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Segundo a lei de Lavoisier, a mas...
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Material
Balança analítica (±0,01 – SCALTEC)
Placa de aquecimento (JUNEX)
Gobelé de 250ml
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Procedimento
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Cálculos
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Solução inicial: ‫ܥ‬௜ ൌ 18,4 ݉‫݉݀/݈݋‬ଷ
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Conclusão
O rendimento obtido foi de 61%, resultado que se pode considerar bastante
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Bibliografia
Livros:
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Relatório Um ciclo de cobre

  1. 1. Trabalho Experimental nº1Trabalho Experimental nº1Trabalho Experimental nº1Trabalho Experimental nº1 ““““ E.B. 2,3/S DE JOSÉ RELVAS ALPIARÇA QUIMICA 12º ANO 2008-2009 Trabalho Experimental nº1Trabalho Experimental nº1Trabalho Experimental nº1Trabalho Experimental nº1:::: ““““Um Ciclo dUm Ciclo dUm Ciclo dUm Ciclo deeee CobreCobreCobreCobre”””” Realizado Por: Júnio Branco nº Miguel Neves nº11 Prof. Dinis Silva 07-11-2008 ELVAS Realizado Por: João Soares nº8 Júnio Branco nº9 Miguel Neves nº11
  2. 2. P á g i n a | 2 Índice
  3. 3. P á g i n a | 3 Introdução Teórica O cobre é um metal que aparece na Natureza normalmente sob a forma de alcosite (‫ݑܥ‬ଶܵ) e cuprite ሺ‫ݑܥ‬ଶܱሻ. Faz parte do bloco d, e é também um elemento de transição visto que, o ião ‫ݑܥ‬ଶା tem orbitais d em preenchimento. Tal como os outros metais, o cobre apresenta uma baixa energia de ionização, logo um elevado poder redutor. Reage com os ácidos como o ácido nítrico ou o ácido sulfúrico, sendo oxidado pelo anião do ácido e não pelo ‫ܪ‬ା , uma vez que este possui um poder oxidante menor que o ‫,ݑܥ‬ logo não ocorre reacção. O ciclo do cobre corresponde a uma série de reacções químicas cujo reagente inicial e o produto final são o cobre. O ciclo inicia-se, pois, com o ‫ݑܥ‬ que irá ser oxidado pelo ácido nítrico, libertando-se dióxido de azoto, de cor acastanhada, segundo a equação: ‫ݑܥ‬ሺ‫ݏ‬ሻ ൅ ‫ܪ‬ସ ܱܰଷሺܽ‫ݍ‬ሻ ՜ ‫ݑܥ‬ሺܱܰଷሻଶ ሺܽ‫ݍ‬ሻ ൅ 2‫ܪ‬ଶܱሺ݈ሻ ൅ 2ܱܰଶሺ݃ሻ A esta solução é adicionado hidróxido de sódio que causa a precipitação do cobre (como hidróxido de cobre), segundo a equação: ‫ݑܥ‬ሺܱܰଷሻଶ ሺܽ‫ݍ‬ሻ ൅ 2ܱܰܽ‫ܪ‬ ሺܽ‫ݍ‬ሻ ՜ ‫ݑܥ‬ሺܱ‫ܪ‬ሻଶ ሺ‫ݏ‬ሻ ൅ 2ܱܰܽܰଷሺܽ‫ݍ‬ሻ Este precipitado, quando é aquecido num ambiente com oxigénio, decompõe-se dando origem ao óxido de cobre: ‫ݑܥ‬ሺܱ‫ܪ‬ሻଶሺ‫ݏ‬ሻ ՜ ‫ܱݑܥ‬ሺ‫ݏ‬ሻ ൅ ‫ܪ‬ଶܱሺ݈ሻ Adiciona-se ácido sulfúrico ao óxido de cobre dissolvendo o mesmo, formando-se sulfato de cobre, numa reacção ácido-base: ‫ܱݑܥ‬ሺ‫ݏ‬ሻ ൅ ‫ܪ‬ଶܱܵସ ሺܽ‫ݍ‬ሻ ՜ ‫ܱܵݑܥ‬ସ ሺܽ‫ݍ‬ሻ ൅ ‫ܪ‬ଶܱሺ݈ሻ O sulfato de cobre será reduzido pelo ܼ݊ uma vez que o ܼ݊ tem um poder redutor maior: ‫ܱܵݑܥ‬ସሺܽ‫ݍ‬ሻ ൅ ܼ݊ሺ‫ݏ‬ሻ ՜ ‫ݑܥ‬ሺ‫ݏ‬ሻ ൅ ܼܱ݊ܵସሺܽ‫ݍ‬ሻ
  4. 4. P á g i n a | 4 O ciclo de reacções proposto transforma o cobre de acordo com o esquema: Segundo a lei de Lavoisier, a massa de cobre obtida nesta reacção será igual à massa de cobre inicial. O rendimento da reacção depende da extensão das reacções e do grau de pureza dos reagentes e a qualidade do procedimento.
  5. 5. P á g i n a | 5 Material Balança analítica (±0,01 – SCALTEC) Placa de aquecimento (JUNEX) Gobelé de 250ml Vareta de vidro Pipetas graduada de 25 ml Pipetas graduada de 100 ml Pompete Vidro de relógio Espátula Proveta de 50 ml Balão volumétrico de 100 ml Balão volumétrico de 50 ml Pinça de madeira Tina de vidro Funil para líquidos Funil de papel para sólidos Hotte Estufa Luvas de borracha Bata Reagentes Fio de cobre (cerca de 0.34g) Água destilada Solução de HNO3 (16 mol/dm3) Solução de HCl Solução de H2SO4 (6 mol/dm3) NaOH Zinco em pó Acetona Álcool
  6. 6. P á g i n a | 6 Procedimento A. Preparação do Ácido Sulfúrico (H2SO4 (aq)) diluido: 1. Colocar água destilada no balão volumétrico (até cerca de metade); 2. Colocar dentro de uma tina de vidro com água; 3. Adicionar 16 ml de H2SO4, cuidadosamente, tendo atenção a temperatura do balão; 4. Agitar cuidadosamente; 5. Fazer a aferição com um esguicho, juntando água destilada e homogeneizar a solução; 6. Rotular o balão. B. Preparação da solução de Hidróxido de Sódio (NaOH (aq)): 7. Utilizar uma balança para pesar a massa do NaOH; 8. Com o papel fazer um funil, através do qual se coloca o NaOH no balão volumétrico; 9. Encher o balão de água até meio; 10. Depois de tapar o balão volumétrico, agitar para que o NaOH seja dissolvido e a solução fique incolor. 11. Fazer a aferição, juntando água destilada, e homogeneizar a solução. C. Preparação do Cobre metálico (Cu (s)): 12. Cortar um fio de cobre; 13. Se o fio não estiver limpo e brilhante, mergulhá-lo numa solução de ácido clorídrico com uma pinça, lavá-lo com álcool e secá-lo com papel de filtro; 14. Pesar a amostra de cobre, até ao centigrama e registar; D. De Cu (s) a Cu(NO3)2 (aq): 15. Na hotte, num balão volumétrico, e com o auxílio de uma pipeta e uma pompete, adicionar 10 ml de ácido nítrico ao fio de cobre; 16. Agitar com cuidado até o cobre se dissolver por completo; 17. Observar e registar alterações; 18. Aferir, adicionando água destilada, até perfazer os 100 ml. E. De Cu(NO3)2 (aq) a Cu(OH)2 (s): 19. Com o auxílio de uma proveta adicionar 50 ml de solução de hidróxido de sódio; 20. Agitar sempre com uma vareta de vidro 21. Registar as alterações; F. De Cu(OH)2 (s) a CuO (s): 22. Aquecer a solução quase até à ebulição;
  7. 7. P á g i n a | 7 23. Agitar sempre para uniformizar o aquecimento; 24. Assim que a reacção esteja completa, retirar a solução da placa de aquecimento; 25. Continuar a agitar durante 2 a 3 minutos; 26. Deixar repousar; 27. Decantar cuidadosamente o líquido, para que não se perca óxido de cobre; 28. Adicionar 150 ml de água destilada; 29. Agitar e decantar novamente. G. De CuO (s) a CuSO4 (s): 30. Com uma pipeta retira-se 15 ml de H2SO4 (Ácido sulfúrico) preparado anteriormente; 31. Agitar sempre; 32. Registar as alterações. H. De CuSO4 (s) a Cu (s): 33. Na hotte, adicionar, de uma só vez, 1,41g de zinco em pó; 34. Agitar até que o liquido fique incolor; 35. Registar as alterações; 36. Quando a libertação de gás for muito intensa, decantar o liquido sobrenadante e despejar num recipiente apropriado; 37. Se ainda houver zinco por reagir, adicionar 10 ml de solução de ácido clorídrico, e aquecer ligeiramente; 38. Lavar com cerca de 10 ml de água desionizada, deixar repousar e decantar o líquido. 39. Repetir o último procedimento pelo menos mais duas vezes; 40. Pesar o vidro de relógio; 41. Transferir o cobre, com a ajuda de uma pipeta de Pasteur, para o vidro de relógio; 42. Fazer uma lavagem com acetona; 43. Retirar o líquido em excesso e colocar na estufa; 44. Pesar o vidro de relógio com o cobre; 45. Calcular o rendimento.
  8. 8. P á g i n a | 8 Cálculos I. Preparação do Ácido Sulfúrico (H2SO4) diluído: Solução inicial: ‫ܥ‬௜ ൌ 18,4 ݉‫݉݀/݈݋‬ଷ Solução pretendida: ‫ܥ‬௙ ൌ 6 ݉‫݉݀/݈݋‬ଷ e ܸ௙ ൌ 50ܿ݉ଷ ൌ 0,50݀݉ଷ ‫ܥ‬௜ ൈ ܸ௜ ൌ ‫ܥ‬௙ ൈ ܸ௙ 18,4 ൈ ܸ௜ ൌ 6 ൈ 0,05 ֞ ֞ ܸ௜ ൌ 0,016 ‫ܮ‬ ܸ௜ ൌ 0,016 ‫ܮ‬ ൌ 16 ݉‫ܮ‬ II. Preparação da solução de Hidróxido de Sódio (NaOH): Solução pretendida: ‫ܥ‬ ൌ 3݉‫݉݀/݈݋‬ଷ e ܸ ൌ 100ܿ݉ଷ ൌ 0,100݀݉ଷ ‫ܥ‬ ൌ ݊ ܸ 3 ൌ ݊ 0,1 ֞ ݊ ൌ 0,3 ݉‫݈݋‬ ‫ܯ‬ሺܱܰܽ‫ܪ‬ሻ ൌ 23 ൅ 16 ൅ 1 ൌ 40 ݃/݉‫݈݋‬ ݊ ൌ ݉ ‫ܯ‬ 0,3 ൌ ݉ 0,4 ֞ ݉ ൌ 12 ݃ III. Cálculo do rendimento: ߤ ൌ ݉ܽ‫ܽݏݏ‬௢௕௧௜ௗ௔ ݉ܽ‫ܽݏݏ‬௧௘ó௥௜௖௔ ൈ 100 ߤ ൌ 0,21 0,34 ൈ 100 ֞ ֞ ߤ ൌ 61,76%
  9. 9. P á g i n a | 9 Conclusão O rendimento obtido foi de 61%, resultado que se pode considerar bastante razoável. Este rendimento pode ser explicado pelas decantações realizadas com o objectivo de remover a solução de hidróxido de sódio. Estas decantações acarretam sempre algumas perdas de produto uma vez que não é possível faze-las com toda a precisão. Um processo menos grosseiro, como uma filtração, garantiria um maior rendimento. Ao longo deste trabalho laboratorial foi necessário tomar algumas precauções: Ambas as soluções preparadas (a solução de H2SO4 e a de NaOH) reagem exotérmicamente com a água, aquecendo. De modo a garantir que o volume aferido é o correcto, a aferição deverá ser feita apenas quando a solução já se encontra à temperatura ambiente (já que a massa volúmica é diferente a diferentes temperaturas). A solução concentrada deve ser colocada num balão volumétrico que contenha já alguma água, já que a reacção ácido-base é um pouco turbulenta. Desse modo começa-se a diluição com uma concentração mais baixa do que se se juntasse a água posteriormente, o que garante que a reação é menos violenta. Se o fio de cobre a usar não se encontrar brilhante (estiver oxidado) é necessário mergulha-lo numa solução de HCl e de seguida passá-lo por água. Tal como diz no passo 41 o cobre é previamente lavado com acetona porque esta é solúvel em água e evapora-se muito mais facilmente (p.e. 56,1 ºC), garantindo assim uma secagem mais rápida. Verificou-se ao longo do procedimento mudanças de cor nas soluções, consequências da reacções ocorridas. Assim quando se oxidou o cobre com ácido nítrico verificou-se uma mudança da cor para um tom verde libertando-se um gás (ܱܰଶሻ, quando o cobre oxidou totalmente a solução tomou uma cor azul. Quando essa solução foi aquecida, formando-se um precipitado de oxido de cobre (de cor negra), o liquido sobrenadante era incolor. Ao adicionar-se o acido sulfúrico ao precipitado, o cobre dissolveu-se novamente, e a solução assumiu uma cor, de novo, azul cobalto. O liquido sobrenadante resultante da reacção com o zinco, tinha já uma cor acastanhada.
  10. 10. P á g i n a | 10 Bibliografia Livros: • Maria da Conceição Dantas; Marta Duarte Ramalho, (2005). Caderno de actividades laboratoriais, Jogo de Particulas Quimica 12º, Lisboa. (Livro)

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