Relatório Geral

1 Introdução

1.1 O Ciclo do cobre

O cobre foi o primeiro metal usado pelo homem, as primeiras evidências que se tem de sua utilização datam do período neolítico, por volta de 8000 A.C., tendo o uso posterior do bronze, liga de cobre e estanho, predominado de tal maneira durante um período da história da humanidade que terminou denominando-se “Era do Bronze”. Atualmente o cobre, tanto em forma metálica quanto em composto, ainda possui inúmeras aplicações, como a fabricação de tubos de aquecimento e serpentinas de arrefecimento, devido a sua boa condutibilidade térmica, a fabricação de cabos e tubos, devido a sua alta ductibilidade e maleabilidade, além de seu uso em ligas metálicas diversas, como catalisador, como fungicida, inseticida e aditivo para o solo na agricultura, como corante na indústria têxtil, como pintura de cascos de navios para proteção da ação desgastante da água do mar, entre muitas outras aplicações.

O cobre tem cerca de noventa por cento de suas reservas mundiais localizadas em quatro regiões: a vertente ocidental dos Andes (Chile e Peru), as montanhas Rochosas e área dos grandes lagos, nos Estados Unidos, o planalto central africano (Zaire e Zâmbia) e o escudo pré-cambriano do centro da América do Norte (Canadá e estado do Michigan, Estados Unidos). Entre os minérios dos quais se pode extrair o cobre, destacam-se as de sulfetos, da calcopirita (CuFeS2) e da calcosita (Cu2S) por exemplo, de óxidos, como a cuprita (Cu₂O) e a melaconita, e de carbonatos , como a malaquita (CuCO3). Esses minérios de cobre aparecem misturados com diversos tipos de materiais rochosos sem valor comercial, a ganga (impurezas contidas nos minérios), da qual devem ser separados. Para isso, são submetidos inicialmente a um processo de moagem e pulverização. Em seguida, de acordo com o tipo de minério, aplicam-se diferentes processos de separação do material.

Neste experimento realizamos diversas reações com o cobre, utilizando-o como reagente e obtendo-o por fim como um produto.

1.2 Síntese Sulfato de cobre (II) pentaidratado

O Sulfato de Cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O), é o composto possuinte de cobre mais abundante, no qual podemos obter o metal de transição cobre, através do refino eletrolítico¹. É geralmente utilizado para demonstrações de reações exotérmicas, pois ao atribuirmos calor, o composto acaba desidratando, transformando-se em anidro que sua coloração é cinzento e ao colocarmos em contato com a água há a hidratação e liberação de energia(calor), assim recuperando sua cor azul, conhecido como azul cúprico. A forma anidra ocorre sob a forma de um mineral raro chamado de calcocianita, a forma hidratada ocorre na natureza como calcantita (pentahidratado).

2. Procedimento Experimental

2.1. O Ciclo do Cobre

1) Pesou-se um pedaço de fio de cobre de aproximadamente 0,0200 g e transferi-o para um tubo de ensaio;

2) Na capela com exaustão, adicionou-se ácido nítrico concentrado ao tubo com o pedaço de cobre, gota a gota, até que o metal ficar totalmente consumido;

3) Adicionou-se cerca de 1 mL de água destilada e, em seguida, lentamente e sob agitação, 10 gotas de solução aquosa de hidróxido de sódio 6 mol•L–1;

4) Adicionou-se mais 10 gotas da solução de NaOH e centrifugou-se a mistura por 30 segundos;

5) Confirmou-se a precipitação completa adicionando mais 1 gota de solução de NaOH (se o teste for positivo, adicionou-se 5 gotas da base, centrifugar e repetir o teste até que o resultado seja negativo);

6) Decantou-se a solução com uma pipeta de Pasteur, descarto-se o sobrenadante;

7) Espalhou-se o precipitado pelas paredes do tubo de ensaio e aquecê-lo lenta e cuidadosamente no bico de Bunsen até mudar completamente de cor;

8) Adicionou-se ácido sulfúrico concentrado ao sólido remanescente, gota a gota, até que este seja totalmente consumido pela reação (pode ser necessário aquecer);

9) Colocou-se água destilada no tubo de ensaio até a metade de sua capacidade;

2.2. Síntese do sulfato de cobre (II) pentaidratado

10) Pesou-se, com exatidão, cerca de 1 g de óxido de cobre(II) em um béquer de 100 mL;

11) Em um erlenmeyer de 50 mL, adicionou-se 5 mL de água destilada e, em seguida, lentamente e sob agitação, 2,5 mL de ácido sulfúrico concentrado;

12) Transferiu-se lentamente a solução ácida para o béquer contendo o óxido de cobre(II);

13) Aqueceu-se suavemente a mistura em uma chapa de aquecimento até não restar mais óxido de cobre(II), tomando cuidado para que não se evapore muita água;

14) Adicionou-se cerca de 5 mL de água destilada, aqueceu-se até ebulição e, rapidamente, filtrou-se a solução em papel pregueado previamente aquecido com água destilada fervente;

15) Aguardou-se até que a solução esfriasse, colocou-se o béquer em banho de gelo e aguardou-se até que não haja mais formação de cristais;

16) Filtrou-se a mistura sob pressão reduzida e lavar os cristais com etanol gelado;

17) Secou-se os cristais, mantendo-os sob sucção durante alguns minutos, e pesá-los;

18) Caracterizou-se o produto final dissolvendo uma ponta de espátula em cerca de 5 mL de água destilada e procedendo testes qualitativos para identificação de cobre(II) e sulfato.

3. Resultados e discussão

3.1. O Ciclo do Cobre

No experimento obtivemos várias reações com o cobre como reagente, e recebendo-o por fim como produto, presenciando as evidências que ocorriam conforme misturávamos as substâncias devidas.

Primeiro lixou-se e pesou-se cerca de 0,0200g de fio de cobre em um tubo de ensaio, e adicionou-se ácido nítrico concentrado que dissolveu o reagente segundo a seguinte reação de óxido-redução:

Cu(s) + 4 HNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + 2 H2O(l) + 2 NO2(g)