Preparação e Crescimento de Cristais - Apostilas - Quimica, Notas de estudo de Química. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
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Maraca1 de Março de 2013

Preparação e Crescimento de Cristais - Apostilas - Quimica, Notas de estudo de Química. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)

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Apostilas sobre o estudo da preparação de sais e desenvolvimento de técnicas de crescimento de cristais. Distinção entre sal duplo e sal complexo.
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CCE – centro de ciência exatas

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

PREPARAÇÃO E CRESCIMENTO DE CRISTAIS

Experiência 12

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PREPARAÇÃO E CRESCIMENTO DE CRISTAIS

Experiência 12

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 3

2 OBJETIVO..... 3

3 MATERIAIS UTILIZADOS 4

4 PROCEDIMENTOS 5

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES 6

5.1) Tarefas 8

6 CONCLUSÃO 10

7 REFERÊNCIAS 11

1 INTRODUÇÃO

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(I) Alúmen (Pedra-Ume)

Alúmen de potássio ou alúmen (alume) de potassa ou simplesmente alúmen, é o sulfato duplo de alumínio e potássio. Sua fórmula é KAl(SO4)2. É comumente encontrado em sua forma dodecahidratada, como KAl(SO4)2·12(H2O). Apresenta-se também com vinte e quatro moléculas de água de hidratação, KAl(SO4)2·24(H2O).

O alúmen de potássio é o principal constituinte da pedra-ume, historicamente chamada pedra alúmen.

O alúmen de potássio cristaliza em octaedros regulares com bordas planas, e é muito solúvel em água. A solução torna vermelho o azul de tornassol (pH a 5 % = 3,0 a 3,5) e é um adstringente. Quando aquecido ao rubro dá uma massa porosa, a qual é conhecida como "alúmen queimado". Funde-se a 92 °C, dissolvendo-se totalmente em sua própria água de cristalização. "Alúmen neutro" é obtido pela adição de carbonato de sódio a uma solução de alúmen até iniciar-se a separação da alumina.

Como anidro, KAl(SO4)2, possui massa molar de 258.207 g/mol. Na forma KAl(SO4)2·24(H2O), sua massa molar chega a 948.78 g/mol.

(II) Alúmen de Crômio e Amônio

Alume (do grego als, alos: sal) ou alúmen é o nome comum dado a uma classe importante de compostos químicos - os sulfatos duplos dodecaidratados de um metal trivalente (alumínio, cromo, ferro) ou amônio e de um metal alcalino (sódio, potássio), ou de prata, cuja fórmula geral é

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AB(SO4)2.12H2O.

2 OBJETIVO

Preparar sais e desenvolver técnicas de crescimento de cristais. Distinguir sal duplo de sal complexo.

3 MATERIAIS UTILIZADOS

(I) Alúmen (Pedra-Ume)

Materiais

( Latinha de refrigerante ou cerveja;

( Funil de vidro;

( Béquer de 200 mL;

( Bastão de Vidro;

(Palha de aço;

( Tesoura;

( Balança;

( Funil.

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Reagentes

( Solução de ácido sulfúrico 9M;

( Hidróxido de potássio 4M.

(II) Alúmen de Crômio e Amônio

Materiais

(béquer de 200 mL;

(bastão de vidro;

(vidro de relógio;

(fio de cabelo;

(pipeta graduada.

Reagentes

(dicromato de amônio P. A.;

(álcool etílico P. A.;

(ácido sulfúrico 2 M;

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4 PROCEDIMENTOS

(I) Alúmen (Pedra-Ume)

Foi cortado uma latinha de refrigerante ou cerveja com uma tesoura retirando 1,0407 g de folha de alumínio.

Foi raspado a tinta da tira de alumínio com auxílio de uma palha de aço. Foi cortado em pequenos pedaços e colocado no béquer, adicionando 50 mL de KOH 4M. Foi realizado este procedimento na capela.

Após a reação, foi filtrado coletando o filtrado num béquer. Foi separado o filtrado em duas porções de aproximadamente o mesmo volume. Uma porção foi deixada a temperatura ambiente e a outra esfriada por 15 minutos em banho de gelo. Foi adicionado 10 mL de ácido sulfúrico 9 M em cada porção do filtrado. Foi esperado a formação total dos cristais e observado ao microscópio a formação dos cristais.

(II) Alúmen de Crômio e Amônio

Foi dissolvido 1 g de dicromato de amônio na menor quantidade de água possível. Foi juntado a esta solução 0,7 mL de álcool etílico e 8,5 mL de solução de ácido sulfúrico 2 M (solução estoque).

Crescimento de cristais

Foi amarrado um pequeno cristal de alúmem já obtido anteriormente num fio de cabelo e pendurado suspenso de modo que o mesmo fique mergulhado no meio da solução estoque. Foi aguardado alguns dias e observado o cristal formado.

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5 RESULTADOS E DISCUSSÕES

(I) Alúmen (Pedra-Ume)

Reações

1.O alumínio reage com o KOH para formar o íon tetrahidroxialuminato, solúvel e hidrogênio:

2 Al(s) + 2 OH- (aq) + 6 H2O(l) ( 2Al(OH)4-(aq) + 3 H2 (g)

2. A adição de ácido sulfúrico precipita o hidróxido de alumínio:

Al(OH)4-(aq) + H-(aq) ( Al(OH)3(s) + H2O(l)

3. Adicionando mais ácido, neutraliza o hidróxido e forma uma solução transparente de íon alumínio (III) e água:

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

4.O alúmen precipita com o resfriamento

K+ (aq) + Al+3 (aq) + 2 SO4-2 (aq) + 12 H2O(l) ( KAl(SO4)2 . 12 H2O(s)

[pic]

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Imagem dos cristais que foram resfriados.

(II) Alúmen de Crômio e Amônio

Alguns fatores podem modificar a maneira de um cristal crescer e a sua velocidade de formação, como a temperatura, a agitação e a germinação através de um pequeno cristal. Existem substâncias que apresentam mais de uma forma geométrica, como por exemplo a pedra-ume, que possui formas monoclínica, octaédrica, cúbica e hexagonal.

[pic]

Imagem do cristal obtido.

5.1) Tarefas

(I) Alúmen (Pedra-Ume)

1. Existe a cristalização nos dois casos (temp. ambiente e frio)? Qual deles é mais demorado?

Existe nos dois casos, o de temperatura ambiente é mais demorado e tem cristais muito pequenos e o que foi resfriado tem estrutura mais definida.

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2. Observe ao microscópio os cristais produzidos nos dois casos e relate as suas observações quanto à cristalização deles.

Os cristais de temperatura ambiente não pudemos analisar ao microscópio pois eram muito pequenos e os que foram resfriados pode ser definido como a imagem mais acima.

3. Relate os usos industriais do alúmen.

O alúmen de potássio é o principal constituinte da pedra-ume - mas não o único, pois a pedra-ume pode conter outros alúmens, como alúmen de sódio.

É comumente usado em purificação de água, curtimento de couro, têxteis a prova de fogo, e produção de pão. Tem aplicação em fotografia como endurecedor da gelatina e emulsões. Tem também usos em cosméticos como desodorante e no tratamento pós-barba.

O alúmen encontra aplicação como um mordente, na preparação de lacas para aderir ao papel artesanal e na clarificação de líquidos turvos (como agente floculante).

(II) Alúmen de Crômio e Amônio

1. Meça as dimensões do pequeno cristal, que serve como germen de crescimento de cristal.

0.05cm³

2. Meça as dimensões do cristal depois de ser realizado o seu crescimento.

1.6cm³

3. Verifique a forma macroscópica do cristal.

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A forma macroscópica é a de um octaedro.

4. Escreva a reação química ou reações químicas envolvidas na produção do alúmen de crômio e amônio.

NH4OH(aq) + H2O(l) → NH3(aq) + 2H2O(l)

CuSO4 . 5H2O(aq) + 4NH3(aq) → Cu(NH3)4SO4 . H2O(s) + 4H2O(l)

CuSO4.5H2O(aq) + NH4OH(aq) → Cu(OH)2.CuSO4(s) + 2NH4+(aq) + 3H2O(l)

Cu(OH)2.CuSO4(s) + 8NH3aq) → 2 [Cu(NH3)4]2+ + SO42-(aq) + 2OH-, sendo que as moléculas de NH3 são provenientes do equilíbrio:

3 NH4OH 4 NH3 + 3 H2O

5. Pesquise na literatura exemplos práticos da utilização da técnica de germinação para o crescimento de cristais.

A germinação e o crescimento de um cristal estão sempre dependentes das condições físico- químicas do meio. As condições físico-químicas que determinam a génese dos minerais são, a

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maioria das vezes, muito complexas e, atualmente, impossíveis de reproduzir em laboratório. Os principais fatores condicionantes são a temperatura, a pressão e a concentração dos elementos químicos. Estes fatores não são independentes: numa solução, a solubilidade de um composto cresce com a temperatura, salvo raras exceções. Um cristal germinado a partir de uma solução sobressaturada cresce fixando as moléculas (unidades de crescimento) à sua superfície.

6. Explique a função química de álcool nesta experiência.

O álcool tem como função nesse experimento de catalisador.

7. Explique a necessidade do uso de cabelo humano para segurar o cristal que irá sofrer o crescimento.

Usa-se um fio de cabelo porque ele é o fio de menor espessura possível, e assim diminui a possibilidade de deposição dos cristais no fio, aí ele deposita somente na "semente".

6 CONCLUSÃO

(I) Alúmen (Pedra-Ume)

Podemos concluir que o alúmen precipita em temperaturas mais baixas, a amostra que ficou a temperatura ambiente tem forma muito pequena e demora muito mais para cristalizar.

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(II) Alúmen de Crômio e Amônio

Alguns fatores podem modificar a maneira de um cristal crescer e a sua velocidade de formação, como a temperatura, a agitação e a germinação através de um pequeno cristal. Existem substâncias que apresentam mais de uma forma geométrica, como por exemplo a pedra-ume, que possui formas monoclínica, octaédrica, cúbica e hexagonal.

7 REFERÊNCIAS

http://pt.wikipedia.org/wiki/Al%C3%BAmen_de_pot%C3%A1ssio

http://www.quimesp.com/index.php?page=shop.product_details&product_id=44&flypage=flyp age.tpl&pop=0&option=com_virtuemart&Itemid=54

http://pt.wikipedia.org/wiki/Alume

http://www.abq.org.br/cbq/2006/trabalhos2006/6/946-1099-6-T2.htm

http://domingos.home.sapo.pt/minerais_1.html

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