CRESCIMENTO DE CRISTAIS ALUMENS DE METAIS DE TRANSIÇÃO

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simultaneamente enquanto a supersaturação existir. Dependendo das condições, tanto a nucleação quanto o crescimento podem ser predominantes um sobre o outro e, consequentemente, os cristais obtidos com tamanhos e formatos diferentes. Quando a supersaturação é ultrapassada, o sistema sólido-liquido atinge o equilíbrio e a cristalização está completa, a menos que as condições de operação forem modificadas do equilíbrio de forma a supersaturar a solução novamente.

O segundo método de preparação de um cristal é a evaporação gradual de uma solução saturada a temperatura constante. Nestas condições, tem-se cada vez mais sal por unidade de volume. Por fim, será alcançado o ponto em que a quantidade de água presente não pode reter por mais tempo o sal em solução e este começa a precipitar, assumindo forma sólida. Em ambos os casos é necessário preparar solução saturada na temperatura em que se deseja fazer crescer o cristal (geralmente perto da temperatura ambiente) e ter a disposição, alguns pequenos cristais que possam atuar como “germens” no processo de cristalização. Muitas vezes, a conjugação destes processos com a adição de um solvente miscível no qual o composto a cristalizar seja menos solúvel pode conduzir a cristais muito bem formados.

Os sais duplos são uma classe de compostos de adição que se formam quando quantidades estequiométricas de dois compostos estáveis são misturadas. Tais compostos perdem sua identidade em solução, existindo, portando, apenas no estado cristalino. Os sais duplos são aqueles que possuem na sua constituição dois tipos de cátions, sendo que nenhum deles pode ser o H+, e um ânion ou dois ânions, em que nenhum deles é o OH- e um cátion (KNaSO4; CaClBr). Um sal duplo pode ser obtido por cristalização conjunta de dois sais simples (com um íon comum), por reação de um ácido poliprótico (ácido com mais de um íon H+, por exemplo, o H2SO4) com duas bases diferentes, ou por reação de uma base polihidroxila, (com mais de um íon OH-, por exemplo, o Al(OH)3 com dois ácidos diferentes. Pode-se dizer de uma maneira simplificada que um sal duplo é formado pela união de dois sais simples, organizados em um retículo. Os sais ligam-se entre si por meio de ligações covalentes, que são quebradas quando o composto é solvatado. No experimento deste relatório, tem-se como sais simples sulfato de amônio (NH4)2SO4 e sulfato de magnésio MgSO4.

Diferentemente, os alumens são uma classe importante de compostos, correspondente a sulfatos duplos hidratados de um metal trivalente (alumínio, cromo, ferro) e de um metal alcalino (monovalente) (sódio, potássio), ou de prata. O nome se origina dos alumens mais conhecidos, conhecidos como alumens verdadeiros, contendo alumínio em sua estrutura. Sendo, posteriormente, estendido a todos os compostos com as mesmas características estruturais. Os alumens são facilmente produzidos por precipitação a partir de uma solução que contenha os íons necessários.

A metodologia empregada para o tratamento de cromo nas soluções supracitadas foi sugerida por Lunn & Sansone (1989). O princípio baseia-se na redução de Cr (VI) (tóxico), que é um oxidante, para Cr (III) (não tóxico), usando metabissulfito de sódio (Na2S2O5), seguido de neutralização com hidróxido de magnésio (Mg(OH)2).(NaHSO3) e o tiossulfato de sódio (Na2S2O3)[2]. Experimentalmente foi usado outro agente redutor, o etanol. Essa redução é feita em ácido sulfúrico e então neutralizada com carbonato de sódio para a obtenção do precipitado de Cr(OH)3.3H2O. Nesse processo o etanol passa primeiramente para etanal, e depois para ácido carboxílico, segundo a reação descrita na literatura[3].

Figura 1. Reação de oxidação do etanol

A metodologia deste experimento fundamenta-se no livro DANA, J. D. Manual de Mineralogia, de 1981[4]. O livro não explica o método de síntese dos sais duplos ou dos alumens, mas sim descreve suas características, tanto intramoleculares como intermoleculares, de forma microscópica e macroscópica, suas possíveis geometrias e organizações, abordando de um modo geral as propriedades físicas e químicas dos cristais.

OBJETIVOS

Objetivo geral

O objetivo deste experimento foi de realizar a síntese do alumen de crômio e potássio, além da observação do crescimento de cristais de sal duplo.

Objetivos específicos

- Sintetizar o alumen de crômio e potássio;

- Proporcionar o crescimento de cristais de um sal duplo;

- Realizar o tratamento de resíduos de cromo (VI);

- Calcular o rendimento reacional.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Crescimento de cristais de um sal duplo

Em um bequer de 100,00 mL, dissolveu-se 5,000 g de sulfato de magnésio heptahidratado (MgSO4.7H2O), na menor quantidade de água possível, a temperatura ambiente. Dissolveu-se igualmente uma quantidade equimolar de sulfato de amônio. Após misturar as duas soluções, a resultante permaneceu em repouso durante sete dias até que cristais fossem formados. A massa utilizada de sulfato de amônio foi de 2,640 g.

Obtenção do alumen de cromo e potássio

Dissolveu-se em um bequer 6,000 g de dicromato de potássio (K2Cr2O7) em 15,00 mL de água destilada, adicionando-se ainda 3,50 mL de álcool etílico a essa solução. Resfriou-se a suspensão em banho de gelo, enquanto, sob agitação, adicionou-se 50,00 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 2,0 mol.L-1, não deixando que a temperatura ultrapassasse 60°C para que não houvesse a formação do complexo de sulfato de cromo (III) (formado a partir do íon Cr3+ e ácido sulfúrico). Após a adição do ácido, em temperatura ambiente, agitou-se a mistura até a obtenção de uma solução homogênea, mantendo a solução em repouso por uma semana, até a formação do cristal.

Tratamento de resíduo de cromo (VI) – (dicromato/cromato)

Após a redução do Cr (VI) a Cr (III), em meio ácido, foi necessário neutralizar a solução a fim de obter-se o precipitado (Cr(OH)3.3H20). A neutralização foi realizada com carbonato de sódio (Na2CO3), até a completa precipitação do hidróxido de cromo (III) trihidratado. Deixou-se a solução, com precipitado de hidróxido de cromo (III), em repouso para a decantação. O sobrenadante