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A.L. 1.2 - Ciclo do Cobre
- Ana Rocha nº2, Bárbara Anjo nº6, Gonçalo Raposo
nº13 - 12ºF / Escola Secundária da Maia
- ÍNDICE: • Introdução • Objetivos de
aprendizagem • Materiais e Reagentes •
Procedimentos • Questões Pós-
Laboratoriais
- ÍNDICE: • Introdução • Objetivos de
aprendizagem • Materiais e Reagentes •
Procedimentos • Questões Pós-
Laboratoriais
- Introdução: O cobre e as ligas metálicas podem ser reciclados por processos baratos, com baixo
consumo energético e perdas mínimas de material durante o processo. Cerca de 40% da
produção de cobre e suas ligas metálicas é feita a partir de materiais reciclados, chegando por
vezes, este valor a atingir 90% da produção. Nesta experiência irá fazer-se passar o cobre
metálico por uma serie de transformações, que incluem reações de oxidação - redução (passos
A e E), de ácido - base (passo D), de decomposição (passo C) e de precipitação (passo B), que
terminam na sua regeneração (ou seja volta a obter-se cobre metálico).
- Objetivos de aprendizagem: • Caraterizar a reatividade de elementos metálicos, tendo como
exemplo a reatividade do cobre. • Reconhecer a importância da reciclagem do cobre e as
potencialidades da reciclagem dos metais, em geral • Identificar alguns problemas de poluição
relacionados com a reciclagem do cobre.
- Material e reagentes:
Anmerkungen:
- 1 Proveta de 50 mL 1 Proveta de 100 mL 1 Placa de aquecimento 1 Balança Varetas de vidro Espátulas Vidros de relógio
- Proveta de 50 mL , Proveta de 100 mL, Placa de
aquecimento, Balança, Varetas de vidro, Espátulas,
Vidros de relógio, Gobeles,, Funil de Vidro, Papel de filtro
- H2SO4, 6 mol dm-3 / NaOH, 3 mol dm-3 / HNO3 / HCℓ,
6 mol dm-3 / Zinco (em pó) / Cobre em fio
- H2SO4, 6 mol dm-3 / NaOH, 3 mol dm-3 / HNO3 / HCℓ,
6 mol dm-3 / Zinco (em pó) / Cobre em fio
- Procedimento: 1- Cortar um fio de cobre de
modo a obter uma amostra de
aproximadamente 0,3 g. / 2- Enrolar o fio e
colocá-lo no fundo de um copo de
precipitação de 250 mL.
- • Reação A: do Cu(s) a Cu(NO3)2 (aq) : 3- Adicionar 4,0 mL de HNO3 concentrado e
agitar suavemente até dissolução completa. 4 - Adicionar cerca de 100 mL de água
destilada.
- Observações: O ácido nítrico (HNO3) vai reagir com o Cu, passando de uma solução
incolor para uma solução azul (devido à presença do ião Cu2-)., libertando-se vapores
de cor acastanhada.
- Cu (s) + 4HNO3 (aq) ---> Cu(NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2NO2 (g)
- Cu (s) + 4HNO3 (aq) ---> Cu(NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2NO2 (g)
- Observações: O ácido nítrico (HNO3) vai reagir com o Cu, passando de uma solução
incolor para uma solução azul (devido à presença do ião Cu2-)., libertando-se vapores
de cor acastanhada.
- • Reação A: do Cu(s) a Cu(NO3)2 (aq) : 3- Adicionar 4,0 mL de HNO3 concentrado e
agitar suavemente até dissolução completa. 4 - Adicionar cerca de 100 mL de água
destilada.
- Reação B: Adicionar, agitando sempre com uma vareta de vidro, 30 mL de
NaOH, 3 mol dm-3 para promover a precipitação do Cu(OH)2.
- Observações: Forma-se um precipitado azul Cu(OH)2
- Cu(NO3)2 + 2NaOH (aq) --> Cu(OH)2 (s) + 2NaNO3 (aq)
- Cu(NO3)2 + 2NaOH (aq) --> Cu(OH)2 (s) + 2NaNO3 (aq)
- Observações: Forma-se um precipitado azul Cu(OH)2
- • Reação C: de Cu(OH)2(s) a CuO(s) Aquecer a
solução quase até à ebulição, agitando
sempre para uniformizar o aquecimento..
Quando a reacção estiver completa, retirar o
aquecimento e continuar a agitar por um ou
dois minutos. Deixar repousar o óxido de
cobre e decantar o líquido cuidadosamente
para não perder CuO. Adicionar cerca de 200
mL de água destilada e decantar uma vez
mais.
- Observações: Forma-se um precipitado preto, CuO
- Cu(OH)2(s) --> CuO (s) + H2O (l)
- Cu(OH)2(s) --> CuO (s) + H2O (l)
- Observações: Forma-se um precipitado preto, CuO
- Reação D: de CuO(s) a CuSO4(s) : Adicionar, agitando sempre, 15 mL de
H2SO4, 6 mol dm-3.
- Observações: A solução torna a ficar azul, devido à presença do ião Cu 2+
- CuO(s) + H2SO4 (aq) --> CuSO4 (s) + 2 NaNO3 (aq)
- CuO(s) + H2SO4 (aq) --> CuSO4 (s) + 2 NaNO3 (aq)
- Observações: A solução torna a ficar azul, devido à presença do ião Cu 2+
- Reação E: de CuSO4(s) a Cu(s) : No nicho, adicionar, de uma só vez, 1,3 g de zinco em pó,
agitando até que o líquido sobrenadante fique incolor. Quando a libertação de gás for muito
pouco intensa, decantar o líquido sobrenadante e despejar no recipiente apropriado (recolha
de resíduos). Se ainda houver zinco por reagir, adicionar 10 mL de HCℓ, 6 mol dm-3 e aquecer
ligeiramente a solução. Quando não se observar libertação de gás, decantar o liquido. Lavar
com cerca de 10 mL de água destilada, deixar repousar e decantar o líquido. Repetir este
procedimento mais duas vezes, pelo menos. uma última lavagem com acetona e decantar.
Com a ajuda de uma espátula, transferir o cobre para um vidro de relógio e secar na estufa.
Transferir o cobre seco para um copo previamente pesado e pesar até ao centigrama.
- CuSO4 (s) + Zn (s) --> Cu (s) + ZnSO4 (aq)
- Observações: ao adicionar-se zinco e aquecer, a solução ficou incolor,
depositando-se cobre no fundo (aspeto avermelhado). Ao adicionar-se
HCl e aquecendo, o cobre agrega-se e são libertados vapores
- Cálculos: - Massa do cobre inicial: 0,35g/ Massa do papel de filtro:
0,9 g/ Massa de cobre + papel de filtro: 1, 00 g / Massa de cobre
obtida: 1,00- 0,9 = 0,1 g / n(%) = (mreal/mteorica) x 100 = (0,1/0,35) x 100 = 29 %
- CuSO4 (s) + Zn (s) --> Cu (s) + ZnSO4 (aq)
- Questões Pós-Laboratoriais:
- 1. O fio de cobre deve estar "limpo e brilhante" para garantir que a amostra não tem
impurezas, ou seja que é 100% cobre.
- 2. Deve executar-se o passo 4 na hotte, uma vez que o HNO3 é corrosivo e libertam
vapores que são irritantes para os pulmões.
- 3. É removida a água (H2O), que é o líquido
sobredanante
- 4. É o hidrogénio (H+)
- 5. A e E/ A- Cu (s) + 4HNO3 (aq) ---> Cu(NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2NO2 (g) - O nº de
oxidação de Cu passa de 0 para +2 (oxidação). O nº de oxidação de N passa de +5 para +4
(redução)./ E: CuSO4 (s) + Zn (s) --> Cu (s) + ZnSO4 (aq): O nº de oxidação de Zn passa
de 0 para +1 (oxidação). O nº de oxidação do Cu passa de +1 para 0 (redução). São as
reações A e E, uma vez que há variação nos nºs de oxidação dos elementos que as
constiuem
- 6- Seria possível, uma vez que o cobre tem maior poder oxidante que o ferro. Assim, o
cobre reduz-se, ocorrendo por isso a reação, formando-se cobre sólido.
- 7. O cobre é um metal muito utilizado pelo Homem.
Não é deitado fora, é reciclado e reutilizado. A
grande vantagem da reciclagem de metais é evitar
as despesas da fase de redução do minério a
metal, levando por isso a uma diminuição das
áreas degradas pela extração de minérios. O
principal processo de reaproveitamento do cobre
utilizados na industria é a eletrólise (que é um
processo bastante rentável). Os problemas
causados por estes processos são a libertação de
produtos e vapores tóxicos que prejudicam o
ambiente, ou que podem ser nocivos para o
Homem.
- 7. O cobre é um metal muito utilizado pelo Homem.
Não é deitado fora, é reciclado e reutilizado. A
grande vantagem da reciclagem de metais é evitar
as despesas da fase de redução do minério a
metal, levando por isso a uma diminuição das
áreas degradas pela extração de minérios. O
principal processo de reaproveitamento do cobre
utilizados na industria é a eletrólise (que é um
processo bastante rentável). Os problemas
causados por estes processos são a libertação de
produtos e vapores tóxicos que prejudicam o
ambiente, ou que podem ser nocivos para o
Homem.
- 6- Seria possível, uma vez que o cobre tem maior poder oxidante que o ferro. Assim, o
cobre reduz-se, ocorrendo por isso a reação, formando-se cobre sólido.
- 3. É removida a água (H2O), que é o líquido
sobredanante
- 2. Deve executar-se o passo 4 na hotte, uma vez que o HNO3 é corrosivo e libertam
vapores que são irritantes para os pulmões.
- 1. O fio de cobre deve estar "limpo e brilhante" para garantir que a amostra não tem
impurezas, ou seja que é 100% cobre.
- Conclusão: O rendimento foi de 29%, um rendimento baixo, o que mostra que houve perda
de composto durante a realização da experiência, devido à falta de precisão. Verificou-se
ao longo do procedimento mudanças de cor nas soluções, consequências das reações
ocorridas. Assim quando se oxidou o cobre com ácido nítrico verificou-se uma mudança
da cor para um tom verde libertando-se um gás. Quando o cobre oxidou totalmente a
solução tornou-se azul. A solução foi depois aquecida, formando-se um precipitado de
oxido de cobre (de cor negra). Ao adicionar-se o acido sulfúrico, o cobre dissolveu-se
novamente, e a solução assumiu uma cor, de novo, azul. Com esta experiência pudemos
perceber que a reciclagem do cobre poderá acarretar alguns riscos ambientais. Dado que
o cobre é um metal muito reativo, em contacto com ácidos liberta certos gases que
podem prejudicar o ambiente. Apesar disso, a sua reciclagem é fácil e económica, o que a
torna uma prática comum.
- Bibliografia:
http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_um_ciclo_de_cobre_d.htm
http://pt.slideshare.net/hugosilvapinto/relatrio-um-ciclo-de-cobre
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