Relatório Ciclo de Cobre

Ciclo de reações do cobre

Ana M. Pessette 1423121002, Jean C. Macari 1213121137, Débora T. Falcade 1213121119.

Química Licenciatura, [e-mail]

 Palavras Chave: cobre, reação, decantação.        

Introdução

O cobre é um elemento amplamente distribuído na natureza. Trata-se, no seu estado puro de um metal maleável muito utilizado na fabricação de moedas, fios elétricos, tubulações e encanamentos de água quente, e em combinação com outros metais para a produção de ligas e chapas metálicas. Os compostos de cobre são usados na agricultura, no tratamento da água para controle de algas (sulfato de cobre pentahidratado), na preservação de madeira, couro e tecido e como aditivo em alimentos.

O elemento de transição cobre é um metal de coloração vermelha discretamente amarelada, com um brilho levemente opaco de aspecto agradável, está localizado no grupo I-B da tabela periódica, possui número atômico 29, massa atômica 63,55 g mol-, ponto de fusão de 1038°C, ponto de ebulição 2927ºC, é um metal macio, maleável e dúctil. O símbolo químico do metal é Cu, originado do latim “cuprum”, em alusão  ilha do Chipre onde se acredita ter sido encontrado pela primeira vez.

O cobre é abundante na natureza na forma de sulfetos, arsenitos, cloretos e carbonatos. Está naturalmente presente na atmosfera por dispersão pelo vento e erupções vulcânicas. O cobre elementar não se degrada no ambiente. As principais fontes antropogênicas do metal são: mineração, fundição, queima de carvão como fonte de energia e incineração de resíduos municipais. As emissões por uso como agente antiaderente em pinturas e na agricultura, excreção de animais e lançamento de esgotos são menos relevantes. Pode ser encontrado em animais (ostras e mexilhões), plantas, alimentos e bebidas. No ar, o cobre geralmente é encontrado na forma de óxidos, sulfatos e carbonatos. As partículas, dependendo do tamanho, sofrem deposição seca ou são arrastadas pela água da chuva. Pequenas partículas contendo óxidos de cobre elementar e cobre adsorvido são produzidas na combustão e podem permanecer na troposfera por até 30 dias. As principais formas solúveis de cobre encontradas na água são Cu2+, Cu(HCO3) e Cu(OH)2, sendo que a maior parte do cobre(II) dissolvido está na forma complexada e não como íon livre. Este é um dos metais mais antigos de que se tem conhecimento, em virtude da idade do bronze no período neolítico, onde o cobre passou a ser muito utilizado.

Como todos os outros metais o cobre apresenta altas temperaturas de fusão e ebulição, e uma baixa energia de ionização que consequentemente leva a ter um elevado poder redutor.        
O ciclo do cobre ocorre por sucessivas reações, a qual se inicia no cobre e finaliza com o mesmo, ou seja, é um método de recuperação, isso ocorre devido a Lei de Conservação de Massas que diz que em uma reação química de sistema fechado, a massa total iniciada é igual à massa total recuperada.
Abaixo um esquema de como funciona esse ciclo de reações químicas que resultam novamente no cobre metálico.Este ciclo envolve algumas reações químicas, tais como:

Reação de oxidação – redução:Uma reação de oxidação-redução (ou reação redox) é caracterizada por um processo de transferência de elétrons entre espécies. Numa reação redox, pelo menos uma espécie tem que ser oxidada e pelo menos outra tem de ser reduzida. Por simplicidade, as reações redox são frequentemente representadas como duas reações de eletrodo, para evidenciar as espécies entre as quais existe a transferência de elétrons. Numa reação de eletrodo dá-se a reação de oxidação ou a reação de redução, aparecendo explicitamente os elétrons envolvidos. A reação parcial de oxidação envolve a perda de elétrons, enquanto a reação parcial de redução traduz o ganho de elétrons.Tal como em qualquer reação Química, as cargas e o número de átomos de cada elemento têm de estar acertados em todas as equações que traduzem as reações de eletrodo.

Em qualquer reação de oxidação-redução, a espécie oxidante é aquela que provoca a oxidação de outras espécies, “aceitando” os elétrons destas. A espécie redutora é a substância que “fornece” elétrons para outra espécie que é reduzida. A espécie redutora perde elétrons e, portanto, oxida-se.

Reação de precipitação: Uma reação de precipitação envolve a formação de um ou vários compostos insolúveis, em solução, como resultado da reação entre compostos solúveis. As reações de precipitação são convenientemente descritas por equações iônicas efetivas.

Reação ácido-base: A reação entre um ácido e uma base designa-se por reação de neutralização. Estas reações, em meio aquoso, originam um sal e água. Um sal é um composto iônico constituído por um cátion diferente de + H e um aniôn diferente de − OH ou 2− O . Todos os sais são eletrólitos fortes.

Reação de decomposição: Uma reação de decomposição corresponde à rotura de uma ou mais ligações num composto, originando-se duas ou mais novas espécies.

Materiais e Método

Materiais:

• Fio de cobre
• HNO3 concentrado
• NaOH 3 mol/L
• H2SO4 6 mol/L
• Zinco metálico
• HCl 6 mol/L
• Bastão de vidro
• Espátula
• Cadinho de porcelana
• Béquer 250 mL
• Béquer 100 mL
• Chapa de aquecimento
• Etanol

Método:

1. Do Cu para Cu(NO3)2: Cortou-se um pedaço de fio de cobre puro com peso de 0,50 g. Colocou-se no fundo de um béquer de 250 mL e sob a proteção da capela, adicionou-se 4 mL de ácido nítrico (HNO3) concentrado. Girou-se fazendo um redemoinho com a solução no béquer até que o cobre dissolveu-se. Após o cobre ser dissolvido, adicionou-se 125 mL de água deionizada.
2. Do Cu(NO3)2 para Cu(OH)2: Enquanto mexeu-se a solução com um bastão de vidro, adicionou-se 30 mL de NaOH (3 mol/L) para precipitar o Cu(OH)2.
3. Do Cu(OH)2 para CuO: Sob agitação suave (com o bastão de vidro) aqueceu-se a solução em uma chapa de aquecimento até quase o ponto de ebulição da água. Quando  a transformação completou-se, removeu-se o béquer do aquecimento e continuou mexendo-se por mais um minuto e aguardou-se então a sedimentação do CuO. Em seguida, decantou-se e derramou-se o líquido sobrenadante, tendo cuidado para não perder nada do CuO. Adicionou-se cerca de 100 mL de água quente deionizada, aguardou-se a nova sedimentação e decantou-se mais uma vez.
4. Do CuO para CuSO4: Adicionou-se 15 mL de ácido sulfúrico 6 mol/L e continuou mexendou-se.
5. Do CuSO4 para Cu: Na capela, adicionou-se de uma só vez 2 g de zinco metálico, mexendo-se até o líquido sobrenadante perder a cor. Quando o desprendimento de gás tornou-se bastante baixo, decantou-se o líquido sobrenadante e derramou-se no recipiente adequado para resíduos. Adicionou-se 10 mL da solução de ácido clorídrico (HCl 6 mol/L) e aqueceu-se a solução sem deixar que ela fervesse. Quando não houve mais detecção visual de hidrogênio, decantou-se o líquido sobrenadante e transferiu-se o cobre para um cadinho (com uma espátula ou bastão de vidro). Voltou-se a capela, adicionou-se 5 mL de etanol, agitou-se, deixou-se sedimentar e desprezou-se o sobrenadante. Colocou-se o cadinho sobre uma chapa de aquecimento para secar todo o cobre. Depois de seco, transferiu-se o cobre (como auxílio de uma espátula) para um béquer de 100 mL (previamente pesado) e fez-se a pesagem.

Resultados e Discussão