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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
JENIFER APARECIDA PEREIRA DE ALMEIDA
MARIANA DUARTE DE ARAÚJO
MAURÍCIO MARTINS
PRODUÇÃO DE ALÚMEN
Palhoça
2013
RESUMO
Este relatório apresenta uma breve introdução sobre o que é o alúmen e como obtê-lo, além de
sua composição química. Foram definidos os objetivos a serem alcançados com essa
experiência, na qual resulta todo o foco e motivação deste relatório. Conseguimos descrever
os procedimentos realizado para a obtenção do alúmen na forma de cristal, que foram
elaboradas no laboratório. Apresenta também os resultados desta experiência, bem como os
cálculos para medir o rendimento da solução e a massa do cristal. Por fim, demonstramos a
maneira como alcançamos os objetivos.
Palavras-chave: Alúmen, sulfato de alumínio, sulfato de potássio.
FIGURAS
Figura 1 - Pesagem do cristal de alúmen....................................................................................9
Figura 2 - Monocristal de alúmen.............................................................................................11
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO.................................................................................................................5
2. OBJETIVOS......................................................................................................................6
2.1 OBJETIVO GERAL......................................................................................................6
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.......................................................................................6
3. MÉTODOS.........................................................................................................................7
3.1 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS.............................................................................7
3.2 PROCEDIMENTOS......................................................................................................7
4. ANÁLISE DO RESULTADO...........................................................................................9
4.1 ANÁLISE PRELIMINAR.............................................................................................9
4.2 CÁLCULOS.................................................................................................................10
4.3 RESULTADO...............................................................................................................10
5. CONCLUSÃO..................................................................................................................12
REFERÊNCIAS......................................................................................................................13
1. INTRODUÇÃO
O alúmen de potássio é obtido através de reações químicas, na forma de cristal,
quando se mistura duas soluções aquosas, de sulfato de alumínio (Al2(SO4)3) e de sulfato de
potássio (K2SO4), mas também é encontrado na natureza na forma de mineral denominado
Calinita, ou seja, sulfato duplo de alumínio e potássio KAl(SO4)2 12H2O, que é considerado
um sal duplo segundo Maia (2009). Para Magnago (2013, p. 1), esse material é “(...)
composto iônico que se cristaliza a partir de soluções contendo ânion sulfato, um cátion
trivalente (Al, Cr, Fe) e um cátion monovalente (K, Na, NH4)”.
O alúmen é muito utilizado nas indústrias químicas, alimentícias, farmacêuticas,
tintas, etc. Um exemplo de sua aplicação é no ramo têxtil, na qual é utilizado nas tintas dos
tecidos, em outros ramos pode ser utilizada na purificação de águas, clarificação de açúcar e
impermeabilização. Na engenharia civil, o alúmen tem sua aplicação como aditivo na
produção de cimentos marmoreados e de gesso, segundo Constantino (2001).
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2. OBJETIVOS
Os objetivos deste relatório estão divididos em duas partes: Objetivo Geral e
Objetivos Específicos.
2.1 OBJETIVO GERAL
Produzir cristal de alúmen de potássio a partir do alumínio presente no papel alumínio.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Produzir alúmen a partir do alumínio e do potássio; Determinar em percentual o rendimento da reação química utilizada para produzir o
cristal de alúmen; Determinar a massa do cristal de alúmen; Fazer uma relação do experimento com os conceitos teóricos apresentado em sala de
aula;
6
3. MÉTODOS
Neste tópico será abordado o processo realizado para sintetizar o alúmen em
laboratório.
3.1 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS
1g de papel alumínio
Balança de precisão
2 béquer de 250 ml
Hidróxido de potássio (KOH) 1,5M
Filtro de papel
Ácido sulfúrico (H2SO4) 9M
Bastão de vidro
Álcool etílico
Água
Chapa de aquecimento
Proveta de 50 ml
Funil de buchner
Kitassato de 500 ml
Barra magnética
Tesoura
7
3.2 PROCEDIMENTOS
O experimento começou pesando o papel alumínio na balança de precisão até
conseguirmos obter o equivalente a 1g do material com precisão de 0,01g. Após a pesagem,
utilizamos a tesoura para picotar o papel alumínio em pedaços de aproximadamente 0,4cm e
colocá-los dentro do béquer de 250ml. Utilizando a proveta, foi medido 50 ml de KOH 1,5M
e adicionado ao béquer junto com a barra magnética. O béquer foi colocado sobre a chapa de
aquecimento e acionado, conforme a mistura reagia, borbulhas se formavam dentro do béquer
e o gás hidrogênio era liberado, além de dissolver o papel alumínio. Esse procedimento durou
em torno de 13 (treze) minutos até as borbulhas pararem de se formar, o gás hidrogênio deixar
de exalar e o papel alumínio estar completamente dissolvido. Em seguida foi preparado o
aparato para efetuar a filtração por aspiração: fixado o kitassato, colocado o funil de buchner
na boca do kitassato e inserido o filtro de papel no funil, foi despejado um pouco de água
sobre o papel filtro com a intenção de ‘colar’ o papel ao funil. Desta forma jogamos a solução
dentro do funil e todos os resíduos escuros presentes ficaram retidos no filtro de papel
restando apenas o líquido incolor que foi transferido para outro béquer de 250 ml. Na
sequência e dentro de uma câmara de exaustão, foi pipetado 21ml de H2SO4 9M à solução.
Neste ponto o aspecto do líquido ficou ‘esponjosa’ (hidróxido de alumínio – Al(OH)3), mas
em seguida ao mexer com o bastão de vidro logo dissolveu-se, voltando ao estado líquido.
Após a mistura com o H2SO4 9M o béquer ficou levemente aquecido e sem nenhum sólido
presente. Foi colocado um pires de vidro sobre a boca do béquer, na qual ficou em repouso
durante oito dias. Após o período, verificou-se a cristalização do alúmen no fundo do béquer.
Desta forma, colocamos um novo papel filtro sobre o funil de buchner e molhamos com
álcool, na sequência despejamos todo o material presente dentro do funil. Assim o cristal
retido no filtro foi esterilizado com álcool e deixado sob sucção durante 2 minutos para secar.
Enquanto isso, foi pesado com precisão de 0,01g um pires de vidro. O cristal que estava
secando foi colocado dentro do pires e este foi pesado novamente.
8
4. ANÁLISE DO RESULTADO
Este tópico irá discutir sobre o resultado da experiência realizada no laboratório.
4.1 ANÁLISE PRELIMINAR
Oito dias após realizada a experiência, foi coletado o material e obteve-se um
cristal com proporções triangulares com peso de 11,80g, conforme .
Figura 1 - Pesagem do cristal de alúmen
Fonte: autores
9
4.2 CÁLCULOS
Reação do alumínio com a adição de KOH
2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H2O → 2K(aq) + 2 [Al(OH)4](aq) + 3H2
Adição de H2SO4
[Al(OH)4](aq) + 3H+(aq) → Al(OH)3(s) + 2H2O(l)
Adição de mais H2SO4
Al(OH)3(s) + 3H+(aq) → Al3(aq) + 3H2O(l)
A solução após 8 dias de descanso
K(aq)Al3(aq) + 2(SO4)2(aq) + 12H2O → KAl(SO4)212H2O(S)
O próximo passo é calcular o peso atômico de KAl(SO4)212H2O(S)
K(39,102) + Al(26,9815) + [S(32,064) + O(15,9994 x 4)] x 2 + 12[H(1,00797 x 2) + O(15,9994)] → 39,102 +
26,9815 + 192,1232 + 216,18408 → 474,39078 g
Para efeito de cálculo temos as seguintes informações: massa do papel alumínio
(1,00g), massa do cristal de alúmen (11,80g), massa do elemento químico Al (26,9815g) e
massa do alúmen KAl(SO4)212H2O(S) (474,39078g), que serão referenciadas pelas letras A, B,
C e D respectivamente.
Para calcular o rendimento da síntese do alúmen utilizamos a seguinte regra:
CA×Dx
=26,98151,00
×474,39078
x=474,39078
26,9815=17,5821g deKAl(SO4)212H2O, que
será referenciada pela letra E.
Utilizando na fórmula de rendimento temos:
RENDIMENTO=Valor experimental(B)Valor calculado(E)
x 100= 11,8017,5821
x 100=67,11 %
4.3 RESULTADO
Conforme já verificamos, oito dias após a realização do experimento, foi
identificado um cristal de alúmen, e para classificá-lo Callister (2002, p.34) define “Para um
sólido cristalino, quando o arranjo periódico e repetido de átomos é perfeito ou se estende ao
longo da totalidade da amostra, sem interrupção, o resultado é um monocristal”. Desta forma,
conforme é apresentado na Figura 2, o cristal de alúmen formado após a experiência é um
monocristal, pois ao solidificar-se a sua nucleação foi a partir de um único núcleo:
(...) o termo nucleação se refere à formação dos primeiros cristais de dimensões nanométricas a partir do material fundido. Por exemplo, à medida que a água começa a congelar, são formados inicialmente cristais de gelo de tamanho manométrico conhecidos como núcleos. Num sentido mais amplo, o termo nucleação refere-se ao estágio inicial da formação de uma nova fase a partir de uma
10
outra. Assim, quando um vapor condensa para formar líquido, as gotas que surgem em escala nanométrica são denominadas núcleo. (ASKELAND, 2008, p. 248).
Figura 2 - Monocristal de alúmen
Fonte: autores
11
5. CONCLUSÃO
A experiência realizada em laboratório resultou em um monocristal de alúmen,
conforme objetivo estabelecido. Conseguimos também determinar a massa do monocristal
que foi de 11,80g e por último calculamos em percentual o rendimento da reação química que
resultou em 67,11%.
Conseguimos identificar e relacionar durante este relatório os conceitos
apresentados em sala de aula, tal como a formação e classificação do cristal, nucleação entre
outros.
Desta forma, podemos concluir que a experiência foi bem sucedida, pois todos os
objetivos foram alcançados.
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REFERÊNCIAS
ASKELAND, Donald R.; PHULÉ, Pradeep P. Ciência e engenharia dos materiais. São Paulo: Cengage Learning, 2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6023: Informação e documentação – Referências – Elaboração. Rio de Janeiro. 2002.
______. NBR 6028: Informação e documentação – Resumo – Apresentação. Rio de Janeiro. 2003.
CALLISTER, William D. Ciência e engenharia de materiais: Uma introdução. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.
CONSTANTINO, Vera R. Leopoldo et al. Preparação de compostos de alumínio a partir da bauxita: considerações sobre alguns aspectos envolvidos em um experimento didático. São Paulo, 2001. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422002000300024&script=sci_arttext>. Acesso em: 12 out. 2013.
MACHADO, Cristiane Salvan et al. UNISUL. Trabalhos acadêmicos na Unisul: apresentação gráfica. Palhoça. Ed. Unisul, 2012.
MAGNAGO, Rachel Faverzani. Experiência – Produção de alúmen. Palhoça. 2013.
MAIA, Thiago Silva. Síntese do alúmen de potássio. Juazeiro, 2009. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABIAcAE/sintese-alumen-potassio>. Acesso em: 12 out. 2013.
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