Síntese de Pigmentos

INTRODUÇÃO

Nesta actividade experimental, iremos sintetizar pigmentos, através de reacções de precipitação, nomeadamente o amarelo de crómio, azul de Prússia, verde verditer, branco cré e castanho, a partir dos devidos reagentes. Pretendemos compreender o fundamento químico associado à síntese de pigmentos e também obter em moderada quantidade os pigmentos de maneiras a usá-los posteriormente noutras experiências.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Pigmentos

Os pigmentos são substâncias químicas de origem inorgânica, sólidas e particuladas usadas para conferir cor a um objeto quando incorporado ou aplicado neste. Devem ser insolúveis nos materiais a colorir, quimicamente inertes de maneira a resistirem á luz, ao calor, á humidade e ao ar e o mais puro e consistente possível para produzir coloração e evitar contaminação.

A cor exibida pelos pigmentos resulta da reflexão de certos comprimentos de onda do espectro electromagnético visível. Como os materiais reflectem e absorvem de desigual modo essa radiação, então exibem assim diferentes colorações. Por exemplo, a cor de um pigmento vermelho resulta deste absorver, sobretudo as componentes de outras cores e reflectir predominantemente a componente vermelha. A cor branca observa-se quando a luz não é absorvida, sendo toda reflectida à superfície e na cor preta ocorre o oposto.

                                                                Figura 1- Espectro eletromagnético.

Processos de obtenção dos pigmentos

Os pigmentos podem ser obtidos naturalmente com os processos de purificação (malaquite, ocres e azuis ultramarinos naturais, por exemplo), ou compostos resultantes da calcinação de produtos de origem animal (negro de osso ou negro de marfim), vegetal (negro de videira) ou mineral (terra de siena queimada), ou são obtidos a partir de diferentes matérias-primas através de processos químicos de síntese (como os realizados pelo grupo). Em termos químicos, correspondem, sobretudo a óxidos, carbonatos ou sulfuretos de alguns metais de transição, designadamente cobre, ferro, crómio e cobalto, ou de outros metais dos grupos principais da tabela periódica, como o chumbo.

O pigmento amarelo de crómio,  PbCrO₄,apresenta uma coloração amarela forte; foi descoberto em 1818, é um dos pigmentos mais utilizados na pintura. É formado apartir da reação química:

Pb(NO₃)₂ (aq) + K₂CrO₄ (aq)→ PbCrO₄ (s) + 2KNO₃ (aq)

Figura 2-Coloração do pigmento Amarelo de Crómio

O azul de Prússia, Fe₄[Fe(CN)₆]₃, distingue-se pela sua intensa coloração azul escuro; descoberto em 1704, bastante empregado na pintura e tingimento de tecidos. Dá-se pela reação química:

4FeCl₃(aq) + 3K₄[Fe(CN)₆] (aq) → Fe₄ [Fe(CN) ₆]₃ (s) + 12KCl (aq)

             

Figura 3-Coloração do pigmento Azul de Prússia

O verde veridter,  CuCO₃, demonstra uma cor verde água; inventado em 1657 é um dos pigmentos menos utilazados na atualidade. Forma-se pela reação química seguinte:

Cu(NO₃)₂ (aq) + Na₂CO₃(aq)→  CuCO₃ (s) + 2NaNO₃ (aq)

Figura 4-Coloração do pigmento Verde Verditer

O pigmento branco, CaCO₃, apresenta uma cor branco puro; utilizado desde da antiguidade, é um pigmento bastante usado na pintura. Dá-se pela reação química:

CaCl₂(aq) + Na₂CO₃(aq) → CaCO₃ (s) + 2NaCl (aq)

Figura 5-Coloração do pigmento Branco Cré

O pigmento castanho, de coloração castanha avermelhada. Forma-se apartir dos reagentes:

NH₄Fe(SO₄)₂(aq) + Na₂CO₃ (aq)

Figura 6-Coloração do pigmento de Castanho

MATERIAL E REAGENTES

Material

Reagentes

-Gobelés (500 mL e 200 mL); -Provetas (500 mL); -Espatulas; -Kitasato (500 mL); -Varetas de vidro; -Balança semi-analítica; -Papel de filtro; -Vidros de relógio; -Bomba de vácuo; -Esguicho; -Funil de Büchner; -Caixas de petri.

-Pb(NO₃)₂ (evitar contacto com todo o corpo; deve usar-se luvas e mascaras de proteção na utilização deste reagentes); -K₂CrO₄ (evitar todo o cantacto com a pele,mucosas e olhos; não inalar vapores); -FeCl₃ (evitar todo o cantacto com a pele,mucosas e olhos; não inalar vapores); -K₄[Fe(CN)₆]; -Cu(NO₃)₂; -Na₂CO₃ (evitar todo o cantacto com a pele,mucosas e olhos; não inalar vapores); -CaCl₂; -NH₄Fe(SO₄)₂((evitar todo o cantacto com a pele,mucosas e olhos; não inalar vapores); -Água destilada.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Amarelo de Crómio:

Azul de Prússia:

NOTA: Devem-se duplicar as medidas do protocolo por ser um pigmento de difícil obtenção.

A filtração da solução deve ser realizada múltiplas vezes.

Verde Verditer:

Branco Cré:

NOTA: Devem-se quadriplicar as medidas para obtenção de mais pigmento.

Castanho:

Figura 7-Esquema de montagem da atividade.

REGISTO DE DADOS/ OBSERVAÇÕES

Reagentes	Medições
-Pb(NO₃)₂	(8,50±0,01)g
-K₂CrO₄	(5,00±0,01)g
-FeCl	(4,00±0,01)g
-K₄[Fe(CN)₆]	(2,00±0,01)g
-Cu(NO₃)₂	(10,00±0,01)g
-Na₂CO₃	(3,50±0,01)g (1,20±0,01)g (1,40±0,01)g
-CaCl₂	(1,20±0,01)g
-NH₄Fe(SO₄)₂	(1,40±0,01)g
-H₂O	(100,00±0,05)mL (200,00±0,05)mL (400,00±0,05)mL (500,00±0,05)mL (40,00±0,05)mL (70,00±0,05)mL

Mudança de cor das soluções

Amarelo de Crómio:

Azul de Prússia:

Verde Verditer:

Branco Cré:

Castanho:

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

A nível da síntese dos pigmentos através das reações de precipitação  nem todos tiveram a mesma facilidade quer no processo quer na obtenção de quantidades ideiais. O primeiro sintetizado foi o Amarelo de Crómio que foi um sucesso não só pela quantidade obtida, mas também pela facilidade na sua obtenção. Contrariamente ao primeiro, o Azul de Prússia foi obtido em pouca quantidade apesar das múltiplas filtrações deste (mesmo após a duplicação das quantidades), o que tornou o seu processo demorado e complicado. Em relação ao Branco Cré, obtivemos rapidamente e em uma moderada quantidade (uma vez que quadriplicamos as quantidades do protocolo).O Verde Verditer é dos mais complicado de sintetizar por ter um processo ligeiramente diferente mas a nível quantitativo obtivemos sucesso. E por último, o castanho obteve razoalmente. A nível da cor, obtivemos a cor que esperavamos na maioria nos pigmentos exceto no Castanho.

Pigmento	Quantidade	Dificuldade de obtenção
Amarelo de Crómio	Muita	Pouca
Azul de Prússia	Pouca	Muita
Verde Verditer	Razoável	Alguma
Branco Cré	Razoável	Pouca
Castanho	Razoável	Pouca

Assim podemos definir os pigmentos comparativamente com os que se aproximaram mais com o que esperavamos segundo esta ordem:

Amarelo de Crómio > Branco Cré > Verde Verditer > Castanho > Azul de Prússia

CONCLUSÃO

Nesta atividade, conseguimos sintezar e compreender o processo de obtenção de pigmentos apartir de reações químicas. Concluimos que apartir de reaçoes de precipitação, podemos sintetizar pigmentos que na sua maoiria são sulfatos, cromatos ou carbonatos de um metal. Entendemos ainda que nem todos os pigmentos são igualmente fáceis de obter. Mesmo assim, de maneira geral, obtivemos bons resultados dos quais iremos fazer uso futuramente.

WEBGRAFIA

http://www.ciul.ul.pt/~luisa/PLDTR/Pigmentos.pdf

http://www.ucmp.berkeley.edu/glossary/gloss3/pigments.html

http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CFQ/SAFQB10/sa5.pdf

http://www.speleogenesis.info/directory/glossary/?term=pigment

http://planbuildmanage.biz/~quintaci/wp-content/uploads/2008/04/a-materia-de-que-e-feita-a-cor.pdf