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O Ciclo do Cobre - Actividade Experimental

Material e Reagentes

Material

Gobelé 40ml

Erlenmeyer de 250cm3 c/rolha

Pipetas Pasteur

Pipetas conta-gotas

Placa de aquecimento

Vareta de vidro

Vidro de relógio

Espátula

Pipeta graduada 5 cm3

Pompete

Pinça Bico de Pato



Reagentes



Água desionizada

Álcool etílico

HCl3 mol dm3

HNO3 concentrado

H2SO4 6 mol dm3

NaOH 2 mol dm3

Fio de cobre

Zinco em pó

Acetona
Procedimento

O procedimento utilizado está de acordo com o procedimento que se encontra na ficha da
actividade experimental cedida pela professora, apenas com as seguintes modificações:



    No ponto 5 não foi utilizado um tubo de ensaio mas sim um gobelé de 40ml em vez de um
tubo de ensaio;



   No ponto 11 a solução não foi decantada, mas o líquido sobrenadante foi retirado com a
ajuda de uma pipeta pasteur;



    No ponto 13 em primeiro lugar foi retirado o líquido com a juda de uma pipeta pasteur, e
depois de lavá-lo outra vez, foi filtrado.

Segurança

Ácido Clorídrico (HCL)

Provoca queimaduras

Irritante para as vias respiratórias

Guardar fora do alcance das crianças

Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e consultar um
médico



Ácido nítrico (HNO3)



Provoca queimaduras graves

Guardar fora do alcance das crianças

Não respirar os gases/vapores/fumos/aerossóis

Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e consultar um
médico

Usar vestuário de protecção adequado



Ácido sulfúrico (H2SO4)
Provoca queimaduras graves

Guardar fora do alcance das crianças

Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e consultar um
médico

Nunca adicionar água a este produto



Etanol (CH3CH2OH)



Manter o recipiente bem fechado

Conservar afastado de qualquer chama ou fonte de ignição – não fumar

Facilmente inflamável



Hidróxido de Sódio (NaOH)



Perigo de explosão sob a acção do calor

Provoca queimaduras graves

Guardar fora do alcance das crianças

Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e consultar um
médico

Usar luvas apropriadas

Usar um equipamento de protecção de olhos e cara




 Observações

Reacções

Observações

Reacção B      Formou um precipitado azul
Reacção C      Formou um precipitado preto em pó

Reacção D      O sólido dissolveu-se e voltou á cor inicial da solução, cor azul.

Reacção E     Formou um precipitado preto em pó , em simultâneo uma libertação de gás e
também uma leve efervescência

Equações Químicas

Reacção A (Reacção de Oxidação-Redução)

Cu (s) + 4HNO3 (aq) ------> Cu(NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2 NO2 (g)

Reacção B ( Reacção de Oxidação-Redução)

Cu(NO3)2 (aq) + 2 NaOH (aq) ---------> Cu(OH)2 (s) + 2 NaNO3 (aq)

Reacção C (Reacção de Decomposição)

Cu(OH)2 (s) ---------> CuO (s) + H2O (l) (por aquecimento)

Reacção D (Reacção de Substituição)

CuO (s) + H2SO4 (aq) -----> CuSO4 (aq) + H2O (l)

Reacção E (Reacção de Oxidação-Redução)

CuSO4 (aq) + Zn (s) ------> Cu (s) + Zn SO4 (s)

Cálculos

Dados:

mproduto = ?

mpapel de filtro + produto = 0,269 g

mpapel de filtro = 0,220 g

mteórica = 0,138 g

η = ??

Cálculo da massa real de produto (cobre) obtida:

mproduto = mpapel de filtro + produto – mpapel de filtro

mproduto = 0,269 – 0,220 ó mproduto = 0,049 g

Cálculo do rendimento da reacção:

η = . massa real . x 100

     massa teórica
η = . 0,049 . x 100 ó η = 35,5 %

     0,138



 Conclusão/ Crítica

A actividade experimental designa-se de ciclo do cobre, uma vez que o conjunto de reacções
realizadas tem como reagente inicial e produto final, o cobre. Assim diz-se que é um processo
de reciclagem do cobre.

Esta actividade esperimental envolve diversas reacções, com diversos reagentes e com
diversas observações que diferem de reacção para reacção. Algumas delas envolvem
reagentes com alguma toxicidade, e durante a reacção desses mesmos reagentes libertam-se
alguns vapores tóxicos para o ser humano e para o ambiente, e a fim de evitar essa
contaminação, alguns passos do trabalho são realizados na hotte, mais precisamente a
realização da reacção A, em que se libertava NO2, que é um vapor tóxico. Já no passo 11, na
reacção E, houve a libertação de H2 (hidrogénio), mas não foi necessário realizá-la na hotte,
uma vez que esse gás não é tóxico.

No inicio da actividade experimental, é necessário um fio de cobre, para dar inicio ao ciclo do
cobre, em que este fio tem de estar “limpo e brilhante”, a fim de evitar a presença de
impurezas, e também de evitar reacções paralelas, tudo isto para aumentar o rendimento da
reacção e o sucesso da actividade experimental.

Ao longo de todo o ciclo, nas reacções provocadas, vão se obter diversos produtos de reacção,
grande parte deles líquidos que terão de ser retirados, a fim de evitar a sua reacção com
outros reagentes, ou devido à sua toxicidade, designando-se por líquido sobrenadante. Na
reacção C, o líquido sobrenadante retirado foi a água(H2O); na reacção D, não se retirou o
líquido sobrenadante para que na reacção E ele pudesse passar a hidrogénio(H2)( através da
reacção do zinco com o ácido clorídrico: Zn (s) + HCl (aq) àZnCl (aq) + H2 (g)) e libertar-se, e
assim se detectar quando a reacção estivesse acabada; na reacção E retirou-se o sulfato de
zinco(ZnSO4), e colocou-se num recipiente adequado, uma vez que era tóxico.

No final da actividade experimental obtêm-se cobre de novo, ou seja, volta-se ao ponto de
partida. Para provar que se trata de cobre, é necessário determinar o ponto de fusão da
substância obtida e comparar esse valor com o valor do ponto de fusão do cobre que se
encontra tabelado.

O ciclo do cobre é um conjunto de reacções, todas elas de diferentes características e assim
com diferente classificação. A a reacção D é uma reacção de substituição, em que há uma
troca nos elementos dos reagentes, entre si. A reacção A, reacção B e a reacção E são reacções
de oxidação-redução, em que há uma variação dos números de oxidação dos elementos que
constituem os reagentes. Por fim a reacção D é uma reacção de decomposição por
aquecimento, em que um só reagente dá origem a dois produtos de reacção diferentes, por
acção do calor. Com a diversidade de reacções é possível passar por diversos produtos e
reagentes e voltar de novo ao cobre.

Esta actividade e seus resultados não fogem à regra nunca se atingindo o rendimento de 100%.
Isto deve-se à não existência de reacções perfeitas, ou seja, em que todos os reagentes reajam
e em que nunca haja perda dos mesmos.

O rendimento por nós obtido foi de 35,5%. Este valor relativamente baixo deve-se à perda de
reagentes e produtos de reacção, por aderência ao materiais de trabalho; por possíveis erros
de paralaxe; erros de medição; por derrame de reagentes ou evaporação dos mesmos; o zinco
na reacção E não reagiu totalmente, ficando sulfato de cobre e zinco por reagir, formando-se
assim menos cobre; e por fim por perda de cobre na secagem do mesmo. Todos estes factores
contribuem para um baixo rendimento e uma não obtenção da quantidade inicial de cobre.

Como já havia sido referido antes, o ciclo do cobre é um processo de reciclagem, tal como
muitos outros processos de reciclagem de metais. Mas também tem os seus inconvenientes,
tais como a libertação de vapores tóxicos para o ambiente(vapores mutilantes) e a formação
de alguns produtos tóxicos, tais como o sulfato de zinco(ZnSO4), que posteriormente vão
prejudicar o ambiente. Outros metais também reciclados são o ferro, o aço, e o alumínio.

Hoje em dia a reciclagem é um processo muito importante para todos nós, e sobretudo para o
nosso ambiente e planeta. A reciclagem vai permitir a preservação do nosso ambiente e a não
poluição do mesmo, trazendo diversas vantagens aos ser humano e aos outros seres vivos.
Esta apresenta custos um pouco elevados, mas um grande rendimento, uma vez que não é
necessário fazer uma nova colheita de materiais e matéria-prima, mas sim aproveitar os já
existentes, e através de processos físicos e químicos, voltar a criar os materiais desejados.




N Bibliografia




§    DANTAS, M. , RAMALHO, M., Jogo de Partículas, Texto Editores, 2005.
§   DANTAS, M. , RAMALHO, M., Jogo de Partículas, Texto Editores, 2004.



§    DANTAS, M. , RAMALHO, M.,Caderno de Actividades Laboratoriais - Jogo de Partículas,
Texto Editores, 2005.



§   Caderno diário

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O ciclo do cobre

  • 1. O Ciclo do Cobre - Actividade Experimental Material e Reagentes Material Gobelé 40ml Erlenmeyer de 250cm3 c/rolha Pipetas Pasteur Pipetas conta-gotas Placa de aquecimento Vareta de vidro Vidro de relógio Espátula Pipeta graduada 5 cm3 Pompete Pinça Bico de Pato Reagentes Água desionizada Álcool etílico HCl3 mol dm3 HNO3 concentrado H2SO4 6 mol dm3 NaOH 2 mol dm3 Fio de cobre Zinco em pó Acetona
  • 2. Procedimento O procedimento utilizado está de acordo com o procedimento que se encontra na ficha da actividade experimental cedida pela professora, apenas com as seguintes modificações: No ponto 5 não foi utilizado um tubo de ensaio mas sim um gobelé de 40ml em vez de um tubo de ensaio; No ponto 11 a solução não foi decantada, mas o líquido sobrenadante foi retirado com a ajuda de uma pipeta pasteur; No ponto 13 em primeiro lugar foi retirado o líquido com a juda de uma pipeta pasteur, e depois de lavá-lo outra vez, foi filtrado. Segurança Ácido Clorídrico (HCL) Provoca queimaduras Irritante para as vias respiratórias Guardar fora do alcance das crianças Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e consultar um médico Ácido nítrico (HNO3) Provoca queimaduras graves Guardar fora do alcance das crianças Não respirar os gases/vapores/fumos/aerossóis Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e consultar um médico Usar vestuário de protecção adequado Ácido sulfúrico (H2SO4)
  • 3. Provoca queimaduras graves Guardar fora do alcance das crianças Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e consultar um médico Nunca adicionar água a este produto Etanol (CH3CH2OH) Manter o recipiente bem fechado Conservar afastado de qualquer chama ou fonte de ignição – não fumar Facilmente inflamável Hidróxido de Sódio (NaOH) Perigo de explosão sob a acção do calor Provoca queimaduras graves Guardar fora do alcance das crianças Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e consultar um médico Usar luvas apropriadas Usar um equipamento de protecção de olhos e cara Observações Reacções Observações Reacção B Formou um precipitado azul
  • 4. Reacção C Formou um precipitado preto em pó Reacção D O sólido dissolveu-se e voltou á cor inicial da solução, cor azul. Reacção E Formou um precipitado preto em pó , em simultâneo uma libertação de gás e também uma leve efervescência Equações Químicas Reacção A (Reacção de Oxidação-Redução) Cu (s) + 4HNO3 (aq) ------> Cu(NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2 NO2 (g) Reacção B ( Reacção de Oxidação-Redução) Cu(NO3)2 (aq) + 2 NaOH (aq) ---------> Cu(OH)2 (s) + 2 NaNO3 (aq) Reacção C (Reacção de Decomposição) Cu(OH)2 (s) ---------> CuO (s) + H2O (l) (por aquecimento) Reacção D (Reacção de Substituição) CuO (s) + H2SO4 (aq) -----> CuSO4 (aq) + H2O (l) Reacção E (Reacção de Oxidação-Redução) CuSO4 (aq) + Zn (s) ------> Cu (s) + Zn SO4 (s) Cálculos Dados: mproduto = ? mpapel de filtro + produto = 0,269 g mpapel de filtro = 0,220 g mteórica = 0,138 g η = ?? Cálculo da massa real de produto (cobre) obtida: mproduto = mpapel de filtro + produto – mpapel de filtro mproduto = 0,269 – 0,220 ó mproduto = 0,049 g Cálculo do rendimento da reacção: η = . massa real . x 100 massa teórica
  • 5. η = . 0,049 . x 100 ó η = 35,5 % 0,138 Conclusão/ Crítica A actividade experimental designa-se de ciclo do cobre, uma vez que o conjunto de reacções realizadas tem como reagente inicial e produto final, o cobre. Assim diz-se que é um processo de reciclagem do cobre. Esta actividade esperimental envolve diversas reacções, com diversos reagentes e com diversas observações que diferem de reacção para reacção. Algumas delas envolvem reagentes com alguma toxicidade, e durante a reacção desses mesmos reagentes libertam-se alguns vapores tóxicos para o ser humano e para o ambiente, e a fim de evitar essa contaminação, alguns passos do trabalho são realizados na hotte, mais precisamente a realização da reacção A, em que se libertava NO2, que é um vapor tóxico. Já no passo 11, na reacção E, houve a libertação de H2 (hidrogénio), mas não foi necessário realizá-la na hotte, uma vez que esse gás não é tóxico. No inicio da actividade experimental, é necessário um fio de cobre, para dar inicio ao ciclo do cobre, em que este fio tem de estar “limpo e brilhante”, a fim de evitar a presença de impurezas, e também de evitar reacções paralelas, tudo isto para aumentar o rendimento da reacção e o sucesso da actividade experimental. Ao longo de todo o ciclo, nas reacções provocadas, vão se obter diversos produtos de reacção, grande parte deles líquidos que terão de ser retirados, a fim de evitar a sua reacção com outros reagentes, ou devido à sua toxicidade, designando-se por líquido sobrenadante. Na reacção C, o líquido sobrenadante retirado foi a água(H2O); na reacção D, não se retirou o líquido sobrenadante para que na reacção E ele pudesse passar a hidrogénio(H2)( através da reacção do zinco com o ácido clorídrico: Zn (s) + HCl (aq) àZnCl (aq) + H2 (g)) e libertar-se, e assim se detectar quando a reacção estivesse acabada; na reacção E retirou-se o sulfato de zinco(ZnSO4), e colocou-se num recipiente adequado, uma vez que era tóxico. No final da actividade experimental obtêm-se cobre de novo, ou seja, volta-se ao ponto de partida. Para provar que se trata de cobre, é necessário determinar o ponto de fusão da substância obtida e comparar esse valor com o valor do ponto de fusão do cobre que se encontra tabelado. O ciclo do cobre é um conjunto de reacções, todas elas de diferentes características e assim com diferente classificação. A a reacção D é uma reacção de substituição, em que há uma troca nos elementos dos reagentes, entre si. A reacção A, reacção B e a reacção E são reacções de oxidação-redução, em que há uma variação dos números de oxidação dos elementos que constituem os reagentes. Por fim a reacção D é uma reacção de decomposição por aquecimento, em que um só reagente dá origem a dois produtos de reacção diferentes, por
  • 6. acção do calor. Com a diversidade de reacções é possível passar por diversos produtos e reagentes e voltar de novo ao cobre. Esta actividade e seus resultados não fogem à regra nunca se atingindo o rendimento de 100%. Isto deve-se à não existência de reacções perfeitas, ou seja, em que todos os reagentes reajam e em que nunca haja perda dos mesmos. O rendimento por nós obtido foi de 35,5%. Este valor relativamente baixo deve-se à perda de reagentes e produtos de reacção, por aderência ao materiais de trabalho; por possíveis erros de paralaxe; erros de medição; por derrame de reagentes ou evaporação dos mesmos; o zinco na reacção E não reagiu totalmente, ficando sulfato de cobre e zinco por reagir, formando-se assim menos cobre; e por fim por perda de cobre na secagem do mesmo. Todos estes factores contribuem para um baixo rendimento e uma não obtenção da quantidade inicial de cobre. Como já havia sido referido antes, o ciclo do cobre é um processo de reciclagem, tal como muitos outros processos de reciclagem de metais. Mas também tem os seus inconvenientes, tais como a libertação de vapores tóxicos para o ambiente(vapores mutilantes) e a formação de alguns produtos tóxicos, tais como o sulfato de zinco(ZnSO4), que posteriormente vão prejudicar o ambiente. Outros metais também reciclados são o ferro, o aço, e o alumínio. Hoje em dia a reciclagem é um processo muito importante para todos nós, e sobretudo para o nosso ambiente e planeta. A reciclagem vai permitir a preservação do nosso ambiente e a não poluição do mesmo, trazendo diversas vantagens aos ser humano e aos outros seres vivos. Esta apresenta custos um pouco elevados, mas um grande rendimento, uma vez que não é necessário fazer uma nova colheita de materiais e matéria-prima, mas sim aproveitar os já existentes, e através de processos físicos e químicos, voltar a criar os materiais desejados. N Bibliografia § DANTAS, M. , RAMALHO, M., Jogo de Partículas, Texto Editores, 2005.
  • 7. § DANTAS, M. , RAMALHO, M., Jogo de Partículas, Texto Editores, 2004. § DANTAS, M. , RAMALHO, M.,Caderno de Actividades Laboratoriais - Jogo de Partículas, Texto Editores, 2005. § Caderno diário