Baixe Prática síntese do alúmen e outras Esquemas em PDF para Química Inorgânica, somente na Docsity!
Fundação Centro de Ciências e Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro Centro de Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro Curso de Licenciatura em Química Prática 1 Disciplina: Química G Professor: Fernando José Luna de Oliveira
Prática 1 - Preparação e caracterização de um composto de alumínio a partir de lata de alumínio
1. INTRODUÇÃO O alumínio é o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre (8,13%), sendo o elemento metálico mais abundante. Oxigênio e silício são os elementos não metálicos mais abundantes. Devido à sua elevada afinidade pelo oxigênio, o alumínio não e comumente encontrado como substância elementar, mas sim na forma de óxidos e silicatos. O nome do metal deriva do latim alumen. Foi preparado pela primeira vez a em 1825 por Hans Christian Oersted, pelo aquecimento de cloreto de alumínio anidro com amálgama de potássio. O alumínio é obtido através de processo eletroquímico, o qual foi desenvolvido por Sir Humphey Davy, em 1807, o qual tentou eletrolisar sem êxito uma mistura de alumina e potassa. Mais tarde, em 1854, Robert von Bunsen e Henri Sainte-Claire Deville prepararam independentemente alumínio por eletrólise a partir de cloreto de alumínio e sódio fundido. Entretanto este método não teve aplicação prática devido à falta de uma fonte barata de eletricidade. A invenção do dínamo em 1866 solucionou este problema. Em 1886, Charles Martin Hall e Paul L. T. Héroult descobriram e patentearam quase simultaneamente um processo de produção de alumínio a partir de alumina dissolvida em criolita fundida, sendo que esta mistura é decomposta eletroquimicamente. Este processo é conhecido como Processo de Hall-Héroult, sendo o único processo economicamente viável de produção de alumínio em quantidade.
Na forma pura, o metal tem resistência mecânica limitada, sendo portanto geralmente usado em ligas com cobre, magnésio, silício, zinco. Estas ligas são usadas na construção civil, fabricação de aviões, automóveis, pontes e utensílios domésticos. O óxido que rapidamente se forma à superfície do metal puro torna o metal ideal para ser utilizado na fabricação de inúmeros artefatos e devido a sua elevada condutividade elétrica, ductibilidade e baixa massa atômica, é frequentemente utilizado em linhas de transmissão elétricas. A maior parte do alumínio produzido atualmente é extraído da bauxita, podendo também ser obtido da nefetina, um silicato de sódio, potássio e alumínio. O nome bauxita deriva do nome de uma localidade no sul da França, Les Bauxs , onde esta foi descoberta em 1821. O termo bauxita é genérico, referindo-se a um minério ou a uma mistura de minerais ricos em óxidos de alumínio hidratados formados pela erosão de rochas ricas neste elemento. Durante a erosão, os silicatos são decompostos e os produtos de decomposição (sílica, cal e carbonatos de sódio e de potássio) são filtrados, deixando um resíduo rico em alumina, óxido de ferro e óxido de titânio. Nas regiões tropicais e sub-tropicais, onde o desgaste das rochas é mais intenso, existe a maior parte dos grandes depósitos de bauxita, sobretudo próximo à superfície.
2. OBJETIVOS Preparar, a partir de latas de alumínio, o composto sulfato de alumínio e potássio dodecahidratado; Comprovar a pureza do produto através da obtenção do ponto de fusão do mesmo.
4. PARTE EXPERIMENTAL
USAR ÓCULOS DE SEGURANÇA
4.1. Preparação do [KAl(SO 4 ) 2 ]. 12 H 2 O Pesar aproximadamente 1 g de sobras de alumínio sem a tinta. Se os pedaços estiverem muito grandes, cortar em pedaços bem pequenos, e colocá-los em um béquer de 250 ml. Isto tornará a reação mais rápida. Adicionar 50 ml de KOH 80 g/L. Aquecer cuidadosamente o béquer em banho de óleo. Não colocar muito óleo no banho, pois durante o aquecimento será necessário manusear o béquer. ATENÇÃO: NÃO DEIXAR A SOLUÇÃO ESPIRRAR. Ocorrerá evolução abundante de H 2. Após 10 minutos, o alumínio deverá estar quase completamente dissolvido, exceto por pequenas quantidades de impurezas. Aquecer até cessar o borbulhamento ao redor dos pedaços. Quando o volume do líquido for ¼ do volume original, adicionar água até obter novamente ½ do volume original. Se necessário, repetir este procedimento várias vezes, até a dissolução total dos fragmentos. Remover o béquer do banho de óleo e usar um bastão de vidro para remover qualquer partícula de sólido remanescente. Caso a solução ainda contenha sólidos em suspensão, filtrá-la a quente. Resfriar a solução em banho de água. A solução clara é então acidificada pela adição lenta (gota a gota) de 20 mL de H 2 SO 4 9 mol/L. A acidificação deve ser acompanhada de agitação contínua em placa de agitação (teste a placa antes). Após a adição do ácido, um precipitado será formado. A mistura deve ser aquecida novamente em placa de aquecimento até que todo o precipitado se dissolva. Escreva as equações químicas correspondentes:
4.2. Recristalização do [KAl(SO 4 ) 2 ]. 12 H 2 O Após a solução ter se tornado translúcida, removê-la do aquecimento e, caso haja algum sólido presente, filtrá-la, e resfriá-la em um banho de gelo por 20 min. Prepare um papel filtro de tamanho adequado ao funil de Büchner que será utilizado na filtração e tome nota da massa do papel. Coletar os cristais obtidos por filtração a vácuo em funil de Büchner, lavá-los com 20 mL de uma mistura álcool/água (50/50) e secá-los por sucção. Terminar a secagem em estufa (verificar a temperatura da mesma para evitar a fusão dos cristais). Pesar os cristais e o papel, descontar o peso do papel. Calcule o rendimento. Rendimento:____________
4.3. Determinação do ponto de fusão do composto sintetizado Pulverizar aproximadamente 1 g da amostra em um almofariz limpo. Cuidadosamente, colocar o material pulverizado no tubo de ponto de fusão, forçando a amostra para o fundo do tubo. A montagem do equipamento de ponto de fusão (tubo de Thiele) deve ser feita de acordo com a representação mostrada na Figura 1. Aquecer a água lentamente. Tentar aumentar a temperatura a uma velocidade de 3o^ C/min. Observar atentamente o sólido no capilar. No momento em que o sólido fundir, anotar a temperatura. Retirar o aquecimento e aguarde o sólido solidificar, anotando a temperatura de solidificação. Ponto de fusão:__________ Ponto de solidificação: ____________
5. Pré-laboratório
As questões abaixo deverão ser respondidas antes da aula prática (traga calculadora), pois serão cobradas no pré-teste e também devem ser apresentadas no relatório.
- Dê as fórmulas químicas dos seguintes compostos: Ácido sulfúrico, hidróxido de potássio, hidróxido de alumínio, sulfato de alumínio, sulfato de alumínio e potássio, sulfato de alumínio e potássio dodecaidratado.
- Utilizando ácido sulfúrico comercial, descreva como você prepararia 1 litro de solução deste ácido com concentração 9 M.
- Qual a molaridade de uma solução com volume final de 1 dm^3 , preparada pela dissolução de 80 g de hidróxido em água?
- Quantos moles de hidróxido de potássio estão contidos em 50 cm^3 de uma solução de hidróxido de potássio 80 g/dm^3?
- Quantos moles de ácido sulfúrico estão contidos em 20 cm^3 de uma solução 9 M?
- Que volume de uma solução de ácido sulfúrico 9 M você necessita para efetuar a neutralização completa de 50 cm^3 de hidróxido de sódio com concentração de 80 g/dm^3?
- As equações abaixo refletem as reações químicas realizadas no item 3.1. Faça o balanceamento das mesmas: Al(s) + K+(aq) + OH-(aq) + H 2 O(l) [Al(OH) 4 ]- (aq) + K+(aq) + H 2 (g) [Al(OH) 4 ]- (aq) + K+(aq) + H 2 SO4 (aq) K+^ (aq) + [Al(SO 4 ) 2 ]-^ (aq) + H 2 O
- Qual o ponto de fusão do sulfato de alumínio e potássio dodecaidratado?
