O Ciclo do Cobre - Actividade Experimental Material e Reagentes Material y
Gobelé 40ml
y
Erlenmeyer de 250cm3 c/rolha
y
Pipetas Pasteur
y
Pipetas conta-gotas
y
Placa de aquecimento
y
Vareta de vidro
y
Vidro de relógio
y
Espátula
y
Pipeta graduada 5 cm3
y
Pompete
y
Pinça Bico de Pato
Reagentes
Água desionizada
Álcool etílico
HCl 3 mol dm3
HNO3 concentrado HNO
H2SO4 6 mol dm3
aOH 2 mol dm3 NaOH
Fio
Zinco
Acetona
de cobre em pó
Procedimento O procedimento utilizado está de acordo com o procedimento que se encontra na ficha da actividade experimental cedida pela professora, apenas c om 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 j uda 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
Reacção C
Formou
um precipitado azul
um precipitado preto em pó
O sólido dissolveu-se e voltou á cor inicial da
Reacção D
solução, cor azul. Formou
Reacção E
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
= ??
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:
= . massa real
. x 100
massa teórica
= . 0,049 . x 100 ó
= 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 p onto 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.
