Certas substâncias sólidas, conhecidas como compostos hidratados, têm razões moleculares muito bem definidas de água a outras espécies, geralmente sais. Por exemplo, o sulfato de cálcio diidratado (conhecido como gipsita,
) contém 2 moles de água por mol de sulfato de cálcio; alternativamente, pode-se dizer que 1 mol de gipsita consiste em 1 mol de sulfato de cálcio e 2 moles de água. A água de tais substâncias é chamada de água de hidratação. (Mais informações sobre sais hidratados aparecem no Capítulo 6.)
A gipsita sólida é formada em um cristalizador e sai desta unidade como uma lama (uma suspensão de partículas sólidas em um líquido) de partículas de gipsita sólida suspensas em uma solução aquosa de
. A lama escoa do cristalizador para um filtro, no qual as partículas são coletadas como torta de filtro. Esta torta, na qual
peso são de gipsita sólida e o resto é uma solução de CaSO₄, alimenta um secador, no qual toda a água (incluindo a água de hidratação dos cristais) é eliminada, fornecendo
anidro (livre de água) como produto. Um fluxograma e alguns dados relevantes do processo são dados a seguir.
Conteúdo de sólidos na lama que sai do cristalizador:
de lama
Conteúdo de
da lama líquida:
CaSO₄ / 100 g
Densidades relativas:
; soluções líquidas, 1,05
(a) Explique resumidamente, com suas próprias palavras, as funções das três unidades (cristalizador, filtro e secador).
(b) Tome como base um litro da solução que sai do cristalizador e calcule a massa (kg) e o volume (L) de gipsita sólida, a massa de
na gipsita e a massa de
na solução líquida.
© Calcule a porcentagem de recuperação do
- quer dizer, a porcentagem do
total (precipitado mais dissolvido) que sai do cristalizador recuperado como
sólido anidro.
A gipsita sólida é formada em um cristalizador e sai desta unidade como uma lama (uma suspensão de partículas sólidas em um líquido) de partículas de gipsita sólida suspensas em uma solução aquosa de
Conteúdo de sólidos na lama que sai do cristalizador:
Conteúdo de
Densidades relativas:
(a) Explique resumidamente, com suas próprias palavras, as funções das três unidades (cristalizador, filtro e secador).
(b) Tome como base um litro da solução que sai do cristalizador e calcule a massa (kg) e o volume (L) de gipsita sólida, a massa de
© Calcule a porcentagem de recuperação do
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre compostos hidratados, especificamente a gipsita (
). A gente vai trabalhar com processos de cristalização, filtração e secagem para transformar uma lama de gipsita em
anidro. Precisamos entender como cada unidade (cristalizador, filtro e secador) funciona nesse processo e fazer alguns cálculos relacionados à massa e volume da gipsita e do sulfato de cálcio dissolvido.
Passo 2
Vamos para a parte (a): explicar as funções das três unidades do processo.
- Cristalizador: Aqui é onde a gipsita se forma. A lame que sai do cristalizador tem partículas sólidas de gipsita suspensas em uma solução de
. - Filtro: O filtro separa as partículas sólidas da lama, formando uma torta de filtro que é majoritariamente gipsita sólida.
- Secador: A torta de filtro é levada ao secador, onde toda a água é removida, incluindo a água de hidratação, resultando em
anidro.
Passo 3
Agora, vamos para a parte (b). Vamos calcular, com base em 1 litro de lama que sai do cristalizador:
-
Massa de gipsita sólida:
- Sabemos que há
de por litro de lama.
- Sabemos que há
-
Volume de gipsita sólida:
- A densidade da gipsita é
. Então, o volume é massa dividida pela densidade:
- A densidade da gipsita é
-
Massa de
na gipsita: - A gipsita tem a fórmula
. A massa molar de é aproximadamente e a de é . Então, a fração de na gipsita é:
Portanto, a massa dena gipsita é:
- A gipsita tem a fórmula
-
Massa de
na solução líquida: - A massa total de lama é 1 litro, com
de gipsita, o resto é água. Primeiro, calculamos a massa total da lama: - Massa da gipsita:
- Massa total da lama: densidade da lama não foi dada diretamente, mas podemos considerar:
- Massa da solução líquida:
- Massa da lama total:
- Massa da solução líquida:
- Massa da solução líquida:
- Massa da gipsita:
- Sabemos que a solução líquida tem
de por de água. Então, para de água:
- A massa total de lama é 1 litro, com
Passo 4
Passando para a parte ©, vamos calcular a porcentagem de recuperação do
.
-
Quantidade total de
: - Na gipsita:
- Na solução:
- Total:
- Na gipsita:
-
Recuperação como
anidro: - A torta de filtro é
de gipsita sólida. Então, a massa de recuperada é:
- A torta de filtro é
-
Porcentagem de recuperação:
Resposta
A porcentagem de recuperação do
é aproximadamente 94,5%.