“Transformação do Alumínio em Alúmen”.....1 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO.................................................................................................................................................................4 QUANTIDADE DE ÁGUA X MASSA DO PRODUTO ......... 3 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................................... 7 4 CONCLUSÕES .......................3 RENDIMENTO DO PROCESSO DE SÍNTESE DO ALÚMEN ............................................... 5 3........................................................................2 EQUAÇÕES QUÍMICAS ENVOLVIDAS NA SÍNTESE DO ALÚMEN ....... 4 3.................................................................................................................................................................................................................... 9 ........................................................................5 SAL DUPLO ............ 6 3.................................SUMÁRIO GERAL 1 OBJETIVOS .............................. 4 3........................................................................................................................... 2 2 INTRODUÇÃO ................ 8 5 BIBLIOGRAFIA .................................................................. 6 3.................................. 1 OBJETIVOS O experimento “Transformação do Alumínio em Alúmen” tem como finalidade demonstrar passo a passo a síntese do sal alúmen a partir de um pedaço de lata de alumínio e mostrar a técnica utilizada para o crescimento de cristais utilizando sistemas de filtração sob pressão reduzida e aquecimento por chapa elétrica em laboratório. . Atualmente. 1998). e ainda é utilizado na indústria do couro. O alúmen pode ser obtido a partir de latas de alumínio. esse composto é comumente encontrado em sua forma dodecahidratada como KAl(SO4)212(H2O). o principal fundamento para a produção de alúmen a partir das latas de alumínio é a própria reciclagem das embalagens de alumínio. basicamente. a partir de duas etapas químicas: 1) solubilização das latas do alumínio com adição de solução de hidróxido de potássio e 2) formação de alúmen a partir da adição de ácido sulfúrico. 2002). como alúmen de sódio. KAl(SO4)2·24(H2O) (Klein eHurlbut. Apresentase também com vinte e quatro moléculas de água de hidratação. No Brasil esse setor apresenta destaque e tem papel relevante do ponto de vista econômico. proveniente do Processo Bayer (esse processo consiste na produção do hidróxido de alumínio a partir da bauxita). Tem também usos em cosméticos como desodorante e no tratamento pós-barba (Constantino e colaboradores. social e ambiental. pois a pedra-ume pode conter outros alúmens.2 INTRODUÇÃO O alúmen de potássio ou alúmen (alume) de potassa ou simplesmente alúmen é o sulfato duplo de alumínio e potássio. Tem aplicação em fotografia como endurecedor da gelatina e emulsões. (Constantino e colaboradores. Com fórmula molecular KAl(SO4)2. na indústria farmacêutica e de cosméticos e como agente de coagulação do látex (llmann'sEncyclopedia. 1993). O alúmen de potássio é o principal constituinte da pedra-ume (mas não o único). A pedra ume é comumente usada em purificação de água. como um mordente. estão envolvidos uma série de processos físicos de adição e remoção de energia e de filtração a reduzida/elevada pressão para o favorecimento das reações e eliminação de impurezas. Contudo. A aplicação industrial mais importante do alúmen de potássio hoje é como um aditivo na produção de cimento marmoreado e de gesso. No entanto. além desses processos. o alúmen é produzido somente a partir do hidróxido de alumínio. . curtimento de couro e produção de pão. 2002). Em seguida. a solução incolor foi agitada e em seguida colocada em uma chapa elétrica que aqueceu a mistura até a completa dissolução do metal que ocorreu após a solução precipitar o sólido. mudar de cor ficando roxa escura e entrar em ebulição liberando gás Hidrogênio. Após o aquecimento. então adicionou-se à essa solução mais 15 ml de ácido sulfúrico que fez com que o resíduo fosse dissolvido por completo. O resíduo que ficou no papel filtro foi descartado. lavou e secou essa amostra e pesou diretamente em uma balança semianalítica (± 0. mais rápida será a velocidade da reação para dissolver o metal em hidróxido de potássio. Após a etapa de filtração por sucção. volume. Em um béquer de 1000 ml colocou-se uma mistura de gelo e água e dentro deste recipiente foi colocado o béquer de 250 mL que continha a solução do experimento para que ocorresse seu resfriamento novamente.4 mol/L). O filtrado foi transferido para um béquer de 250 ml adicionando-se mais 10 ml de água destilada da lavagem da parede do kitassato. De tempos em tempos. O procedimento de lixar a lata é importante para que as impurezas da tinta utilizada para fazer o rótulo de uma lata de cerveja ou refrigerante não influencie no experimento com relação a rendimento. montou-se o sistema de filtração por sucção formado por um kitassato e um funil de Büchner. a liberação do gás cessou quando a solução parou de borbulhar. pois a reação do hidróxido de potássio com ácidos fortes é altamente exotérmica e também gera muito calor quando ele se dissolve em água. ou seja. cortou-se o pedaço da lata em pedacinhos bem pequenos e colocou-se em um béquer de 250 ml com 50 ml de hidróxido de potássio (1. lixou para tirar a pintura. energia da reação e etc. É extremamente importante resfriar a solução de hidróxido de potássio antes de adicionar o ácido sulfúrico. foi adicionado 20 ml de ácido sulfúrico (9 mol/L) à solução fria que apresentou um pouquinho de resíduo.1 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO Cada dupla cortou um pedaço de 5x10 cm de uma lata de alumínio (lata de cerveja/refrigerante). os resultados foram anotados.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3. as paredes internas do béquer que continha a solução era . Com um bastão de vidro. quanto menores os pedaços da lata cortada. onde a solução foi filtrada a quente (assim que saiu da chapa elétrica). caso tivesse diminuído muito. deveria ser adicionada água destilada até a solução atingir no mínimo 60% do volume inicial. a solução foi colocada em um banho de água fria retirada da torneira do laboratório e após cerca de 20 minutos ela esfriou e apresentou uma consistência pastosa branca. Após a etapa de aquecimento. Em seguida. Notou-se que após aproximadamente 5 minutos os cristais começaram a precipitar na solução. pedaços bem pequenos potencializam a velocidade da reação. notou-se que o volume final da solução diminuiu ficando em torno de 60% do volume inicial.001g) cerca de 1g desse material. o sal foi novamente dissolvido. a água ajudou a lavar e a filtrar os cristais (parte orgânica) que restaram no béquer e o álcool funcionou como um solvente que separou o alúmen e evaporou por pressão reduzida. Os cristais que sobraram no béquer foram lavados com 10 mL de uma solução resfriada de etanol/água (1:1) e filtrados a vácuo utilizando-se a bomba pressurizadora que ficou ligada por cerca de 25 minutos até que a umidade do sal fosse bem reduzida. Após pesar o sal obtido. a solução foi aquecida em chapa elétrica até 45ºC. a concentração da solução contendo os íons Al3+. os cristais foram filtrados sob pressão reduzida utilizando-se uma bomba pressurizadora. com o auxílio de um termômetro. Após 25 minutos. K+ e SO42. Em seguida. ou seja. o mesmo foi transferido para um béquer de 250 mL. Cuidados devem ser tomados na evaporação da água por aquecimento prolongado. A filtração reduzida se constitui o melhor método. A mistura fria de etanol e água foi utilizada pois o abaixamento da temperatura provoca a precipitação do alúmen.friccionada e a solução agitada com a ajuda de um bastão de vidro. uma vez que pode ocorrer a hidrólise do íon Al3+. sob aquecimento e posterior filtração: 2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H2O(l) → 2K+(aq) + 2[Al(OH)4]-(aq) + 3H2(g) 2) Adição de H2SO4(aq) ao filtrado: [Al(OH)4]-(aq) + H+(aq) → [Al(OH)3](s) + H2O(l) .por evaporação do solvente e o abaixamento de temperatura provocaram a precipitação do alúmen de potássio. Após o experimento. onde adicionou-se aproximadamente 80 mL de água destilada conforme cálculos apresentados neste relatório e em seguida. O sistema foi deixado em repouso por uma semana. a solução sobrenadante pode ser concentrada por evaporação do solvente para recuperar parte do sal de alúmen dissolvido.2 EQUAÇÕES QUÍMICAS ENVOLVIDAS NA SÍNTESE DO ALÚMEN As seguintes equações representam as reações para a síntese do alúmen de alumínio e potássio: 1) Adição de alumínio metálico em solução aquosa de KOH. O aquecimento da solução deve ser cuidadosamente controlado pois o alúmen de potássio é facilmente purificado por recristalização porque a sua solubilidade aumenta acentuadamente com o aumento da temperatura. 3. o béquer foi tapado com um pedaço de papel perfurado por essa linha que prendeu o cristal e o sistema foi deixado em repouso para que fosse observado a forma e o tamanho do cristal obtido. Após a solução chegar à temperatura ambiente de 24ºC foi amarrado um pequeno cristal de alúmen num fio de linha. pois é indicada para processos lentos em que o interesse principal é recuperar o sólido da solução. obtendo-se um cristal de forma octaédrica. se passar de 60ºC possivelmente tenhamos a evaporação de boa parte da solução e a não obtenção do cristal após a solução repousar por 1 semana. que foi mergulhado na solução de alúmen sem encostar no fundo do recipiente. podemos calcular o rendimento do alúmen.836g) * 100 Rendimento η = 75.432g/17.x g de KAl(SO4)2.432g .12H2O 1.12H2O(s) 3.540 ±0.12H2O(s) = 474g Então: 27g de Al---------------474g de KAl(SO4)2.3 RENDIMENTO DO PROCESSO DE SÍNTESE DO ALÚMEN A partir da equação de síntese do alúmen e dos dados experimentais obtidos. desta forma o rendimento do experimento será maior quanto mais alumínio for utilizado. sob agitação: [Al(OH)3](s) + 3H+(aq) → Al3+(aq) + 3H2O(l) 4) Resfriamento da solução.12H2O Rendimento = (valor experimental/ valor calculado) * 100 Rendimento η = (13.972 ±0.3) Adição de excesso de H2SO4(aq).016g Massa do sal alúmen pesada: 13.836g de KAl(SO4)2.12H2O(s) Massa de alumínio pesada: 1.12H2O x = 17.001 Peso do béquer com os cristais obtidos: 55.432g Massa do elemento químico Al = 27g Massa do alúmen KAl(SO4)2.016g de Al----------. K+(aq) + Al3+ (aq) + 2(SO4)2-(aq) + 12H2O(l) → KAl(SO4)2. O reagente limitante da reação de produção do alúmen é o Al.001 Massa do sal de alúmen: 13. filtração e secagem dos cristais: K+(aq) + Al3+ (aq) + 2(SO4)2-(aq) + 12H2O(l) → KAl(SO4)2.4 QUANTIDADE DE ÁGUA X MASSA DO PRODUTO Cálculo da água destilada utilizada para dissolver o sal: Peso do béquer limpo e seco: 42.31% 3. . [Cu(NH3)4]2+(aq) na reação a seguir mantém sua identidade química em solução: KAl(SO4)2. que precipita em meio aquoso. [Al(OH)3]. quando se misturam duas soluções aquosas quentes. o que resulta em um produto neutro. Continuando a adição do ácido. Al3+(aq) e SO42-(aq) [Cu(NH3)4]SO4 + água → solução com íons [Cu(NH3)4]2+(aq) + SO42-(aq) A síntese do sulfato duplo de alumínio e potássio ocorre a partir de reações ácido – base e de uma reação redox. um cátion trivalente. normalmente Al3+. sulfato duplo de alumínio e potássio é um alúmen.592 mL de água. Na+ ou NH4+.Se a solubilidade do alúmen é de 1g para 6 mL de água destilada. Quando se adiciona ácido sulfúrico à solução. Por outro lado. Cr3+ ou Fe3+. Podemos obter este composto. com liberação de gás hidrogênio H2. Alúmens são compostos iônicos que cristalizam a partir de soluções que contem o íon sulfato.5 SAL DUPLO KAl(SO4)2. O Sulfato duplo de alumínio e potássio é considerado um sal duplo e encontra-se disponível na natureza na forma do mineral denominado Calinita. e como produto forma-se o ânion [Al(OH)4]-(aq). geralmente K+. inicialmente uma das hidroxilas será removida.432g de sal teremos 80.12H2O + água → solução com íons K+(aq) . na forma de cristais. soluções alcalinas dissolvem essa camada de óxido. atacando em seguida o metal. A quantidade de água utilizada para dissolver o sal pode ser demonstrada através da equação balanceada da produção do alúmen: K+(aq) + Al3+ (aq) + 2(SO4)2-(aq) + 12H2O(l) → KAl(SO4)2. Al3+(aq) e SO42-(aq)). onde foram utilizadas latas de refrigerantes ou de cerveja como fonte do alumínio. para 13. e um cátion monovalente. 3. O fluxograma que ilustra as espécies presentes na solução antes de formar o cristal encontra-se no anexo 1 deste trabalho. esse precipitado sofre dissolução. utilizando KAl(SO4)2. esse sal duplo libera os seus constituintes (K+(aq). O metal alumínio reage muito pouco com soluções ácidas diluídas.12H2O. A diferença entre um sal duplo e um íon complexo pode ser distinguida por exemplo. pois a superfície do metal normalmente fica protegida por uma camada de óxido de alumínio (Al2O3).12H2O(s).12H2O que ao ser dissolvido em água. enquanto que um íon complexo. por exemplo. de sulfato de alumínio (Al2 (SO4)3) e de sulfato de potássio (K2SO4) e resfria-se a solução resultante. quando as impurezas não são bem filtradas e quando não esfria-se a solução corretamente pois o alúmen de potássio é facilmente purificado por recristalização porque a sua solubilidade aumenta com o aumento da temperatura. uma matériaprima barata. A partir de procedimentos simples e de baixo custo. obtém-se compostos de grande interesse científico e importância comercial. quando a solução é aquecida mais do que o necessário. . A quantidade de alúmen obtida foi satisfatória apesar das perdas por manuseio no processo de transformação do alumínio em alúmen.4 CONCLUSÕES O experimento foi bem sucedido. a partir do minério de alumínio. comparando-se o rendimento do sal obtido com o rendimento das outras duplas. Wiley & Sons: New York.5 BIBLIOGRAFIA CONSTANTINO. S.. 2002. llmann's Encyclopedia . 1993. SILVA. Dana). p. p. D. vol. 17-20.3.O. ARAKI.com.. Willey-VCH: Weinheim. C. .pdf químicos: disponível em: KLEIN.casquimica. C.R.br/fispq/Alumempotassio.Industrial Inorganic Chemicals and Products. 490-498 .. n. Ficha técnica de segurança de produtos http://www. 1.25. p. HURLBUT Jr. W. V..Química. Preparação de compostos de alumínio a partir da bauxita: considerações sobre alguns aspectos envolvidos em um experimento didático.. 21a ed.L. Manual of Mineralogy (after James D. v. 1-24. e OLIVEIRA. 1998. K. Nova.