito, pois estas afectam significativamente o rendimento final. O rendimento é calculado pela razão entre quantidade de produto obtida experimentalmente e a quantidade obtida teoricamente. Portanto, o valor do rendimento nunca poderá exceder os 100%, pois como é óbvio, a quantidade de produto obtida nunca é superior à que deveríamos obter. Este facto deve-se às perdas ao efectuar-se a decantação e a filtração, assim como à possível ocorrência de reacções paralelas, má atmosfera de trabalho e até mesmo a má condição do material.

Reflexão :

Antes de realizarmos esta experiência sentimos necessidade de relembrar alguns dos cuidados a ter no laboratório, visto que íamos manusear substâncias perigosas. Como tal enumeramos as mais importantes: - Manter o espaço arejado;- Não comer, beber ou cheirar nenhuma das substâncias;- Usar luvas, bata e óculos de protecção;- Utilizar a hotte sempre que necessário;- Não provocar qualquer tipo de chama;

Em relação á realização da experiência (4NH3(aq)+CuSO4.5H2O(s) [Cu(NH3)4]SO4.H2O(aq)+4H2O(l) ), é de anotar que, ao

juntarmos água destilada á solução de amoníaco e o sulfato de cobre, este formou um precipitado de sais. Quando juntamos amoníaco á precipitação, este gerou a formação de tetraminocobre (II) mono-hidratado. Por fim,

adicionamos, sem mexer, etanol á solução de modo a aumentar a área de contacto, aumentando assim a velocidade da reacção, e também para haver maior dissolução dos cristais de sulfato de cobre (previamente reduzidos a pó, por forma a também aumentar a solubilidade.). Depois de algum tempo em repouso, obtivemos cristais de sulfato tetramino cobre penta hidratado.

Diagrama com as etapas da síntese de tetraminocobre (II) mono-hidratado:

CuSO4.5H2O

H2O

NH3(aq) 25% (m/m)

[Cu(NH3)4]SO4.H2O+

Fase líquida

1. Decantação;2. Filtração3. Lavagem4. Secagem

CristaisPesarCalcular o rendimento