A.L1.2 - Ciclo decobre

QUESTÃO-PROBLEMA: Como reciclar um metal usando processos químicos?
1. 1.Capa 2.Objetivos 3.Introdução 4.Material 5.Reagentes 6.Procedimentos 7.Questões pós-laboratoriais 8.Conclusão
2. -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.
  1. OBJETIVOS
3. ÍNDICE
4. O cobre é um metal de transição, de número atómico 29. Situa-se no grupo 11, período 4, bloco d. Tem uma coloração avermelhada, é dúctil, maleável e bom condutor de eletricidade. Como os outros metais, apresenta uma baixa energia de ionização. É um metal muito utilizado a nível industrial para a produção de materiais condutores de eletricidade, como fios e cabos, e de ligas metálicas, como latão e bronze. Normalmente, as reações às quais o cobre está sujeito geram muitos desperdícios. Para evitar estes desperdícios e recuperar o cobre deve-se recorrer à sua reciclagem. Esta reciclagem pode ser efetuada através de processos físicos, como a fusão, ou por processos químicos que envolvem sucessivas reações de modo a conseguir obter o metal no final. Para atingir o objetivo definido recorrer-se á a um ciclo de reações de oxidação-redução de modo a que a massa de cobre utilizado inicialmente seja igual à massa de cobre obtida na reação final. A este processo dá-se o nome de Ciclo do Cobre
  1. INTRODUÇÃO
5. Contudo, esperava-se que o rendimento fosse muito baixo, uma vez que, com a adição de zinco ao sulfato de cobre, a solução continuava azul, cor caraterística do cobre em solução. Ou seja, não houve uma precipitação total do metal. Deste modo, os erros cometidos durante a experiência laboratorial deveram-se, provavelmente, as más medições das massas.
  1. Verificou-se que é possível recuperar cobre a partir de um ciclo de reações designado por “Ciclo do Cobre”. Contudo, os resultados obtidos não foram os espectáveis, visto que a massa de cobre obtida (0,38g) excedeu a massa utilizada no início do ciclo. Por conseguinte o rendimento da experiência foi superior a 100% (112%), revelando que ocorreram erros experimentais durante o procedimento.
    1. Partindo de uma massa de cobre de 0,34g (com o mínimo de impurezas possível), fez-se reagir o metal com ácido nítrico aquoso de modo a oxidá-lo, passando a nitrato de cobre aquoso. Como o objetivo era recuperar o cobre no estado sólido, a solução anterior teve de passar por uma série de reações, de modo a que se conseguisse isolar o cobre. Após as reações intermediárias (B, C e D), obteve-se sulfato de cobre. Na última etapa deste ciclo (adição de zinco sólido ao sulfato de cobre aquoso) o cobre reduziu-se e o zinco oxidou-se, visto que o potencial de redução do cobre é maior que o do zinco, conseguindo-se assim concretizar o objetivo.
      1. CONCLUSÃO
6. Bibliografia
  1. http://www.notapositiva.com/pt/trbestbs/quimica/12_um_ciclo_de_cobre_d.htm http://educa.fc.up.pt/ficheiros/fichas/1204/Ciclo_cobre_intro.pdf http://pt.slideshare.net/hugosilvapinto/relatrio-um-ciclo-de-cobre https://www.google.pt/search?q=ciclo+do+cobre&espv=2&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0ahUKEwiLu4HRwYrQAhUDnRQKHUDmCjUQsAQIPQ&biw=1366&bih=613
PROCEDIMENTOS
1. 3 Copos de precipitação de 250 mL Proveta de 10 mL Proveta de 25 mL Proveta de 100 mL Balança- Varetas de vidro Espátulas -Vidro de relógio- Caixa de Petri- Papel de filtro
  1. MATERIAL
2. H2SO4 6 mol dm-3 NaOH 3 mol dm-3 HNO3 conc. /HCℓ 6 mol dm-3 /Álcool etílico / Zinco (em pó) /Cobre em fio/ Água destilada Acetona
  1. REAGENTES
3. Cobre Metálico
  1. Cortou-se um fio de cobre onde se obteve uma amostra de 0,4 g.
    1. Reação A: de Cu(s) a Cu(NO3)2 (aq) Reação de oxidação-redução
      1. Adicionou-se 4,0 mL de HNO3 concentrado e agitou-se suavemente até diluir completa
        Observou-se a formação de vapores castanhos
        Aqueceu-se a solução deixando-a azul
        Adicionou-se água destilada
      2. Reação B: de Cu(NO3)2 (aq) a Cu(OH)2(s) Reação de Precipitação
        Adicionou-se, agitando sempre com uma vareta de vidro, 30 mL de NaOH, 3 mol dm-3 para promover a precipitação do Cu(OH)2
        Reação C: de Cu(OH)2(s) a CuO(s) Decomposição
        Aqueceu-se a solução quase até à ebulição, agitando sempre para uniformizar o aquecimento
        Reação D: de CuO(s) a CuSO4(s) Reação de Ácido-base
        Adicionou-se agitando sempre, 15 mL de H2SO4 6 mol dm-3
        Observou-se mudança de cor de preto para azul
        Reação E: de CuSO4(s) a Cu(s) Reação de oxidação-redução
        No nicho, adicionou-se, de uma só vez, 1,3 g de zinco em pó, agitando
        Decantou-se a solução
        Como ainda havia zinco por reagir, adicionou-se 10 mL de HCℓ, 6 mol dm-3
        decantou-se o liquido. Lavou-se com cerca de 10 mL de água destilada, deixou-se repousar e decantou-se o líquido
        Com a ajuda de uma espátula, transferiu-se o cobre para um vidro de relógio onde se deixou a secar
        Transferiu-se o cobre seco para um copo previamente pesado e pesou-se determinando a massa de cobre obtido (0,1g)
4. Reações
QUESTÕES PÓS-LABOARTORIAIS
1. 1-Porque deve o fio de cobre estar "limpo e brilhante"? Para evitar a presença de impurezas e evitar reações paralelas que possam diminuir o rendimento da reação e comprometer o sucesso da atividade experimental. 2-Indique duas razões para executar o passo 4 na hotte. Esta atividade experimental envolve várias reações,com diversos reagentes.Alguns deles envolvem toxicidade, podendo durante a reação libertar vapores nocivos. O ácido nítrico é ,para além disso, muito volátil à temperatura ambiente e corrosivo, sendo por isso evitar que algum acidente aconteça fora da hotte. 3-O que é removido no processo de decantação do passo 8 ? A água . 4-Qual o gás a cuja libertação se refere o passo 8? O hidrogénio
  1. 7- Faça uma pesquisa na Internet sobre os processos utilizados na indústria para a reciclagem do cobre e problemas de poluição com eles relacionados. Existem alguns processos de obtenção do cobre na sua forma metálica, mas, geralmente, o minério, depois de extraído, britado e moído, passa por um processo que permitirá, ao final, obter o cobre metálico. A calcosite ou calcosita (Cu2S), que tem em sua composição sulfetos (compostos de enxofre), sofre aquecimento na presença de oxigênio, etapa essa denominada ustulação, e libera o cobre na forma simples, tornando este um processo viável e económico, permitindo poupar grandes quantidades de energia, . Contudo,a reciclagem do cobre tem consequÊncia nefastas para o ambiente, nomeadamente ao nível da libertação de gases quando o metal reage com os ácidos, formando também alguns produtos tóxicos que causam problemas de poulição no ambiente.
  2. 6-Seria possível obter o cobre no final do ciclo adicionando ferro em pó? Justifique. O poder oxidante do cobre é 0,34 e o do ferro é -0,44. Assim, verifica-se que, na presença de ferro, será o ião cobre a reduzir-se e o ferro a oxidar-se. Conclui-se que, o ferro irá cumprir um papel semelhante ao do zinco. Deste modo, poder-se-ia utilizar ferro em pó em vez de zinco, no entanto o rendimento da reação seria menor, visto que o poder de redução do ferro (0,44) é menor que o do zinco (0,76).
  3. 5- Identifique as reações de oxidação-redução envolvidas no ciclo de cobre? Reação A: Cu(s) + 4HNO3() --> Cu(NO3)2 (aq). Esta reação é de oxidação-redução porque há um elemento que se oxida ( o Cu, passando de 0 para +2) e outro que se reduz (o N, passando de +5 para +4), Reação E: CuSO4(s9+Zn(s)-->Cu(s)+ZnSO4((aq). Esta reacção é de oxidação – redução pois o nº de oxidação de Cu passa de +2 para 0 e o número de oxidação do Zn passa de 0 para +2, ou seja, há variação dos números de oxidação.
2. Trabalho realizado por: -Mafalda Morais -Patrícia Pimenta -Rita Oliveira 12ºF 01/11/2016 Escola Secundária da Maia 2016/2017

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