Objetivo: Calcular o rendimento dos processos
de reciclagem industrial do cobre.
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. Os desperdícios
provenientes de todo o processo de transformação do cobre e das suas ligas metálicas são
recolhidos e vendidos para reciclagem, permitindo diminuir os custos do produto final. Quase
metade da produção de cobre e suas ligas metálicas é feita a partir de materiais reciclados. A
reciclagem do cobre pode realizar-se por processos físicos, como a fusão, ou por processos químicos
envolvendo a transformação das espécies químicas em que o metal participa, ou seja, na realização
e observação de uma sequência de reações envolvendo este elemento, simulando a reciclagem.
Material: 3 copos de precipitação de 250mL;
1 proveta de 5mL, 10mL, 25mL, 50mL,
100mL; placa de aquecimento; balança;
varetas de vidro; espátulas; vidros de relógio
Reagentes: H2SO4 (6 mol/L); NaOH (3 mol/L);
HNO3 concentrado; zinco em pó; cobre em
fio; água destilada
Procedimento: Ponto de partida: cobre metálico
1-Cortar um fio de cobre com o máximo nível de pureza possível e medir a sua massa.
Reação A: Colocar o cobre num copo de precipitação de 250mL e adicionar HNO3 até dissolução
completa. Para acelerar a dissolução aquecemos o gobelé formando-se Cu(NO3)2.
Reação B: Adicionar 30mL de NaOH em solução concentrada (3mol/L) agitando, para que
ocorra a precipitação do Cu(OH)2.
Reação C: Aquecer a solução quase até à ebulição, agitando. Posteriormente, quando o ponto de
ebulição estiver próximo de se atingido, retirar do aquecimento e continuar a agitar durante 1-2
minutos. De seguida, deixar repousar e decantar.
Reação D: Adicionar, agitando, 15 mL de H2SO4 em solução concentrada
(6mol/L).
Reação E: na hotte, adicionar 1,3g de zinco em pó, agitando até que o líquido sobrenadante passe de
azul a incolor. Forma-se cobre sólido. De seguida, deixar repousar e decantar o líquido sobrenadante
(já transparente) para remover os resíduos. Quando não houver libertação de gases, decantar o
líquido, adicionar água destilada e decantar novamente. Transferir o sólido para um vidro de relógio
e secar na estufa. No final, medir a massa de cobre sólido obtida.
Reação E: Obteu-se cobre sólido, tendo a solução aumentado a sua temperatura. Como o
líquido sobrenadante da nossa solução se manteve azul, e não transparente, foi
necessário acrescentar mais zinco em pó. Após o repouso, o cobre sólido ficou
acumulado no fundo do goblé.
Reação D: Ocorreu libertação de fumos brancos, tendo a solução passado de negra a
azul novamente.
Reação C: A solução começou a escurecer até ficar negra. Após o repouso, formou-se
um precipitado preto, tendo ficado resíduos nas paredes do goblé.
Reação B: A solução aqueceu e formou-se um precipitado azul escuro. Devido à
agitação, ficaram resíduos nas paredes do goblé
Reação A: Ao adicionar o HNO3, libertou-se um gás avermelhado. A solução adquiriu um tom
esverdeado, tendo após a dissolução, adquirido um tom azulado.
Observações:
Cálculo do rendimento:
Conclusão:
Apesar de terem ocorrido perdas de cobre durante o procedimento,
o rendimento atingiu valores superiores a 100%, uma vez que o
cobre sólido obtido finalmente estava contaminado com resíduos de
zinco sólido. Assim, a massa final calculada não corresponde à massa
obtida de cobre, mas sim a cobre sólido com zinco sólido, tendo nós,
por essa razão obtido uma massa superior à inicial e
consequentemente, obtido um valor para o rendimento superior a
100%. E portanto não conseguimos determinar corretamente qual o
rendimento da reciclagem industrial do cobre.
Questões pós-laboratoriais:
Porque deve o fio de cobre estar limpo e brilhante?
Para não conter impurezas.
Indique 2 razões para executar o passo 2 na hotte.
Devido à libertação de gases tóxicos e serve para nos proteger
das possíveis reações químicas.
O que é removido no processo de decantação do passo 8?
No processo de decantação é removida a água resultante do
aquecimento que contém o óxido de cobre que repousou.
Qual o gás a cuja libertação se refere o passo 12?
Hidrogénio.
Identifique as reações de oxidação-redução envolvidas no ciclo
do cobre, justificando.
As reaçõs A e E são reações de oxidação-redução pois o número de oxidação dos reagentes varia.
Seria possível obter o cobre no final do ciclo, adicionando ferro em
pó? Justifique.
Na reação D é formado o composto CuSO4. Quando se adicionou Fe à solução que continha este
composto ocorreu uma reação de deslocamento entre os dois elementos químico, formando-se assim
FeSO4 e Cu, podendo observar a partir da equação química que o Fe tem um poder redutor maior que o
Cu, ou seja, o Fe vai ser oxidado e o Cu reduzido. Fe(s)+CuSO4(aq)--»FeSO4(aq)+Cu(s) Assim conclui-se
que se pode obter ferro no final do ciclo se adicionar ferro em pó.
O cobre pode ser reciclado por dois processos: um físico e o outro químico. O
processo físico consiste na fusão do metal. O processo químico consiste numa
sequência de reações que o metal sofre. A reação do cobre com ácidos produz
gases tóxico que prejudicam a saúde e o ambiente.
Bibliografia: Ficha Al1.2-Um ciclo do cobre;
Wikipedia;
Trabalho realizado por: Inês Gonçalves, nº19; Mariana Mota, nº27 ;
Vladyslava Mazur, nº31; Turma 12ºA; Disciplina de Química;
Professora Isabel Allen; Data de realização: 28/10/2016