Relatório Experimental
de Técnicas
Laboratoriais de
Química
Assunto:
Síntese do sulfato de cobre
(II) pentaidratado
Nota: 19,1 valores
I
∗ Objectivos:
- Sintetizar o sulfato de cobre (II) pentaidratado a partir de uma solução de
[H2SO4 (aq)]= 2 moldm-3 e de CuO em pó;
- Enunciar as diferenças entre o sulfato de cobre (II) anidro e hidratado;
- Determinar a % de água de um sal hidratado (prática e teórica);
- Utilizar algumas operações unitárias, tais como a filtração por gravidade, filtração por
vácuo, maceração, cristalização e secagem.
∗ Reagentes:
- Água destilada
- Ácido sulfúrico [H 2SO4 (aq)]= 2 moldm-3
- Corrosivo e nocivo
- S: 1/ 2 - 30
- R: 35
- CuO em pó
- Nocivo
- S: 26 - 36
- R: 20/ 22 – 36/ 37/ 38
- 96,3% de pureza
∗ Fundamentos teóricos:
Verificou-se que a reacção desta experiência foi de síntese e de precipitação.
Reacção de precipitação – ocorre a formação de um produto sólido, sob a forma de
precipitado, através da junção de determinados reagentes, ou de alteração de condições de pressão e
temperatura ou através da variação de concentração.
Reacções de síntese – são aquelas que o operador tem como objectivo a obtenção/
produção de uma determinada substância juntando dois reagentes mais simples. Existem sínteses:
- totais – quando todos os reagentes são substâncias elementares;
- parciais – quando há reagentes que não são substâncias elementares.
Os sais são substâncias sólidas cristalinas, cuja solubilidade em água é variável e podem
obter-se por síntese, destacando-se a reacção entre um ácido e uma base, reacção entre um ácido e
um metal e uma reacção entre um ácido e um óxido metálico.
Há vários tipos de sais: sais simples, sais duplos, sais hidratados e sais complexos.
O sal sintetizado nesta actividade experimental foi um sal hidratado: CuSO4 . 5H2O.
Sais hidratados – alguns destes sais obtêm-se através da técnica de cristalização, podendo
obter-se cristais com dimensões razoáveis. Estes sais combinam-se com moléculas de água, isto é,
têm água incorporada na sua rede cristalina, quando isentos de água denominam-se de anidros.
II
Os cristais hidratados decompõem-se a quente com libertação de água e baseando-se
nesta propriedade é possível calcular o teor em água de cristalização destes compostos.
A reacção de síntese do sulfato de cobre (II) traduz-se na seguinte fórmula:
H2SO4(aq) + CuO(s) + 4H2O(l) -------------- CuSO 4 (aq) + 5H2O(l)
Esta reacção não é directa, podendo ser dividida em duas fórmulas:
H2SO4(aq) + CuO(s) + 4H2O(l) -------------- CuSO 4 . 5H2O(s)
CuSO4 . 5H2O(s) -------------- CuSO4 (aq) + 5H2O(l)
- o ponto na fórmula indica que cinco moles de moléculas de água estão ligadas a cada
mole de CuSO4.
As formas anidra e hidratada dos sais distinguem-se em algumas propriedades:
- Eflorescência – a eflorescência de sais hidratados consiste, em exposição ao ar, na
libertação de moléculas de água do sal;
- Higroscopia – a higroscopia de sais anidros é a tendência de alguns sais anidros em
absorver humidade do ambiente;
- Deliquescência – é um estado extremo de higroscopia, o sal absorve tanta água que
acaba por se dissolver nela.
O sulfato de cobre (II) é um sal higroscópico, uma vez que é capaz de absorver muita
humidade, mantendo o seu aspecto seco.
Os processos físicos utilizados na síntese do sulfato de cobre (II) pentaidratado e na sua
desidratação foram:
- Filtração – separação de uma fase sólida de uma fluida;
- por gravidade – para realizar esta filtração faz-se uma montagem obedecendo aos
seguintes requisitos: o nível do líquido no filtro deverá ficar até cerca de 1cm do topo do papel e para
se manter a máxima velocidade na filtração a extremidade do funil deve ser encostada à parede
interior do copo de recolha do filtrado. O filtro mais apropriado é o de pregas porque apenas se
pretendeu recolher o líquido;
- por vácuo – esta é a filtração mais indicada para quando existem grandes
quantidades de sólido ou para quando se pretende uma filtração rápida. As duas gotas de ácido
sulfúrico adicionadas após a filtração tinham como objectivo acelerar a formação de cristais, ou seja,
catalisar a reacção;
- Cristalização – de um constituinte de uma fase líquida consiste na sua separação por
formação de uma fase sólida cristalina. É o método mais antigo para purificar sólidos e consiste em
dissolver a amostra impura num solvente apropriado.
A técnica da cristalização envolve quatro etapas fundamentais: escolha do solvente,
preparação da solução, arrefecimento ( para que se dê a cristalização) e a recuperação dos cristais.
A cristalização é influenciada por alguns factores, como:
- a agitação do meio;
III
- o espaço disponível
- o tempo
- a temperatura
→ Quanto mais calma, mais lenta a cristalização e maior o espaço disponível, maiores
serão os cristais (mais desenvolvidos e mais perfeitos).
- Secagem – de um material é a operação que consiste na remoção de água ou de outro
solvente desse material. No caso desta actividade pretendeu-se eliminar a água de cristalização
através deste processo.
→ A maior parte das vezes, o sal cristalizado fica combinado com moléculas de água a que
se dá o nome de água de cristalização.
Para a obtenção dos cristais de sulfato de cobre (II) pentaidratado é necessário conhecer a
solubilidade dos componentes da mistura.
A solubilidade de um soluto num solvente, a uma dada temperatura, é a quantidade máxima
de soluto que é possível dissolver numa certa quantidade de solvente.
Os factores que a afectam a solubilidade de um soluto são: a temperatura, o solvente e a
pressão dos gases.
A solubilidade do sulfato de cobre (II) aumenta bastante com o aumento da temperatura,
Ságua fria= 14,3 gcm-3 e Ságua quente= 75,4 gcm-3.
∗ Dados físicos e químicos:
Nome do reagente: Óxido de cobre (II)
Fórmula: CuO
Ponto de fusão: 1326ºC
Densidade relativa: 6,3
Aparência: sólido insolúvel preto (em pó)
Nome do reagente: Ácido sulfúrico
Fórmula: H2SO4
Ponto de ebulição: 338ºC
Ponto de fusão: 10,36ºC
Densidade relativa: 1,84
Aparência: líquido oleoso incolor
Nome do produto: Sulfato de cobre (II) pentaidratado
Fórmula: CuSO4 . 5H2O
Aparência: branco (anidro); cristais azuis (hidratado)
Propriedades: eflorescência (hidratado); higroscopia (anidro)
IV
∗ Fluxograma:
H2SO4 (aq) = 2 moldm-3
↓
pipetagem
↓
aquecimento
CuO (s)

→ Mistura ←
↓
dissolução
↓
aquecimento

↓
↓
Filtração por
gravidade
p.p.
CuSO4 . 5H2O
↓
acidificação
H2SO4 → ↓
arrefecimento

↓
Filtração por
vácuo
cristais
↓
p.p.
↓
colocar
→
Vidro de relógio
↓
transferência
→
Almofariz
↓
V
↓
maceração
↓
transferência
→
cápsula
↓
pesagem
↓
aquecimento
↓
colocar
→ À lamparina
→
Exsicador
↓
pesagem
↓
CuSO4 (s)
∗ Registo das observações:
Quando se adicionou o óxido de cobre ao ácido sulfúrico, verificou-se uma reacção
efervescente com libertação de vapores. Observou-se uma substância azul escura a
precipitar ao mesmo tempo que algumas partículas vermelhas permaneceram em
suspensão. Voltou-se a adicionar CuO sucessivamente até o ácido ser todo consumido e
verificou-se uma mudança de cor na solução à medida que esta ia ficando sobressaturada.
Depois de se filtrar a solução, adicionou-se duas gotas de ácido sulfúrico ao filtrado,
que tinha cor azul.
Passada uma semana os cristais já estavam formados, sendo azuis e de forma
irregular.
Após macerar os cristais formados, estes ficaram em pó mas manteram a sua cor
azul.
Durante o aquecimento dos cristais em pó verificou-se que estes perdiam a sua cor
azul, tornando-se cada vez mais claros, acabando por tomarem a cor branca.
VI
∗ Cálculos e resultados:
1º Em primeiro lugar determinou-se a massa necessária para preparar uma
solução de [H2SO4 (aq)]= 2 moldm-3:
%m/m(H2SO 4)= 97%
C(H2SO4)= 2 moldm-3
V= 500 cm3 = 0,5 dm 3
M(H2SO4)= 98 gmol-1
C = n ó n = C × V ó n = 2 × 0,5 ó n = 1 mol
V
n = m ó 1 = m óm = 98g
M
98
%m/m= msoluto × 100 ó 97% = 98
x 100 ó msolução = 101,03g
msolução
msolução
2º De seguida calculou-se o volume necessário para prepar a solução
utilizando a m= 101,03g:
ρ(H2SO4)= 1,8365 gcm-3
ρ(H2SO4)= msolução ó 1,8365 = 101,03
V solução
CuSO4:
ó V solução = 55 cm3
V solução
3º No final da experiência calcularam-se as massas de CuSO4 . 5H2O e
Sal hidratado (CuSO4 . 5H2O)
Sal anidro (CuSO4)
Massas
6,01
4,28
Tabela 1
Peso da cápsula= 162,95g
Peso da cápsula+cristais= 168,96g
Peso da cápsula+CuSO4= 167,23g
msal hidratado= peso da cápsula+cristais – peso da cápsula=
= 168,96 – 162,95 =
= 6,01g
VII
msal anidro= peso da cápsula+CuSO4 – peso da cápsula=
= 167,23 – 162,95 =
= 4,28g
4º Por último, determinou-se a percentagem de água teórica e a
percentagem de água prática:
Teórica
Prática
% de água
36
28,8
Tabela 2
5 x M(H2O)= 90 gmol-1
M(CuSO4 . 5H2O)= 249,5 gmol-1
%H2O teórico=
m(H 2O)
x 100 ó %H 2Oteórico= 90
ó %H2O= 36%
.
m(CuSO4 5H2O)
249,5
%H2O prático= msal hidratado – msal anidro x 100
msal anidro
%H2O prático= 6,01 – 4,28 x 100 ó %H2O= 28,8%
6,01
∗ Conclusão:
Os cristais obtidos de sulfato de cobre (II) pentaidratado eram azuis e ficaram com
uma forma pouco definida devido à cristalização ser muito rápida. Verificou-se que o sal
era reversível porque, após aquece-lo, este transformou-se num pó branco(CuSO4).
A massa do sulfato de cobre (II) hidratado era maior do que a massa do sulfato de
cobre (II) anidro porque continha cinco moléculas de água ligadas a cada mole de CuSO4.
A percentagem de água teórica foi de 36% e a percentagem de água na prática foi
de 28,8%, isto porque na prática a água não foi evaporada na sua totalidade, houve perdas
de reagente durante as transferências, alguma parte do sal poderá ter ficado na vareta
com polícia, devido a erros de paralaxe, e o papel de filtro poderá não ter ficado totalmente
aderente ao funil durante as filtrações.
Concluímos que trabalhamos na hotte durante a nossa experiência, porque o H2SO4
liberta gases tóxicos e é corrosivo.
VIII
∗ Bibliografia:
- SIMÕES, Teresa Sobrinho e outros, “Técnicas Laboratoriais de Quimica – bloco I”, porto
editora, Porto, 2001, Capítulo VI e anexos.
- SIMÕES, Teresa Sobrinho e outros, “Técnicas Laboratoriais de Quimica – bloco II”,
porto editora, Porto, 2001, Capítulo I e anexos.
- DAINTITH, John, “Dicionário breve de Química”, editorial presença, 1ª edição, Lisboa,
1966
- members.fortunecity.com/rl/index.htm
Fim do Relatório
Nota: O fluxograma não foi passado na totalidade.
IX