Determinação da fórmula de um Hidrato

Determinação da fórmula de um Hidrato

Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Centro de Tecnologia e Ciências

Instituto de Química

Departamento de Química Geral e Inorgânica

Química: Licenciatura Plena

Química Geral Experimental I

Relatório: prática n° 8

Fórmula de um Hidrato

Data da prática: 24/05/2010

Alunos: Bruno Santana e Fernanda Elmas

Professora: Joana Mara T. Santos

- Sumário:

I) Objetivo

3

II) Introdução

3

III) Material Utilizado

4

IV) Procedimento

4

V) Resultados e Discussão

5

VI) Aplicações

7

VII) Conclusão

7

VIII) Referências Bibliográficas

7

I) Objetivo:

O objetivo da experiência seguinte foi determinar o grau da hidratação da substância utilizada no experimento e comparar o valor teórico com o valor experimental do grau de hidratação do sal analisado. Por fim, foi necessário analisar o erro percentual.

II) Introdução:

Muitos dos compostos que usamos diariamente são sais. Todos conhecem os termos sais de banho, sal de cozinha, sais de fruto, entre outros. A função inorgânica sal pode ser definida como: substâncias iônicas que possuem pelo menos um cátion diferente de  e um ânion diferente de ·. Em solução aquosa, sofrem dissociação, liberando pelo menos um cátion diferente de  e um anion diferente de ·.

Um sal pode ser obtido pela reação química entre um ácido e uma base ou pelo deslocamento do hidrogênio de um ácido por um metal. Como sólido, os seus íons adotam normalmente um arranjo regular formando cristais. Alguns sais são apenas estáveis como hidratos (quando combinados com a água). A maior parte dos sais inorgânicos dissolve-se rapidamente em água, originando um eletrólito (solução condutora de eletricidade).

Os sais encontram-se espalhados pela natureza: no reino mineral (constituintes das rochas, minerais, em soluções nas águas dos mares, rios e fontes); no reino animal e vegetal (fazendo parte dos organismos dos seres vivos). Existem vários tipos de sais: sais simples, hidratados, complexos e duplos.

  • Sais simples - sais formados por um único tipo de cátion e ânion;

  • Sais hidratados – sais que contêm moléculas de água;

  • Sais complexos - são espécies químicas neutras que contêm pelo menos um íon complexo. Íon complexo é um íon que contem um cátion metálico central ligado a uma ou mais moléculas ou íons ligados;

  • Sais duplos – são sais que contêm cátions provenientes de duas bases diferentes ou ânions provenientes de dois ácidos diferentes. Os sais duplos também podem ser hidratados.

Alguns sais durante o seu processo de formação incorporam moléculas de água na sua estrutura cristalina. Estes sais designam-se por sais hidratados e às moléculas de água na sua estrutura chamam-se água de cristalização. Na escrita da fórmula química as moléculas de hidratação indicam-se com um ponto, seguido pelo número de moléculas de água:

CuSO4.5H₂O Sulfato de cobre(II) penta-hidratado ou Sulfato cúprico penta-hidratado

No cálculo da massa molar do sal tem que se considerar a água de cristalização. A massa molar do CuSO4.5H2O é:

Substância

Cu

S

O

H₂O

CuSO4.5H₂O

Massa (g/mol)

63,55

32,06

(4 x 16,00)= 64,00

5 x [(2 x 1,008) + 16,00]= 90,08

249,69

Existem sais com um número indeterminado de moléculas de hidratação, escrevendo-se, então, como no exemplo seguinte: NiSO4.xH₂O. Quando um sal não tem água de cristalização designa-se por anidro.

III) Material Utilizado:

  • Tubo de ensaio grande;

  • Cerca de 2 g sulfato cúprico pentahidratado P.A.;

  • Bico de Busen;

  • Pinça de Madeira;

  • Balança;

  • Gás com chama redutora;

  • Tela de amianto;

  • Papel Toalha;

  • Becher;

  • Espátula;

  • Dessecador;

  • Fósforo.

IV) Procedimento:

Inicialmente pegou-se um tubo de ensaio grande, lavou-se e secou-se para iniciar a experiência. Este deve ser manuseado com papel toalha evitando o contato direto entre o mesmo e o operador a fim de que a gordura das suas mãos não influenciasse na experiência. Após esse procedimento, colocou-se o tubo de ensaio vazio dentro de um becher que estava em cima de uma balança graduada até a terceira casa decimal (a balança foi tarada). Pesou-se a massa do tubo de ensaio vazio e, depois, pegou-se com uma espátula cerca de 2 gramas de sulfato cúprico pentahidratado (sulfato de cobre II pentahidratado) e colocou-se dentro do tudo de ensaio. Novamente, mediu-se a massa do sal dentro do tubo de ensaio.

Posteriormente, permitiu-se a saída de um gás com uma chama redutora e com o palito de fósforo, acendeu-se a chama no Bico de Busen. Utilizando-se do auxílio de uma pinça de madeira, aqueceu-se o tubo de ensaio com o sal dentro. Com o tempo, foi necessário dar leves batidas com tubo de ensaio na tela de amianto a fim de que o sal não grudasse das paredes. Esse sal possuía inicialmente a coloração azul, e com o aquecimento, por fim, passou a possuir a cor branca, pois este desidratou o sal (retirou a água presente nele). Após o tempo necessário, quando a cor estava se aproximando de branco, cessou-se a chama e colocou-se o tubo de ensaio com o sal hidratado em um Dessecador.

Este, por sua vez, possuía sílica em gel que é uma substância higroscópica (absorve a umidade do ar), e dentro deste foi feito um vácuo para que o ar não influenciasse na experiência. O tudo de ensaio repousou por cerca de 10 minutos até esfriar por completo. Depois de passar esse tempo, mediu-se novamente a massa do tubo de ensaio na balança para ver a quantidade de água que tinha sido evaporada do sal hidratado. Em seguida, realizou-se o mesmo procedimento, aquecendo novamente o tudo de ensaio no bico de busen para se ter certeza de que a água foi totalmente evaporada. Então, o tubo de ensaio foi novamente para o dessecador e após cerca de 10 minutos mediu-se a massa novamente o sal restante.

Esse procedimento foi repetido por diversas vezes até que a massa se tornasse praticamente constante, pois somente aí se poderá ter certeza de que a água foi totalmente retirada do sal hidratado; tal procedimento é muito eficiente visto que a margem de erro da experiência utilizada foi pequena. Por fim, ao descartar o sal, misturou-o com água; observou-se o retorno da sua coloração azul. Esta foi uma reação exotérmica, pois ao entrar em contato com o tubo de ensaio, este estava quente.

V) Resultados e Discussão:

  • Massa do tubo de ensaio vazio → m= 17,387 g

m= 17,387 g

  • Massa do sal hidratado → m= 2,216 g

m= 2,216 g

  • Massa do tubo de ensaio com o sal anidro → m₃ = 18,796 g

m₃ = 18,796 g

  • Massa do sal anidro → m sal = m -m = 18,796 g – 17,387 g = 1,409 g

m sal = 1,409 g

  • Massa da água → m água= m- m sal= 2,216 g – 1,409 g= 0,807 g

m água= 0,807 g

  • Número de mols do sal anidro → n sal = m sal /MM sal = 1,409 g /(63,55 + 32,06 + 64,00) g/mol

n sal =0,008828 mol ~ 0,009 mol

  • Número de mols de água → n água = m água / MMágua = 0,807 g / (2,016 + 16) g/mol = 0,045 mol

n água =0,04479 mol ~ 4,5 x 10⁻³ mol

  • Número de mols de água por sal → n água /n sal = 0,04479 mol / 0,008828 mol = 5,074

n água /n sal = 5,074

  • Fórmula do Hidrato → CuSO4.5,074H₂O ~ CuSO4.5H₂O

CuSO4.5H₂O

  • Erro percentual:

    • Teórico: 5,0 mols de água

    • Experimental: 5,074 mols de água

    • Erro percentual → ; onde  é o valor teórico;  é o valor experimental.



Erro percentual: 1,46% ~ 1,5%

 =1,46%

O sulfato de cobre (II) pentahidratado possui em sua composição um certo grau de hidratação que, como foi determinado pela experiência é equivalente a 5. O encontrado na experiência foi 5,1 mas, devido aos erros, aproxima-se este valor do valor teórico que é equivalente a 5,0. A uma temperatura de cerca de 200°C, este perde sua água de cristalização, tornando-se o sulfato de cobre anidro, um pó branco que é muito higroscópico.

Durante a realização da experiência, no momento em que o aquecimento do sulfato foi realizado novamente, mediu-se a massa do sal anidro, onde foi encontrada a mesma massa que havia sido encontrada anteriormente. Logo, pôde-se afirmar que toda a quantidade de água já tinha sido evaporada e este havia se tornado um sal anidro, onde não há composição da água na sua estrutura. A partir de então, o mínimo contato com a água, faz com que o sulfato anidro retome a sua forma inicial.

VI) Aplicações:

O sulfato de cobre (II) pentahidratado possui diversas aplicações¹:

VII) Conclusão:

A partir desta experiência, pôde-se concluir que o sulfato de cobre (II) pentahidratado, apesar de se apresentar em forma de um sólido, este apresenta uma certa porcentagem de água na sua composição, por mais que esta não seja perceptível a olho nu. A partir do aquecimento, pôde-se perceber que a ausência dessa composição faz muita diferença visto que muda até a característica do sal, tornando-o um sal anidro.

VIII) Referências Bibliográficas:

http://www.puc-rio.br/vestibular/repositorio/imagens/tabela_periodica.jpg → acesso em 25/05/2010

http://www.seara.ufc.br/sugestoes/quimica/quimica020.htm → acesso em 28/05/2010

aplicações¹ → http://pt.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_cobre_(II) → acesso em 28/05/2010

ATKINS, P.; JONES L.: Princípios de Química – Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente. 3ª Ed. Porto Alegre. Bookman ®. 2006.

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