CÁLCULO
ESTEQUIOMÉTRICO NA OBTENÇÃO DO MAGNÉSIO A PARTIR DA ÁGUA DO MAR
Carolina Pavani; Luana de Sousa Brito; Pamella
Dell Mônica Martinho; Paula Prieto Favilla
Orientador: Profa. Rebeca Piumbato
Chaparro
FACULDADES
OSWALDO CRUZ
Bacharelado
e Licenciatura em Química
RESUMO: O
magnésio, elemento encontrado em minerais e livre na natureza é, atualmente, amplamente
utilizado em diversas áreas da indústria, como em material estrutural, ligas,
baterias, entre outros, possui uma forma de extração a partir da água do mar
que se mostra menos onerosa financeiramente do que sua obtenção na crosta
terrestre. Através do cálculo estequiométrico, este artigo propõe estudar a
obtenção deste elemento a partir da água do mar.
Isto ocorre a partir de três reações: precipitação,
ácido-base e redox.
PALAVRAS-CHAVE: Magnésio;
água do mar; cálculo estequiométrico.
1 INTRODUÇÃO
O magnésio é o sexto elemento mais
abundante na crosta terrestre. Não é encontrado livre na natureza, porém entra
na composição de mais de 60 minerais. É um metal leve e valioso utilizado como
material estrutural e em ligas, baterias, síntese química, bombas incendiarias,
peças de avião, fogos de artifícios, lâmpadas descartáveis de flashs de
máquinas fotográficas, entre outros. Além disso, compostos de magnésio também
podem ser usados como material refratário, antiácido e laxante (leite de
magnésia). Apesar de ser abundante na crosta terrestre, é mais barato retirá-lo
da água do mar, pois é o segundo cátion mais abundante na água salgada (depois
do sódio). Há cerca de 0,054 mol de magnésio por litro água do mar. No processo
de obtenção do magnésio a partir da água do mar, foram realizadas três tipos de
reações: reação de precipitação, ácido-base e redox.
O trabalho tem como objetivo o
estudo do cálculo estequiométrico, bem como os benefícios da extração do
magnésio proveniente da água do mar.
2 EXTRAÇÃO DO
MAGNÉSIO
Inicialmente, o calcário (CaCO3)
é aquecido a altas temperaturas para originar cal viva ou óxido de cálcio
(CaO). (Equação 1)
CaCO3 (s)
→ CaO (s) + CO2 (g) (Eq. 1)
Quando o óxido de cálcio é tratado
com água do mar, ele forma hidróxido de cálcio [Ca(OH)2], que é levemente solúvel e se ioniza originando íons
Ca2+ e OH-. Os íons hidroxila que estão em excesso,
provocam a precipitação do hidróxido de magnésio, que é muito menos solúvel que
o hidróxido de cálcio. Como nas equações 2 a 4:
CaO (s)
+ H2O (l) → Ca2+
(aq) + 2OH- (aq) (Eq. 2)
Mg2+ (aq) + 2OH- (aq)
→ Mg(OH)2 (s) (Eq. 3)
Mg2+(aq)
+ CaO (s) + H2O (l) → Mg(OH)2 (s) +
Ca2+ (aq) + 2OH- (aq) (Equação
global - Eq. 4)
Sabendo que a
concentração de Mg2+ na água do mar é de 0,054mol/litro, a massa de
CaO necessária para precipitar o magnésio contido em 1 litro de água do mar é:
(Massa Molares: Ca = 40g/mol, O = 16g/mol, Mg = 24g/mol e H=1g/mol)
1mol
Mg → 1mol CaO
1mol
Mg → 56g CaO
0,054mol Mg →
x
x = 3,0g CaO
É preciso 3,0g de
CaO para precipitar o magnésio contido em 1 litro da água do mar, mas qual é a
massa de magnésio contida em 1 litro da água?
1mol
Mg → 1mol CaO
24,3g Mg → 56g CaO
x → 3,0g CaO
x =
1,3g Mg
Mas ainda não
acaba o processo de extração, depois o hidróxido de magnésio sólido é então
filtrado e, por reação com ácido clorídrico, forma cloreto de magnésio (Equação
5):
Mg(OH)2
(s) + 2HCl (aq) → MgCl2 (aq) + 2H2O (l)
(Eq. 5)
Após a evaporação
da água, o cloreto de magnésio sólido é fundido em uma cuba de aço. O cloreto
de magnésio fundido contém íons Mg2+ e Cl-. Em um
processo denominado eletrólise, uma corrente elétrica passa através de uma
célula para reduzir os íons Mg2+ e oxidar os íons Cl-. As
semi-reações são (Equações 6 a 8):
Cátodo Mg2+ + 2e-
→ Mg (Eq. 6)
Ânodo 2Cl- → Cl2
+ 2e- (Eq. 7)
A
reação resultante é: MgCl2 (l) → Mg (l) + Cl2 (g)
(Eq. 8)
É assim que o
magnésio metálico é produzido. O cloro gasoso formado pode ser convertido em
ácido clorídrico e reciclado no processo.
3 CONCLUSÃO
O processo de obtenção do magnésio
através de reações redox, ácido-base e precipitação, mostrou-se muito rentável,
devido sua mão de obra possuir um baixo custo, e eficaz por ser o segundo
elemento mais abundante encontrado na água do mar.
Portanto, o magnésio mostra-se
muito importante para ser pesquisado e estudado, em razão de ser muito
utilizado em diversos segmentos da indústria.
4 REFERÊNCIAS
GERARD, E. HUMISTON,J.; BRADY, E.
Química Geral– 1995 – 2ª Edição – São Paulo.
Magnésio.
Disponível em http://www.quimlab.com.br/guiadoselementos/magnesio.htm
RAYMOND C. KENNETH A. G., Química
Geral, 11ª Ed, São Paulo, Ed. Bookman, 2003.
;)
ResponderExcluir