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OBTENÇÃO DE SULFATO DE ALUMÍNIO E POTÁSSIO DODECAIDRATADO
OBJETIVOS
- Preparar, a partir de latas de alumínio, o composto sulfato de alumínio e potássio dodecahidratado;
INTRODUÇÃO O alumínio (Al) é o metal mais abundante, e o terceiro elemento mais abundante em peso (depois do oxigênio e silício) da crosta terrestre. Possui massa molar 27g/mol, seu estado de oxidação mais estável é 3+ e é um metal moderadamente mole e fraco quando puro, mas torna-se consideravelmente mais resistente quando combinado em ligas com outros metais (LEE, 1996; SHRIVER; ATKINS, 2008). Este metal à temperatura ambiente é um sólido com coloração cinza e quando exposto ao ar torna-se fosco devido a uma fina camada de oxido que se forma em sua superfície. O alumínio é não tóxico, é leve, bom condutor de calor e é o segundo mais maleável dentre os metais (LEE, 1996; RUSSEL, 1994).
- Usos do Alumínio Devido as características específicas do Alumínio de poder ser enrolado, prensado, moldado e curvado, ele pode ser empregado na produção de diversos artefatos das mais variadas formas. Sua principal aplicação é em latas de bebidas, mas também é encontrado em em automóveis, aviões, trens, navios, panelas, equipamentos e fios elétricos elétricos. Este metal também é utilizado na construção civil, em portas janelas e divisórias. Outra aplicação deste metal é em tintas (LEE, 1996; RUSSEL, 1994). - Obtenção do Alumínio Segundo Russel (1994), o mineral de alumínio é a bauxita, que é oxido de alumínio hidratado impuro Al 2 O 3 × xH 2 O. Este é separado de suas impurezas, essencialmente óxido de ferro (III) e dióxido de silício, pelo processo Bayer, no qual o óxido de alumínio (anfótero) é inicialmente dissolvido em hidróxido de sódio concentrado a quente formando o íon aluminato: Al 2 O 3 (s) + 2OH–^ (aq) + 3H 2 O 2Al(OH) 4 – (aq)
O óxido de silício também se dissolve formando silicatos. Em seguida, o hidróxido de alumínio é precipitado em solução fortemente alcalina de aluminato, onde o precipitado é convertido a Al 2 O 3 , que em seguida é misturado a criolita e eletrolisado, assim o alumínio fundido é removido no fundo da cela (LEE, 1996). A produção de alumínio a partir da bauxita é um processo que consome muita energia. No entanto, o metal utilizado em materiais, como latas de bebidas, podem ser reaproveitados diversas vezes através da reciclagem (LEE, 1996; SHRIVER; ATKINS, 2008). .
- Reciclagem do Alumínio A reciclagem consome muito menos energia do que o processo a partir da bauxita, sendo, assim, um ótimo método de obtenção do alumínio (baixa energia) que e amplia sua vida útil (LEE, 1996). Em seu processo de reciclagem, o alumínio é dissolvido em soluções aquosas de hidróxido de potássio formando aluminato de potássio, que reage facilmente formando sulfato de alumínio e alúmen de potássio hidratados (RUSSEL, 1994).
MATERIAIS E MÉTODOS Materiais
- Béqueres de100 e 250 ml;
- Funil kitassato;
- Funil de Büchner;
- Bastão de vidro;
- Placa aquecedora;
- Banho de gelo;
- Balança.
Reagentes
- Pedaços de latinhas de alumínio de refrigerante;
- Solução de KOH 2mol/l;
- Ácido sulfúrico 9mol/l;
- Água destilada;
- Éter;
RESULTADOS
Quando os pedaços de alumínio entraram em contato com a solução de KOH (2mol/L) observou-se grande formação de bolhas com aquecimento e após aquecimento a mesma adquiriu coloração acinzentada. Ao final do aquecimento alguns sólidos (impurezas das latinhas) não foram dissolvidos com a adição da base, por esse motivo filtrou-se a mistura a vácuo para maior rapidez na filtragem. A fase liquida que foi resfriada e adicionada de ácido sulfúrico com agitação contínua gerou um precipitado. A solução, então, foi deixada em banho de gelo por alguns minutos, formando mais precipitado. A solução foi colocada em banho de gelo para a formação de mais precipitado e, então, filtrada, sendo lavada com a mistura 50% etanol/água, etanol e por ultimo éter. Estas misturas foram utilizadas para que o composto precipitado não se dissolvesse na solução utilizada. Os dados referentes às massas: Massa de Alumínio = 1,0601g Massa do Alúmen impuro = 0,1167g Massa do Alúmen recristalizado = 0,0949g
DISCUSSÃO E CONCLUSÃO Durante o contato do Al com KOH houve uma reação exotérmica e as bolhas liberadas, provavelmente se devem a liberação gás hidrogênio, conforme a reação: 2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H 2 O(l) 2KAl(OH) 4 (aq) + 3H 2 (g) Os sólidos que não se dissolveram após o aquecimento se devem a impurezas na amostra de lata, como magnésio, que não se dissolvem, mas são retidas na filtração. Com a acidificação, houve a formação de precipitado, ou seja, o sulfato de alumínio e potássio dodecaidratado como mostra a reação: KAl(OH) 4 (aq) + 2H 2 SO 4 (aq) 8H 2 O(l) + KAl(SO 4 ) 2 .12H 2 O(s) Para a recristalização do sal duplo, foi fornecido o banho de gelo cuja reação de formação é: K 2 SO 4 (aq) + Al 2 (SO 4 ) 3 (aq) + 24H 2 O(l) KAl(SO 4 ) 2. 12H 2 O (s) Para o calculo do rendimento, foi usada a expressão:
Com os resultados obtidos pode-se concluir que este experimento demonstra a importância da obtenção do alúmen a partir de latas de alumínio. Onde o rendimento obtido foi relativamente baixo, devido provavelmente ao fato de que existem determinadas restrições em experimentos realizados em laboratório como prováveis erros que podem ter sido cometidos durante a execução do experimento.
RESPOSTAS DAS QUESTÕES PROPOSTAS
- Escreva a equação da reação observada no item 5, sabendo que os produtos são hidrogênio e tetraidroxoaluminato (III) de potássio. 2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H 2 O(l) 2KAl(OH) 4 (aq) + 3H 2 (g)
- (^) Escreva a equação da reação observada no item, sabendo que o produto é o sulfato de alumínio e potássio dodecaidratado. KAl(OH) 4 (aq) + 2H 2 SO 4 (aq) 8H 2 O(l) + KAl(SO 4 ) 2 .12H 2 O(s)
- Escreva a equação global do processo. 2 Al(s) + 2 KOH(aq) + 4 H 2 SO 4 (aq) + 22 H 2 O(l) 3 H 2 (g) + 2 KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O
- Calcule o rendimento para obtenção do produto impuro.
- Calcule o rendimento após a recristalização.
- Consulte o catálogo de produtos químicos e faça uma estimativa do custo para a produção de 100 kg de alúmen bruto. Compare com o preço do alúmen comercial. Segundo o site da PROCHEM o preço do alúmen é de 2,5 Kg 48,46 dólares, ou seja, 19,38 dólares por Kg já o alumínio puro segundo STANLEY (2011) a cotação é 2,2 dólares o Kg. Então 100 Kg de alumen comercial seria 1938, dólares e o produzido a partir do alumínio seria 2457, 55 dólares. Devido ao baixo rendimento a produção do alumen a partir do alumínio não é viável pois seu custo de produção é maior do que o do alumen comercial.
