UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA

JENIFER APARECIDA PEREIRA DE ALMEIDA

MARIANA DUARTE DE ARAÚJO

MAURÍCIO MARTINS

PRODUÇÃO DE ALÚMEN

Palhoça

2013

RESUMO

Este relatório apresenta uma breve introdução sobre o que é o alúmen e como obtê-lo, além de

sua composição química. Foram definidos os objetivos a serem alcançados com essa

experiência, na qual resulta todo o foco e motivação deste relatório. Conseguimos descrever

os procedimentos realizado para a obtenção do alúmen na forma de cristal, que foram

elaboradas no laboratório. Apresenta também os resultados desta experiência, bem como os

cálculos para medir o rendimento da solução e a massa do cristal. Por fim, demonstramos a

maneira como alcançamos os objetivos.

Palavras-chave: Alúmen, sulfato de alumínio, sulfato de potássio.

FIGURAS

Figura 1 - Pesagem do cristal de alúmen....................................................................................9

Figura 2 - Monocristal de alúmen.............................................................................................11

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.................................................................................................................5

2. OBJETIVOS......................................................................................................................6

2.1 OBJETIVO GERAL......................................................................................................6

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.......................................................................................6

3. MÉTODOS.........................................................................................................................7

3.1 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS.............................................................................7

3.2 PROCEDIMENTOS......................................................................................................7

4. ANÁLISE DO RESULTADO...........................................................................................9

4.1 ANÁLISE PRELIMINAR.............................................................................................9

4.2 CÁLCULOS.................................................................................................................10

4.3 RESULTADO...............................................................................................................10

5. CONCLUSÃO..................................................................................................................12

REFERÊNCIAS......................................................................................................................13

1. INTRODUÇÃO

O alúmen de potássio é obtido através de reações químicas, na forma de cristal,

quando se mistura duas soluções aquosas, de sulfato de alumínio (Al2(SO4)3) e de sulfato de

potássio (K2SO4), mas também é encontrado na natureza na forma de mineral denominado

Calinita, ou seja, sulfato duplo de alumínio e potássio KAl(SO4)2 12H2O, que é considerado

um sal duplo segundo Maia (2009). Para Magnago (2013, p. 1), esse material é “(...)

composto iônico que se cristaliza a partir de soluções contendo ânion sulfato, um cátion

trivalente (Al, Cr, Fe) e um cátion monovalente (K, Na, NH4)”.

O alúmen é muito utilizado nas indústrias químicas, alimentícias, farmacêuticas,

tintas, etc. Um exemplo de sua aplicação é no ramo têxtil, na qual é utilizado nas tintas dos

tecidos, em outros ramos pode ser utilizada na purificação de águas, clarificação de açúcar e

impermeabilização. Na engenharia civil, o alúmen tem sua aplicação como aditivo na

produção de cimentos marmoreados e de gesso, segundo Constantino (2001).

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2. OBJETIVOS

Os objetivos deste relatório estão divididos em duas partes: Objetivo Geral e

Objetivos Específicos.

2.1 OBJETIVO GERAL

Produzir cristal de alúmen de potássio a partir do alumínio presente no papel alumínio.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Produzir alúmen a partir do alumínio e do potássio; Determinar em percentual o rendimento da reação química utilizada para produzir o

cristal de alúmen; Determinar a massa do cristal de alúmen; Fazer uma relação do experimento com os conceitos teóricos apresentado em sala de

aula;

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3. MÉTODOS

Neste tópico será abordado o processo realizado para sintetizar o alúmen em

laboratório.

3.1 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

1g de papel alumínio

Balança de precisão

2 béquer de 250 ml

Hidróxido de potássio (KOH) 1,5M

Filtro de papel

Ácido sulfúrico (H2SO4) 9M

Bastão de vidro

Álcool etílico

Água

Chapa de aquecimento

Proveta de 50 ml

Funil de buchner

Kitassato de 500 ml

Barra magnética

Tesoura

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3.2 PROCEDIMENTOS

O experimento começou pesando o papel alumínio na balança de precisão até

conseguirmos obter o equivalente a 1g do material com precisão de 0,01g. Após a pesagem,

utilizamos a tesoura para picotar o papel alumínio em pedaços de aproximadamente 0,4cm e

colocá-los dentro do béquer de 250ml. Utilizando a proveta, foi medido 50 ml de KOH 1,5M

e adicionado ao béquer junto com a barra magnética. O béquer foi colocado sobre a chapa de

aquecimento e acionado, conforme a mistura reagia, borbulhas se formavam dentro do béquer

e o gás hidrogênio era liberado, além de dissolver o papel alumínio. Esse procedimento durou

em torno de 13 (treze) minutos até as borbulhas pararem de se formar, o gás hidrogênio deixar

de exalar e o papel alumínio estar completamente dissolvido. Em seguida foi preparado o

aparato para efetuar a filtração por aspiração: fixado o kitassato, colocado o funil de buchner

na boca do kitassato e inserido o filtro de papel no funil, foi despejado um pouco de água

sobre o papel filtro com a intenção de ‘colar’ o papel ao funil. Desta forma jogamos a solução

dentro do funil e todos os resíduos escuros presentes ficaram retidos no filtro de papel

restando apenas o líquido incolor que foi transferido para outro béquer de 250 ml. Na

sequência e dentro de uma câmara de exaustão, foi pipetado 21ml de H2SO4 9M à solução.

Neste ponto o aspecto do líquido ficou ‘esponjosa’ (hidróxido de alumínio – Al(OH)3), mas

em seguida ao mexer com o bastão de vidro logo dissolveu-se, voltando ao estado líquido.

Após a mistura com o H2SO4 9M o béquer ficou levemente aquecido e sem nenhum sólido

presente. Foi colocado um pires de vidro sobre a boca do béquer, na qual ficou em repouso

durante oito dias. Após o período, verificou-se a cristalização do alúmen no fundo do béquer.

Desta forma, colocamos um novo papel filtro sobre o funil de buchner e molhamos com

álcool, na sequência despejamos todo o material presente dentro do funil. Assim o cristal

retido no filtro foi esterilizado com álcool e deixado sob sucção durante 2 minutos para secar.

Enquanto isso, foi pesado com precisão de 0,01g um pires de vidro. O cristal que estava

secando foi colocado dentro do pires e este foi pesado novamente.

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4. ANÁLISE DO RESULTADO

Este tópico irá discutir sobre o resultado da experiência realizada no laboratório.

4.1 ANÁLISE PRELIMINAR

Oito dias após realizada a experiência, foi coletado o material e obteve-se um

cristal com proporções triangulares com peso de 11,80g, conforme .

Figura 1 - Pesagem do cristal de alúmen

Fonte: autores

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4.2 CÁLCULOS

Reação do alumínio com a adição de KOH

2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H2O → 2K(aq) + 2 [Al(OH)4](aq) + 3H2

Adição de H2SO4

[Al(OH)4](aq) + 3H+(aq) → Al(OH)3(s) + 2H2O(l)

Adição de mais H2SO4

Al(OH)3(s) + 3H+(aq) → Al3(aq) + 3H2O(l)

A solução após 8 dias de descanso

K(aq)Al3(aq) + 2(SO4)2(aq) + 12H2O → KAl(SO4)212H2O(S)

O próximo passo é calcular o peso atômico de KAl(SO4)212H2O(S)

K(39,102) + Al(26,9815) + [S(32,064) + O(15,9994 x 4)] x 2 + 12[H(1,00797 x 2) + O(15,9994)] → 39,102 +

26,9815 + 192,1232 + 216,18408 → 474,39078 g

Para efeito de cálculo temos as seguintes informações: massa do papel alumínio

(1,00g), massa do cristal de alúmen (11,80g), massa do elemento químico Al (26,9815g) e

massa do alúmen KAl(SO4)212H2O(S) (474,39078g), que serão referenciadas pelas letras A, B,

C e D respectivamente.

Para calcular o rendimento da síntese do alúmen utilizamos a seguinte regra:

CA×Dx

=26,98151,00

×474,39078

x=474,39078

26,9815=17,5821g deKAl(SO4)212H2O, que

será referenciada pela letra E.

Utilizando na fórmula de rendimento temos:

RENDIMENTO=Valor experimental(B)Valor calculado(E)

x 100= 11,8017,5821

x 100=67,11 %

4.3 RESULTADO

Conforme já verificamos, oito dias após a realização do experimento, foi

identificado um cristal de alúmen, e para classificá-lo Callister (2002, p.34) define “Para um

sólido cristalino, quando o arranjo periódico e repetido de átomos é perfeito ou se estende ao

longo da totalidade da amostra, sem interrupção, o resultado é um monocristal”. Desta forma,

conforme é apresentado na Figura 2, o cristal de alúmen formado após a experiência é um

monocristal, pois ao solidificar-se a sua nucleação foi a partir de um único núcleo:

(...) o termo nucleação se refere à formação dos primeiros cristais de dimensões nanométricas a partir do material fundido. Por exemplo, à medida que a água começa a congelar, são formados inicialmente cristais de gelo de tamanho manométrico conhecidos como núcleos. Num sentido mais amplo, o termo nucleação refere-se ao estágio inicial da formação de uma nova fase a partir de uma

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outra. Assim, quando um vapor condensa para formar líquido, as gotas que surgem em escala nanométrica são denominadas núcleo. (ASKELAND, 2008, p. 248).

Figura 2 - Monocristal de alúmen

Fonte: autores

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5. CONCLUSÃO

A experiência realizada em laboratório resultou em um monocristal de alúmen,

conforme objetivo estabelecido. Conseguimos também determinar a massa do monocristal

que foi de 11,80g e por último calculamos em percentual o rendimento da reação química que

resultou em 67,11%.

Conseguimos identificar e relacionar durante este relatório os conceitos

apresentados em sala de aula, tal como a formação e classificação do cristal, nucleação entre

outros.

Desta forma, podemos concluir que a experiência foi bem sucedida, pois todos os

objetivos foram alcançados.

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REFERÊNCIAS

ASKELAND, Donald R.; PHULÉ, Pradeep P. Ciência e engenharia dos materiais. São Paulo: Cengage Learning, 2008.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6023: Informação e documentação – Referências – Elaboração. Rio de Janeiro. 2002.

______. NBR 6028: Informação e documentação – Resumo – Apresentação. Rio de Janeiro. 2003.

CALLISTER, William D. Ciência e engenharia de materiais: Uma introdução. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.

CONSTANTINO, Vera R. Leopoldo et al. Preparação de compostos de alumínio a partir da bauxita: considerações sobre alguns aspectos envolvidos em um experimento didático. São Paulo, 2001. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422002000300024&script=sci_arttext>. Acesso em: 12 out. 2013.

MACHADO, Cristiane Salvan et al. UNISUL. Trabalhos acadêmicos na Unisul: apresentação gráfica. Palhoça. Ed. Unisul, 2012.

MAGNAGO, Rachel Faverzani. Experiência – Produção de alúmen. Palhoça. 2013.

MAIA, Thiago Silva. Síntese do alúmen de potássio. Juazeiro, 2009. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABIAcAE/sintese-alumen-potassio>. Acesso em: 12 out. 2013.

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