(
ponto) Durante a análise gravimétrica do níquel com dimetilglioxima, quais foram os procedimentos experimentais adotados para promover o crescimento das partículas? Explique como cada um desses procedimentos auxiliaram nesse processo.
Passo 1
O enunciado pergunta: durante a análise gravimétrica do níquel com dimetilglioxima (DMG), quais procedimentos experimentais foram adotados para promover o crescimento das partículas e como cada procedimento ajudou nesse processo. Informações dadas (implícitas no contexto): trata-se da precipitação gravimétrica do complexo de níquel com DMG, e precisamos explicar procedimentos práticos de laboratório e os mecanismos físicos/químicos pelos quais esses procedimentos favorecem que as partículas cresçam (em vez de formar muitos grãos finos).
Passo 2
Conceito básico importante — nucleação versus crescimento cristalino (aula curtinha e prática)
Expliquei isso porque é o fundamento para entender por que certos procedimentos favorecem partículas maiores.
Expliquei isso porque é o fundamento para entender por que certos procedimentos favorecem partículas maiores.
- Nucleação: é a formação de novos núcleos sólidos quando a solução fica supersaturada. Muitas nucleações rápidas geram muitas partículas pequenas (fina dispersão).
- Crescimento: é a adição de íons/moléculas aos núcleos já existentes, fazendo-os crescer em tamanho.
- Regra prática: para obter cristais maiores, queremos minimizar nucleação nova e favorecer crescimento em núcleos existentes. Para isso controlamos supersaturação, temperatura, adição de reagente e tempo de maturação.
Passo 3
Procedimento: adicionar o reagente precipitante (solução de DMG ou alcalinizante) lentamente
Como ajuda:
Como ajuda:
- Explicação didática: adição rápida eleva a supersaturação de golpe; supersaturação alta favorece nucleação homogênea massiva (muitos núcleos pequenos). Adicionando devagar, a supersaturação é menor e controlada, então a matéria-prima tende a depositar-se nas partículas já formadas (crescimento) em vez de formar novos núcleos.
- Exemplo concreto: imagina encher uma sala com balões (átomos/moléculas): se eu encho muito rápido, surgem muitos pequenos balões novos; se eu encho devagar, os poucos balões existentes crescem.
Passo 4
Procedimento: manter mistura aquecida durante a adição e/ou ferver então resfriar lentamente (aquecimento seguido de resfriamento lento — “digestão térmica”)
Como ajuda:
Como ajuda:
- Explicação didática: temperatura altera solubilidade. Geralmente, ao aquecer a fase, parte do material se dissolve melhor; ao resfriar lentamente, a solução fica levemente supersaturada e o material tende a sair da solução depositando-se nas faces dos cristais já existentes (crescimento controlado). Além disso, temperaturas moderadas durante a etapa de “digestão” aumentam a mobilidade dos íons na solução, promovendo reabsorção de partículas muito pequenas e deposição nas grandes (processo chamado Ostwald ripening).
- Mecanismo físico: difusão mais eficiente e dissolução seletiva de pequenos núcleos instáveis, favorecendo cristais grandes e bem formados.
Passo 5
Procedimento: deixar a suspensão “em maturação” ou “em repouso” (aging / digestion) por tempo suficiente, sem agitar
Como ajuda:
Como ajuda:
- Explicação didática: depois da precipitação inicial, deixar a mistura sem agitação por horas (ou mesmo uma noite) permite que ocorra Ostwald ripening: partículas menores, menos estáveis, dissolvem-se lentamente e seus íons re-depositam-se em partículas maiores. Isso reduz o número de partículas e aumenta o tamanho médio.
- Dica prática: evitar mexer durante a maturação, porque agitação pode quebrar agregados e provocar novas nucleações.
Passo 6
Procedimento: semear a solução com alguns cristais de Ni–DMG já formados (seed crystals)
Como ajuda:
Como ajuda:
- Explicação didática: colocar algumas partículas grandes intencionais dá “pontos” preferenciais para o depósito das espécies dissolvidas; assim, em vez de formar novos núcleos, o material cresce sobre as sementes, produzindo cristais maiores e mais fáceis de filtrar.
- Observação prática: sementes muito finas não ajudam; usar cristais bem formados como sementes.
Passo 7
Procedimento: trabalhar com concentrações mais diluídas e volumes adequados (evitar alta supersaturação instantânea)
Como ajuda:
Como ajuda:
- Explicação didática: soluções muito concentradas ficam facilmente supersaturadas; diluindo-se um pouco ou aumentando volume, a mudança de concentração ao adicionar reagente é mais suave. Menos supersaturação instantânea → menos nucleação nova → partículas maiores.
- Exemplo: para um mesmo total de níquel, precipitar em mais água dá crescimento mais controlado.
Passo 8
Procedimento: controle do pH (usar tampão/amônia para obter pH ideal) e adição de amônia de forma controlada
Como ajuda:
Como ajuda:
- Explicação didática: a formação do complexo Ni–DMG é dependente do pH (precipita em meio basicamente alcalino). Se o pH sobe rápido demais ou for excessivamente alto, você pode gerar nucleação intensa ou formar hidróxidos que competem, gerando material fino ou impuro. Controlando o pH (ex.: ajustar lentamente com solução tamponada de amônia/amônio) mantém as condições favoráveis para precipitação seletiva do complexo e crescimento ordenado.
- Observação prática: pH muito baixo impede precipitação; pH muito alto pode causar co-precipitação de impurezas.
Passo 9
Procedimento: agitar suavemente durante a adição e depois deixar em repouso — evitar agitação violenta ou ultrassônica
Como ajuda:
Como ajuda:
- Explicação didática: agitação moderada garante boa homogeneização do reagente, evitando bolsões de alta concentração local (que causariam nucleação local intensa). Após a adição, passar ao repouso é crucial para não fragmentar cristais em formação. Agitação forte cria muita energia mecânica que pode fracionar partículas e aumentar a quantidade de finos.
- Dica prática: use um agitador magnético em baixa rotação ou agitação manual suave.
Passo 10
Procedimento: uso de solventes miscíveis (ex.: pequena adição de álcool) ou ajuste de força iônica para favorecer floculação e empacotamento
Como ajuda:
Como ajuda:
- Explicação didática: em alguns protocolos, a adição de uma porção de álcool (etanol) reduz a solubilidade do precipitado e promove agregação dos cristais finos formando flocos maiores (melhora a filtrabilidade). Ajustes na força iônica (evitar sais em excesso) também influenciam a estabilização das partículas em suspensão. O objetivo é transformar uma suspensão de partículas finas e estáveis em flocos maiores que sedimentam/filtram melhor.
- Atenção prática: usar volumes controlados de álcool para não causar precipitação descontrolada.
Passo 11
Procedimento: filtração cuidadosa e lavagem suave (evitar sucção forte que quebre o precipitado)
Como ajuda:
Como ajuda:
- Explicação didática: o manuseio mecânico pode fragmentar cristais. Filtração sob pressões muito altas (sucção brusca) ou lavagem violenta com jatos pode reduzir o tamanho das partículas e gerar perdas. Usar filtração a vácuo moderado ou gravidade, lavar com soluções frias e em pequenas porções ajuda a conservar o tamanho e a integridade dos cristais formados.
- Dica prática: permitir que o precipitado assentado compacte levemente antes de iniciar sucção forte; usar filtros adequados (Gooch ou Büchner com suporte).
Passo 12
Resumo dos mecanismos físicos citados (para memorizar na prova)
- Reduzir supersaturação instantânea → menos nucleação → maior crescimento dos cristais existentes.
- Temperatura controlada e digestão → Ostwald ripening (pequenos dissolvem, grandes crescem).
- Sementes → depositar material sobre núcleos preferenciais, evitando formação de novos núcleos.
- Agitação controlada e lavagem suave → evitar quebra mecânica dos cristais.
- Ajuste de solvente/força iônica → promover floculação e melhor filtrabilidade.
Resposta
Adição lenta do reagente (reduz supersaturação, evita nucleação massiva e favorece crescimento dos núcleos existentes).
Aquecimento seguido de resfriamento lento / digestão (aumenta difusão e permite Ostwald ripening: partículas pequenas dissolvem-se e depositam-se nas maiores).
Maturação/repouso da suspensão sem agitação (permite ripening e crescimento por difusão).
Sementeamento com cristais de Ni–DMG (fornece núcleos preferenciais para crescimento).
Controle de pH (usar amônia/tampão para manter a faixa ideal, evitando co‑precipitação e nucleação excessiva).
Trabalhar com concentrações/diluições adequadas (reduz supersaturação instantânea).
Agitação suave durante adição e repouso depois (evita formação de finos e quebra de cristais).
Adição controlada de solvente orgânico (ex.: etanol) ou ajuste da força iônica para promover floculação e agregação de partículas finas.
Filtração e lavagem cuidadosas (evitar sucção/fluxo violentos que fragmentem os cristais).
Aquecimento seguido de resfriamento lento / digestão (aumenta difusão e permite Ostwald ripening: partículas pequenas dissolvem-se e depositam-se nas maiores).
Maturação/repouso da suspensão sem agitação (permite ripening e crescimento por difusão).
Sementeamento com cristais de Ni–DMG (fornece núcleos preferenciais para crescimento).
Controle de pH (usar amônia/tampão para manter a faixa ideal, evitando co‑precipitação e nucleação excessiva).
Trabalhar com concentrações/diluições adequadas (reduz supersaturação instantânea).
Agitação suave durante adição e repouso depois (evita formação de finos e quebra de cristais).
Adição controlada de solvente orgânico (ex.: etanol) ou ajuste da força iônica para promover floculação e agregação de partículas finas.
Filtração e lavagem cuidadosas (evitar sucção/fluxo violentos que fragmentem os cristais).