A.L. 1.2 - Ciclo do cobre

1. Procedimento:

1.1. Ponto de partida: Cobre metálico (m=0,48g)

1.1.1. Reação A: Adicionaram-se 4 mL de HNO3 concentrado e agitou-se até dissolução completa. Em seguida adicionaram-se 100 mL de água destilada e agitou-se a solução. Cu (s) -> Cu(NO3)2 (aq)

1.1.2. Reação B: Agitando com uma vareta de vidro, adicionaram-se 30 mL de NaOH para que ocorresse a precipitação de Cu(OH)2. Cu(NO3)2 (aq) -> Cu(OH)2 (s)

1.1.3. Reação C: Colocou-se a solução na placa de aquecimento e foi-se agitando para uniformizar o aquecimento, quando se completou a reação tirou-se a solução da placa de aquecimento e continuou-se a agitar a solução por 2 minutos. Deixou-se repousar o óxido de cobre e decantou-se o líquido, aproveitando o máximo de CuO possível. Cu(OH)2 (aq) -> CuO (s)

1.1.3.1. Observações:  -Na reação A quando o cobre reage com o ácido nítrico é libertado vapores amarelados formando Cu(NO3)2, uma solução azul-esverdeada. Quando adicionamos água destilada a solução adquire um tom azul clara. -Na reação B ao dicionarmos NaHO , a solução aquosa de Cu(NO3)2 passou de um tom de azul claro para um tom de azul escuro, formando um precipitado (Cu(OH)2). -Na reação C, à medida que a solução é aquecida começa a adquirir uma cor preta.Depois de estra em repouso, forma-se um precipitado preto (CuO(s)). -Na reação D , a solução volta a ter a cor azul clara. -Na reação E ao adicionarmos zinco e de seguida colocarmos na placa de aquecimento , a solução fica incolor e no fundo do gobelé deposita-se cobre com uma cor avermelhada.

1.1.4. Reação D: Adicionou-se, agitando sempre com a vareta, 15 mL de H2SO4. Observou-se a alteração da cor de castanho escuro para uma solução transparente de cor azul clara. CuO (s) -> CuSO4 (aq)

1.1.5. Reação E: Adicionaram-se 1,3g de Zinco em pó e agitou-se, ficando uma solução mais escura, com um precipitado castanho. Se ainda houver zinco por reagir, adicionar 10 mL de HCl e aquecer ligeiramente a solução. CuSO4 (aq) -> Cu (s)

1.1.6. Final do procedimento: Mediu-se a massa de um papel de filtro e registou-se o valor (m=0,7g). Deixou-se repousar o precipitado de cobre e a seguir decantou-se o líquido. Deixou-se secar o papel com o cobre filtrado e mediu-se a massa do conjunto.

2. Questões Pós-Laboratoriais

2.1. 1-Por que deve o fio de cobre estar "limpo e brilhante"? Para garantir que não existem impurezas na amostra de cobre e assim permitir que o rendimento da reação seja maior e o sucesso da experiência.

2.2. 2-Indique duas razões para executar o passo 4 (reação A) na hotte. A adição de HNO3 tem de ser realizada na Hotte pois o HNO3 está concentrado, libertando vapores que podem ser irritantes para os pulmões e é corrosivo.

2.3. 3-O que é removido no processo de decantação do passo 8 (reação C) ? É removido Água (H2O).

2.4. 4-Qual o gás a cuja libertação se refere o passo 12 (reação E)? É libertado Hidrogénio.

2.5. 5-Identifique as reações de oxidação-redução envolvidas no ciclo do cobre, justificando. As reações de oxidação-redução são as reações A e E, pois na reação A o número de Cu passa de O a +2 (oxidação), e o número de oxidação de N passa de +5 para +4 (redução). Na reação E, o número de oxidação de Zn para de 0 para +1 (oxidação) e o número de oxidação de Cu passa de +1 para 0 (redução)

2.6. 6-Seria possível obter o cobre no final do ciclo adicionando ferro em pó? Justifique. Sim, porque tanto o Ferro como o Zinco têm maior poder redutor que o Cobre.

2.7. 7-Faça uma pesquisa na Internet sobre os processos utilizados na industria para a reciclagem do cobre e problemas de poluição com eles relacionados. Escreva um texto com 8 linhas, no máximo, referindo-se aos aspetos objetivo da pesquisa. O cobre nunca se deita fora, recicla-se e reutiliza-se facilmente e indefinidamente sem perda de qualidade ou de desempenho. Não existe diferença entre o material reciclado e o metal obtido depois da sua reciclagem. A indústria da reciclagem de cobre é capaz de recuperar cerca de 100% do cobre utilizado, criando muito pouco ou nenhum lixo residual. Um dos processos de reciclagem do cobre utilizados é a eletrólise que é um processo bastante rentável que permite a separação do cobre que esteja presente em qualquer composto. No entanto tem um grande valor prejudicial para a saúde humana e para o ambiente, pois há libertação de gases nocivos.

3. A – Cu(s) + 4 HNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + 2 H2O(ℓ) + 2 NO2(g) B- Cu(NO3)2(aq) + 2 NaOH(aq) → Cu(OH)2(s) + 2 NaNO3(aq) C- Cu(OH)2(s) → CuO(s) + H2O(ℓ)   D- CuO(s) + H2SO4(aq) → CuSO4(s) + H2O(ℓ) E- CuSO4(s) + Zn(s) → Cu(s) + ZnSO4(aq)

4. Índice:  -Introdução -Objetivos -Materiais -Reagentes -Procedimento das várias reações -Observações -Equações Químicas -Conclusões -Questões Pós-Laboratoriais e Cálculos -Bibliografia

5. Cálculos Massa inicial: 0,48g Massa do papel de filtro: 0,7g Massa do papel de filtro + cobre: 0,9g Massa final: 0,9-0,7=0,2g Rendimento:     Massa obtida (final)/Massa teórica (inicial) *100=0,2/0,48*100=41,67%

6. Trabalho realizado por: Luciana Telmo Valentim 12ºA

6.1. Química 12º ano, prof. Isabel Allen

7. Materiais: -Proveta 10 mL -Proveta 100 mL -Gobelé -Placa de aquecimento -Caixa de Petri -Balança -Vareta de vidro -Espátula -Funil -Papel de filtro -Hotte

7.1. Reagentes: -Cobre em fio  -Zinco (em pó) -HNO3 concentrado  -H2SO4 (6 mol/dm3) -NaHO (3 mol/dm3) -HCl (6mol/dm3) -Água destilada

8. Introdução:  O ciclo de cobre é uma sequência de reacções sucessivas que permitem recuperar o metal inicial (cobre), ou seja, são sequências que têm como inicio e fim o cobre, sendo assim um processo de reciclagem do cobre, para que este possa voltar a ser utilizado. A sua reciclagem pode ser feita através de varios processos físicos, como a fusão, ou ainda por processos químicos envolvendo a tranformação das species quimicas em que o metal participa, ou seja, na realização e observação de uma sequencia de reações envolvendo este elemento, simulando a reciclagem. O Cobre apresenta uma baixa energia de ionização e consequentemente um elevado poder redutor. Apresenta uma cor avermelhada, é dúctil, maleável e bom condutor da eletricidade, sendo assim caracterizado como um dos mais importantes metais industrialmente e á temperatura ambiente encontra-se no estado sólido. Este metal, atualmente, é utilizado para a produção de materiais de condutores de eletrecidade, como fios e cabos, e em ligas metalicas, como latão e bronze.

9. 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.

10. Conclusão:  - Após a realização da experiência , tendo como massa inicial de cobre 0,48g e de massa final 0,2g, podemos concluir que o nosso rendimento foi de 41,67% que é relativamente baixo o que pode ser explicado pela imprecisão das decantações e da transformação incompleta da solução de CuSO4 em Cu(s) por adição insuficiente de zinco (era necessário mais que 1,3g).  - Com esta atividade laboratorial podemos perceber que a reciclagem do cobre é um processo com consequências negativas para o ambiente devido à produção de compostos químicos nocivos e à libertação de gases poluentes, mas que no entanto é uma boa aposta para diminuir a sobrexploração do cobre.

11. Bibliografia http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_um_ciclo_de_cobre_d.htm http://www.danimetais.com.br/reciclar+cobre.asp https://prezi.com/srinqr9xykof/al-12-ciclo-do-cobre/