Relatório - Eletrogravimetria

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<p>Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia - IFBA</p><p>Departamento Acadêmico de Química - DAQ</p><p>Coordenação do Curso Técnico de Química - Integrado</p><p>Disciplina: Análise Instrumental I - Prática</p><p>Docente: Elecy Moreno</p><p>Turma: 8832 - G2</p><p>MINE RELATÓRIO</p><p>Determinação de cobre em latão por eletrogravimetria</p><p>Esther Ferreira dos Santos</p><p>Jessy Júlia dos Santos Araújo</p><p>Salvador – Ba</p><p>Setembro, 2024</p><p>Instituto federal de educação, ciência e tecnologia da Bahia - IFBA</p><p>Coordenação do curso de química</p><p>Departamento acadêmico de Química - DAQ</p><p>Docente: Elecy Moreno</p><p>Disciplina: Análise instrumental I - Prática</p><p>Equipe técnica: Esther Ferreira dos Santos e Jessy Júlia dos Santos Araújo.</p><p>Determinação de cobre em latão por eletrogravimetria</p><p>Relatório apresentado por Esther</p><p>Ferreira dos Santos e Jessy Júlia dos</p><p>Santos Araújo, discentes do Curso</p><p>Técnico Integrado em Química do</p><p>Instituto Federal de Educação, Ciência</p><p>da Bahia (IFBA), da turma 8832, com</p><p>finalidade de integrar a nota da Terceira</p><p>Unidade através da presente avaliação</p><p>Salvador – Bahia, Setembro de 2024.</p><p>Salvador - Ba</p><p>Setembro de 2024</p><p>1. RESULTADOS E DISCUSSÃO</p><p>1.1 Dissolução da amostra</p><p>A gravimetria, a técnica utilizada neste trabalho, consiste na análise quantitativa</p><p>simples e precisa, baseada na medida da massa do analito. Embora seja eficaz e considerada</p><p>absoluta, a gravimetria exige que a amostra tenha alta pureza e que o método de separação</p><p>seja eficiente. Esses desafios podem ser minimizados com o uso da eletrogravimetria, que</p><p>permite o controle das reações químicas através da corrente elétrica ou do potencial aplicado.</p><p>Como as reações eletroquímicas são específicas para cada estado de oxidação, a</p><p>eletrogravimetria possibilita a deposições com alta pureza (FINAZZI).</p><p>Portanto, a amostra de latão, uma liga composta principalmente de cobre e zinco, foi</p><p>diluída com o intuito de liberar os íons metálicos, incluindo os íons de cobre (Cu²⁺).</p><p>Utilizou-se ácido nítrico (HNO₃) devido ao seu forte caráter oxidante, capaz de dissolver</p><p>metais como o latão e liberar os íons metálicos na solução.</p><p>Durante o processo, o cobre presente na liga reagiu com o HNO₃, formando nitrato</p><p>de cobre (Cu(NO₃)₂), óxido nítrico (NO) e água. A reação pode ser representada pela seguinte</p><p>equação:</p><p>3Cu(s)+ 8HNO3(aq)→ 3Cu(NO3)2(aq)+ 2NO(g) + H2O(l) (1)</p><p>Simultaneamente, o zinco também reagiu com o HNO₃, resultando na formação de</p><p>nitrato de zinco (Zn(NO₃)₂), dióxido de nitrogênio (NO₂) e água, conforme a equação:</p><p>Zn(s)+ 4HNO3→ Zn(NO3)2(aq)+ 2NO2(g)+2H2O(l) (2)</p><p>Essas reações permitiram a completa dissolução do latão, liberando os metais na</p><p>forma de íons em solução.</p><p>Após digestão da amostra e resfriamento da solução obtida, com o fito de realizar a</p><p>análise eletrogravimétrica, elevou-se o pH do meio a 4 com a adição de 2 gostas de NaOH 6</p><p>mol L. O ajuste do pH evita uma possível deposição de impurezas e permite que apenas o</p><p>cobre seja depositado eletrogravimetricamente. Um pH muito baixo pode acarretar na</p><p>deposição de outros metais, enquanto um pH elevado demais pode provocar a precipitação do</p><p>cobre como hidróxido.</p><p>Em seguida, adicionou-se a solução um eletrólito de suporte, o sulfato de potássio</p><p>(K2SO4). O eletrólito de suporte possibilita o aumento da condutividade da solução e facilita a</p><p>passagem da corrente elétrica durante a eletrodeposição do cobre (FINAZZI), resultando na</p><p>eficiência do processo e garantindo uma deposição uniforme no cátodo.</p><p>O método de estudo necessita da presença de eletrodos, o cátodo e o ânodo. Para tanto,</p><p>preparou-se o eletrodo de latão (cátodo), a fim de garantir uma superfície limpa e reativa, sem</p><p>contaminantes ou óxidos que pudessem interferir na deposição de cobre. No que tange o</p><p>ânodo da reação, o grafite recoberto com dióxido de chumbo seria o ideal, uma vez que seu</p><p>caráter inerte e resistente à corrosão atenua a interferência deste na reação eletroquímica,</p><p>servindo apenas para facilitar a passagem de corrente elétrica no sistema (FINAZZI).</p><p>Entretanto, foi possivel notar que durante a eletrólise, houve desprendimento de matéria do</p><p>eletrodo de grafite, o que remete a falta do recobrimento. Este ocorrido dificultou a</p><p>visualização da alteração de cor da solução.</p><p>O processo foi prosseguido com a agitação constante da solução durante a eletrólise</p><p>para promover uma distribuição uniforme dos íons na solução, evitando a formação de zonas</p><p>de concentração ao redor do cátodo e garantindo uma deposição homogênea de cobre. A</p><p>corrente aplicada foi de 50 mA ajustada com fonte de tensão durante 1 hora. A corrente</p><p>controlada garante uma taxa contínua de deposição de cobre no cátodo. Um tempo</p><p>prolongado de 1 hora, embora o recomendado seja 3 horas, permite que a deposição do cobre</p><p>seja eficaz e controlada.</p><p>1.2. Determinação do cobre em amostra de latão</p><p>Com base na literatura, a quantidade mínima de cobre presente em latão comum é de</p><p>55% (COOPER METAL). Logo, para averiguar a porcentagem de cobre contida na amostra</p><p>de latão digerida, pesou-se 0,3690 g. Ao final do experimento, pôde-se ter a massa de cobre</p><p>dedepositado de acordo com a diferença entre a massa inicial do eletrodo e a massa final, a</p><p>qual equivale a 1,444 g. Quando aplica-se esse valor na expressão %Cu = (massa de cobre</p><p>depositado/massa do latão)*100, obtém-se 39, 13%. Estes dados estão evidentes na Tabela 1 -</p><p>Resultados da análise eletrogravimétrica de cobre em latão.</p><p>Cálculo para encontrar o valor teórico de cobre, segundo os dados experimentais:</p><p>Corrente (i): 0,5 A</p><p>Tempo (t): 3600 s</p><p>Constante de Faraday (F): 96485 C/mol</p><p>Massa molar do cobre (M): 63,546 g/mol</p><p>Q = i . t</p><p>Q = 0,5 . 3600</p><p>Q = 1800 C</p><p>n = Q/n x F</p><p>n = 1800/2 x 96485 = 9,33 x10-3mol</p><p>m = n x M</p><p>m = 9,33x10-3 x 63,546</p><p>m = 0,593g</p><p>È possível notar que o valor experimental está abaixo do esperado, sendo este fato</p><p>assosciado a perda de corrente durante o processo, o que gera a não deposição completa dos</p><p>íons em solução. Na eletrogravimetria, a perda da corrente pode ser causada por uma série de</p><p>fatores que interferem no processo de deposição eletrolítica de íons metálicos na superfície do</p><p>eletrodo. Um dos principais fatores é a diminuição da concentração de íons metálicos na</p><p>solução à medida que a deposição ocorre. Com menos íons disponíveis, a corrente elétrica,</p><p>que depende do fluxo desses íons, tende a diminuir. Esse fenômeno pode ser exacerbado se a</p><p>agitação da solução não for adequada, dificultando o transporte dos íons em direção ao</p><p>eletrodo.</p><p>Tabela 1 - Resultados da análise eletrogravimétrica de cobre em latão</p><p>Material Massa</p><p>Latão 0,3690 g</p><p>Eletrodo de Latão - Inicial 16,2709 g</p><p>Eletrodo de Latão - Final 16,4153 g</p><p>Cobre 0,1444 g</p><p>Percentual de cobre 39%</p><p>Valor teórico de cobre 0, 593 g</p><p>Fonte: elaborado pelos autores</p><p>Outro fator que pode levar à perda de corrente é o aumento da resistência interna da</p><p>célula eletroquímica. Isso pode ocorrer devido ao desgaste ou a contaminação dos eletrodos,</p><p>que podem comprometer a eficiência da transferência de elétrons, tendo como consequência</p><p>uma diminuição da corrente. A temperatura também desempenha um papel crucial, já que</p><p>uma variação pode alterar a cinética das reações eletroquímicas e a mobilidade dos íons na</p><p>solução.</p><p>Ademais, a perda de corrente pode estar interligada a problemas técnicos ou</p><p>operacionais, como falhas no equipamento, conexões elétricas inadequadas ou instabilidade</p><p>na fonte de alimentação. A manutenção inadequada dos instrumentos e a falta de calibração</p><p>podem introduzir variáveis que comprometem a precisão e a estabilidade da corrente elétrica</p><p>durante o experimento. Esses fatores, isoladamente ou em conjunto, podem ter influenciado</p><p>negativamente o processo eletrolítico, acarretando na perda da corrente.</p><p>3. CONCLUSÃO</p><p>No experimento de eletrogravimetria realizado, o objetivo era determinar a</p><p>quantidade de cobre depositada em um eletrodo de latão através de um processo</p><p>eletroquímico. Essa deposição de cobre foi bem-sucedida e quantificável, evidenciando a</p><p>eficácia da</p><p>técnica de eletrogravimetria utilizada. A massa de cobre depositada corresponde</p><p>exatamente à diferença observada entre a massa inicial e a massa final do eletrodo,</p><p>demonstrando que o processo foi conduzido corretamente.</p><p>4. REFERÊNCIAS</p><p>COOPER METAL. Cobre, bronze e latão: conheça essas ligas metálicas e seu papel na</p><p>indústria. São Paulo, 2023. Disponível em:</p><p>https://www.coppermetal.com.br/blog/cobre-bronze-e-latao-ligas-metalicas/. Acesso em: 29</p><p>de ago de 2024.</p><p>FINAZZI, Guilherme Antonio et al. Desenvolvimento De Experimento Didático De</p><p>Eletrogravimetria De Baixo Custo Utilizando Princípios Da Química Verde. Quim. Nova, Vol.</p><p>39, No. 1, 112-117, 2016, 510. https://doi.org/10.5935/0100-4042.20150149</p>