Ensino de Química e seus Elementos

Introdução

Aprenda como tirar água de pedra!
Termoquímica 3º

Materiais necessários
1 fonte de calor (maçarico, bico de bunsen, chapa elétrica, fogão...)10 g sulfato de cobre penta-hidratado, CuSO4.5H2O granulado6 ml de água destilada1 termômetro1 vasilhame resistente a calor (tubo de ensaio pyrex, cápsula de porcelana, etc)Pinça de madeira ou metal1 folha de guardanapo (Opcional)
Coloque o sulfato de cobre penta-hidratado dentro do vasilhame.
Aqueça o vasilhame com uma fonte de calor (maçarico ou bico de Bunsen) até que o sulfato de cobre deixe de ser azul e se torne branco (tente sempre movimentar o recipiente para manter o aquecimento uniforme por toda superfície e evitar acidentes, como projeções ou respingos). Se estiver usando um tubo de ensaio, segure-o com o auxílio de uma pinça e não aponte a abertura em sua direção ou em direção a um colega, pois o sólido aquecido pode se projetar repentinamente para fora do tubo. Durante o processo a presença de vapor de água será comprovada utilizando-se uma folha de guardanapo por cima da boca do vasilhame.

Espere até que o sistema se resfrie.

Coloque o termômetro em contato com o sulfato de cobre agora branco e, depois, adicione água ao sulfato de cobre anidro. Observe a temperatura do sistema.
O que acontece?

Quando o CuSO4.5H2O, que é azul, é exposto a uma fonte de aquecimento, ele se desidrata perdendo inicialmente duas moléculas de água. O complexo então se torna tri-hidratado. Percebe-se nessa etapa uma leve mudança de cor do azul intenso para um azul levemente esverdeado.

CuSO4.5H2O(s) + calor --> CuSO4.3H2O(s) + 2 H2O(g)

Depois, mais duas moléculas de água saem, deixando-o mono hidratado.

CuSO4.3H2O(s) + calor --> CuSO4.H2O(s) + 2 H2O(g)

Finalmente, a última molécula se vai, deixando a forma anidra CuSO4, que é branca. Podemos escrever o processo completo como:

CuSO4.5H2O (s) --> CUSO4 (s) + 5 H2O (g)
(Azul) (Branco)

Ao adicionar água ao CuSO4 anidro, ela se liga ao sal liberando muita energia.
Isso pode ser percebido pelo aumento de temperatura verificado e pela evaporação da água que ainda não havia reagido com o sal.

Considerando-se as entalpias de formação das espécies envolvidas:

Reação de formação a partir de substâncias elementares no estado padrão (0 ºC, 1 atm) ΔHºf, kJ/mol
Cu (s) + 1/8 S8 (s) + 2 O2 (g) --> CuSO4 (s) 769,9
Cu (s) + 1/8 S8 (s) + 9/2 O2 (g) + H2 (g) --> CuSO4.5H2O (s) -2278,0
H2 (g) + ½ O2 (g) --> H2O (g) -285,9

A entalpia de hidratação do sulfato de cobre anidro pode ser calculada:

CuSO4 + 5 H2O --> CuSO4.5H2O (s)

ΔHf= (-2278,0) - (-769,9) +5(-285,9)= -78,6 kJ/mol.

Verificamos, portanto, que o processo de hidratação do sulfato de cobre é exotérmico, o que justifica a elevação da temperatura do sistema após a adição de água.
Material - onde encontrar
em laboratórios e lojas especializadas

Material - quanto custa
até 10 reais

Tempo de apresentação
até 10 minutos

Dificuldade
fácil

Segurança
requer cuidados básicos
Palavras-chave
Química | Sulfato de cobre | entalpia de hidratação | desidratação