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Experiência Cristalização do Sulfato de Cobre (CuSO4. 5H2O)

Experiência Cristalização do Sulfato de Cobre (CuSO4. 5H2O)

Caio Servantes

Enviado por: Caio Servantes | 10 comentários

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CRISTALIZAÇÃO DO SULFATO DE COBRE

1.0 – OBJETIVO

Observar a formação de cristais a partir de uma solução líquida supersaturada, e exemplificar a diferença entre monocristal ( cristal individual ) e um policristal ( agregado cristalino ).

2.0 – TEORIA

Os materiais de construção mecânica, em sua grande maioria, são utilizados no estado sólido, uma vez que será solicitado mecanicamente, necessitando assim, possuir resistência mecânica e rigidez. O estado sólido de um grande número de substancias puras e compostas é obtido através de ligações químicas entre átomos e ou moléculas, que no final resultarão em um cristal.

A partir da informação de que um metal ou uma liga metálica tem estrutura cristalina, é preciso, portanto, rever este primário conceito de que um cristal é transparente. Para tanto é necessário definirmos o que é um cristal.

2.1 - Definição de Cristal

Um cristal caracteriza-se por apresentar, a nível microscópico, elevado grau de organização de seus constituintes, tais como átomos, moléculas, íons, entre outros, isso gera uma rede cristalina muito regular (figura 1). A nível macroscópico temos o resultado desta organização cristalina, pois resulta em um sólido com formas geométricas bem definidas. Vale ressaltar que um cristal pode ser entendido como um sólido fisicamente uniforme em três dimensões, com uma ordem repetitiva longa distância, ou seja apresentar uma regularidade experimental.

Nesta figura podemos ver a organização de uma estrutura cristalina.

2.2 – Monocristal

Um cristal individual ou um monocristal nada mais é do que um corpo sólido formado por substâncias no qual os átomos ou moléculas da mesma ligam-se entre si, de modo que haja uma periodicidade nestas ligações, pois por estrutura cristalina, nada mais é do que um arranjo repetitivo de átomos. Essas ligações geram uma estrutura interna de geometria definida para cada tipo de substância. Tais características podem ser mantidas a qualquer temperatura ABAIXO do ponto de fusão da substância, mas em alguns casos poderão ocorrer modificações no próprio estado sólido. Algumas destas modificações serão abordadas na experiência sobre tratamentos térmicos.

2.3 - Cristalização

Não ocorrerá nenhuma alteração nesta solução se a mesma for mantida nas mesmas condições de temperatura e pressão na qual foi produzida. No entanto se continuarmos a adicionar sal ao líquido chegará um ponto onde este se depositará no fundo do recipiente e não mais se dissolver na solução. O valor da concentração na qual se dá início este fenomeno é chamado de limite de solubilidade. Quando o limite de solubilidade é ultrapassado, passamos a ter uma mistura de duas fases, uma líquida e outra sólida. A solução líquida nestas condições é chamada de solução saturada, devido ao fato de não comportar mais soluto, ou seja, sua concentração estabiliza-se no limite de solubilidade e qualquer quantidade de sal que seja adicionada à mistura irá se depositar no fundo do recipiente.

Quando uma mistura nestas condições for aquecida lentamente o sal depositado no fundo do recipiente começara a dissolver até que tenhamos uma solução homegênea. Ao estabilizarmos a temperatura exatamente no ponto em que houve a dissolução completa do sal, teremos uma solução saturada, mais concentrada que a original.

A figura a seguir, obitida através de dados extraídos do Perry’s Chemical Engenieer’s Handbook, mostra a curva de solubilidade do sulfato de cobre hidratado((CuSO4.5H2O). na água.

Observando-o temos que a área a esquerda do gráfico corresponde a região na qual a mistura é constituída de uma solução líquida não saturada, e a direita da curva temos uma mistura que corresponde a uma solução saturada e a uma fase sólida (sal) que se deposita no fundo do recipiente.

O valor da concentração de sal em solução para que mistura que ultrapasse o limite de solubilidade é exatamente o limite de solubilidade. Assim, para a temperatura de 40ºC a concentração máxima possível de se obter na solução será de 5g/ml.

3.0 - EQUIPAMENTO E MATERIAL

Abaixo tem-se a relação dos materiais necessários para a realização desta experiência.

- Chapa de aquecimento

- Becker de 500ml

- Termômetro de Mercúrio

- Bagueta de Vidro

- 50 gramas de Sulfato de Cobre Penta Hidratado

- 100ml de Água Destilada

4.0 – PROCEDIMENTO

Colocar 100ml de água destilada, em um Becker de 500ml.

Colocar o bécker sobre a chapa de aquecimento e colocar o seletor de temperatura em 10.

Colocar o termômetro dentro da água. Quando a temperatura do termômetro atingir 70ºC, diminuir a temperatura da chapa a fim de manter constante a temperatura de 70ºC.

Adicionar aos poucos, 50 gramas de sulfato de cobre.

Misturar até obter uma solução homogênea.

Colocar dentro do becker algumas pedrinhas de sulfato de cobre, cobrir e aguaradar 24 horas para que os cristais se formem.

Retirar a água do becker e observar os