UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ DEPARTA DEPARTAMENDO MENDO DE CIÊNCIA CIÊN CIA EXATAS EXATAS E TECNOLÓGICAS TECNOL ÓGICAS ENGENHARIA QUÍMICA
EXPERIMENTO 6 – SÍNTESE DA MAGNETITA
CAROLINE DA COSTA PAGANI PAGANI (20131033! ISA"ELLA PORTO OLIVEIRA (2013111#!
ILH$US % "A 201&
CAROLINE DA COSTA PAGANI (20131033! ISA"ELLA PORTO OLVEIRA (2013111#!
SÍNTESE DA MAGNETITA
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ILH$US % "A 201&
SUMRIO 1
INTRODUFO>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>B
2
O"ETIVOS>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>B
3
MATERIAIS E M$TODOS>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>B 3>1
M)*',-)->>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>B
3>2
R');'*'>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>&
3>3
M5*..>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>&
B
RESULTADOS E DISCUSSES>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>&
&
CONCLUSFO>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>&
REERÊNCIAS "I"LIOGRICAS>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>&
1
INTRODUFO
O ferro é o segundo metal mais abundante e o quarto elemento da crosta terrestre. Esse metal aparece principalmente sob a forma de óxidos e carbonatos e, menos comumente, como sulfeto. Os óxidos minerais mais importantes são a hematita, Fe 2O3, a magnetita, Fe3O, e a limonita, 2Fe 2O3.3!2O. "#$ Os pigmentos magnéticos são subst%ncias ferromagnéticas em forma de part&culas microcristalinas. 'ão componentes essenciais de fitas magnéticas (som e )&deo* e de discos de computadores. Os principais compostos magnéticos usados como pigmentos são a magnetita (Fe 3O*, maghemita (+Fe 2O3*, ferro met-lico e dióxido de cromo (rO2*./ magnetita (Fe3O* cont0m Fe(11* e Fe(111* na proporão estequiométrica #2 e pode ser melhor representada pela fórmula Fe 11Fe1112O. 4ara sinteti5ar a magnetita, precisamos de matériasprimas que forneam Fe(11* (por ex. Fe'O * e Fe(111* (por ex. Fe6!('O*2*, na proporão estequiométrica #2. Em meio b-sico, precipitamse simultaneamente os hidróxidos Fe(O!*2 e Fe(O!*3 em estado amorfo, que se transformam espontaneamente em Fe 3O microcristalino. Os mais antigos relatos sobre fen7menos magnéticos datam de 899 a.., quando foram descritas experi0ncias com a :fora misteriosa; da magnetita (Fe 3O*, o &mã natural. / primeira utili5aão pr-tica do magnetismo foi a bes, os materiais que são atra&dos pelo campo são conhecidos como /),)4);5*-.. Existem outros, porém, que são le)emente repelidos pelo campo, os quais são chamados de -)4);5*-.. 'abese, por exemplo, que qualquer material que contenha -tomos, &ons, ou moléculas com elétrons desemparelhados é paramagnético, enquanto os materiais nos quais todos os elétrons este?am emparelhados são diamagnéticos. 'abese, ainda, que os momentos magnéticos das espécies qu&micas que comp>em os materiais paramagnéticos se distribuem de forma aleatória. 4orém, em certos casos, podem ocorrer distribui>es mais ordenadas, gerando os materiais ',,.4);5*-. e )*-',,.4);5*-., que, respecti)amente, são formas mais intensas e menos intensas de manifesta>es do paramagnetismo. "2$
2
O"ETIVOS 4reparaão de um composto magnético a partir de reagentes não magnéticos.
3
MATERIAIS E M$TODOS / seguir serão apresentados os materiais e os métodos usados neste experimento.
3>1
M)*',-)- •
@ubos de ensaioA
•
BéquerA
•
/quecedorA
•
1mãA
•
'uporte, funil e papel filtroA
•
EstufaA
3>2
R');'*'
• • •
3>3
3.3.1
'ulfato Férrico de /m7nio hidratado (Fe6! ('O*2.#2!2O*A 'ulfato de Ferro 11 hidratado (Fe'O .C!2O*A !idróxido de /m7nio (6! O!*A
M5*..
Procedimento
a* Foi preparado um banhomaria com aproximadamente #99 mD de -gua em um béquer de 299 mD. b* olocado 2 mD em um tubo de ensaio com uma soluão de sulfato ferroso de am7nia hidratado e nesse mesmo tubo 2 mD da soluão de sulfato de ferro 11 hidratado. /pós, adicionar soluão de hidróxido de am7nio e agite.
c* Foi colocado o tubo de ensaio para aquecer na -gua quente por #9 minutos, para testar se o tubo após tirado da -gua era atra&do por um imã. d* Foi preparada a filtraão do composto com um suporte, funil e um papel de filtro (que e* f* g* h*
foi pre)iamente pesado*. /dicionado mD de -gua ao tubo e agitado. /pós isso se fe5 a filtraão. /pós a filtraão foi la)ado o composto com mD de -lcool et&lico. olocado o papel de filtro para secar numa estufa por minutos. /pós a secagem foi pesado a massa do con?unto (papel filtro magnetita*.
B
RESULTADOS E DISCUSSES / magnetita foi formada em duas etapas, e elas estão apresentadas a seguir
#G 4arte H misturado 'ulfato Férrico de /m7nio e 'ulfato Ferroso em meio alcalino (hidróxido de am7nio* Fe'O.C!2O (aq.* 2 6!O! (aq.*
→
NH ¿
¿ S O ( aq . )+ Fe ( OH ) ( aq . )+¿ 2
4
2
C!2O (l* Fe6!('O*2.#2!2O(aq.* 36!O! (aq.* → Fe (OH )3 ( aq . ) + 4
6! (g* 2 S O ( aq ) +¿ #2!2O 4
2G 4arte /pós a formaão de hidróxido de ferro (11* e (111* em estado amorfo, é aquecido e espontaneamente é formado em magnetita. /pós le)ado a estufa, a -gua é e)aporada e sobra apenas a magnetita sólida. Fe (OH )2 ( aq . ) + Fe ( OH )3 ( aq . ) → Fe3 O 4 ( s ) + 4 H 2 O ( l )
Foi estimada a quantidade consumida de cada reagente, a partir da quantidade de magnetita formada. Ielatório exemplo J httpKKLLL.ebah.com.brKcontentK/B///B6aE/Kpreparacao magnetita
Fa5endo a distribuião eletr7nica do ferro, poderemos mostrar e explicar as suas 3 +¿ ¿
2 +¿ e Fe
propriedades magnéticas. @emos na magnetita o
Fe
¿
.
/ configuraão do ferro é mostrada a seguir, e podemos perceber que o orbital 3 d
6
é o orbital que não possui todos os elétrons emparelhados. 4or possuir elétrons
desemparelhados, o ferro é facilmente atra&do por um campo magnético. 2
2
6
2
6
2
Fe (MN2* → # s 2 s 2 p 3 s 3 p s 3 d
↑↓
↑
↑
↑
6
↑
3 d
6
Feita a configuraão do -tomo de Fe, )amos retirar dois elétrons do orbital s que é o mais energético. Em decorr0ncia da sa&da desses dois elétrons, a configuraão do &on 2
+¿
Fe
¿
tem agora 2 elétrons, mas ainda possui elétrons desemparelhados que são
atra&dos por um campo magnético.
2 +¿
Fe
↑↓
¿
2
2
6
2
6
(MN2* → # s 2 s 2 p 3 s 3 p 3 d
↑
↑
↑
↑
3 d
6
6
3
4ara formar o &on
+¿
Fe
¿
, o ferro perde tr0s elétrons, sendo dois elétrons retirados
do orbital s e um elétron de um dos orbitais 3d, resultando na configuraão que também possui elétrons desemparelhados. 3
+¿ ¿
Fe
↑
↑
(MN23* → 1 s
↑
↑
2
2
6
2
6
2 s 2 p 3 s 3 p 3 d
5
↑
3 d
5
O magnetismo do ferro não recebe a classificaão de paramagnético ou diamagnético, eles são ferromagnéticos ou antiferromagnéticos por terem distribui>es mais ordenadas, gerando os materiais que, respecti)amente, são formas mais intensas e menos intensas de manifesta>es do paramagnetismo.
&
CONCLUSFO /o fim, sinteti5amos g de magnetita, onde pelo nosso c-lculo teórico,
de)er&amos ter formado g, um erro de P. O que podemos afirmar diante desse rendimento é que de)ido o filtro de papel ter os poros grandes e no momento da filtragem, um pouco do l&quido ter passado por atr-s do papel filtro, sem ser filtrado e um pouco fora. @ambém obti)emos perdas na secagem pela estufa, assim eliminamos os )est&gios de -gua, porém algumas partes do papel podem ter queimado o que causou esse resultado, pois a massa do papel filtromagnetita é a que foi usada para nossos c-lculos experimentais.
Em suma, as rea>es para a preparaão da magnetita foram bem sucedidas. 4or meio dos experimentos foi poss&)el efetuar as an-lises necess-rias nas diferentes etapas dos procedimentos. E, atra)és dos resultados obtidos foi poss&)el a resoluão do c-lculo do rendimento experimental, atra)és do que foi obtido, em relaão a massa teórica a ser obtida. /ssim, atingindo o ob?eti)o da aula pr-tica.
REERÊNCIAS "I"LIOGRICAS /@Q16', 4. P,-=/-. ' J:=4-)@ questionando a )ida moderna, o meio ambiente. Ieimpressão. 4orto /legre BooRman, 2992. 8# p.
"#$ S=*'' ) M);'*-*) Squimicano)a.sbq.org.brKimagebanRKpdfKTol3#6o2U39U2 EV9C99#.pdfJ /cessado em 2# de maio de 29#. "2$ P,./,-')' M);5*-) . K*.4. S httpKKLLL.uft.edu.brKfisKstaticKpdfsK/rquiteturaP29/tomicaP29e P29WolecularK/rU/tU/9UXIUYEBU#Z9#9.pdfJ /cessado em 22 de maio de 29#.