5 Reduction of CuSO4 solution by zinc metal strip

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Redução de solução de CuSO4 por tira metálica de zinco
Diullio P. 1, Gustavo G. de Sousa2, Lucas G. Corrêa3 
Universidade Estadual de Goiás, Campos Henrique, BR 153, Km 97 – CEP: 75001-970, Anápolis – GO
1diullio@hotmail.com, 2gustavo.vps@hotmail.com, 3lucasgomes7.correa@hotmail.com 
Palavras Chave: Reação, Oxidação, Redução.
Química Industrial: Química Inorgânica Experimental 1 – 2015/1
Química Inorgânica Experimental 1 – 2015/1
Introdução
As reações redox são as reações de transferência de elétrons. Esta transferência se produz entre um conjunto de espécies químicas, um oxidante e um redutor. A espécie ou substância que ganha elétrons é chamada agente oxidante, e aquela que perde elétrons, agente redutor. Elétrons sempre são transferidos do agente redutor para o oxidante, portanto, uma oxidação vem sempre acompanhada de uma redução. (RUSSEL)
O acontecimento de reações deve-se a fatores termodinâmicos e cinéticos. 
Quanto à termodinâmica, o acontecimento de uma reação é favorecido com o aumento da entropia e a diminuição da energia.
Já os fatores cinéticos interferem na velocidade das reações e os fatores que a influência como concentração dos reagentes, superfície de contato, temperatura e calisadores/inibidores. (UFPE)
Para que uma reação ocorra é necessário que antes, os reagentes superem uma certa barreira de energia, e quanto maior for essa barreira mais difícil será a reação ocorrer e mais lenta ela será. Dessa forma, uma reação termodinamicamente favorável pode ocorrer de forma extremamente lenta ou acabar nem sendo observada em um intervalo de tempo consideravelmente grande; então se diz que a reação é cineticamente desfavorável. (USP)
Parte Experimental
Foi dissolvido 0,25g de CuSO4.7H2O (Sulfato de Cobre Heptahidratado) em 15mL de água em um Becker. Pesamos uma placa e zinco e a imergimos na solução e foi deixado em aquecimento por volta de 10 minutos. Após o aquecimento a placa foi secada e pesada. Por último a barra metálica foi colocada uma solução de HNO3 (Ácido Nítrico).
Resultados e Discussão
No procedimento foi substituído o CuSO4.5H2O (Sulfato de Cobre Pentahidratado) pelo CuSO4.7H2O, o que não resultou em alteração no procedimento pelo fato de que ao se dissolver o composto em H2O posteriormente obtêm-se apenas sulfato em meio aquoso pois as moléculas de agua saem do seu reticulo cristalino. 
Durante o aquecimento nota-se mudança na coloração para preta e posteriormente o surgimento de um alaranjado, observando-se a oxidação do zinco passando para a solução e a redução do cobre passando para a barra metálica.
 CuSO4 (aq) + Zn (s) Cu (s) + ZnSO4 (aq) E0 = 1,10v
A reação ocorre de forma espontânea, o aquecimento foi usado apenas como uma forma de acelerar o processo.
Após o aquecimento observa-se uma redução na massa da placa metálica.
Ao colocar a placa metálica na solução contendo HNO3 ocorre 3 transformações:
Cu0 Cu2+ + 2e- E0 = 0,34v
A coloração fica esverdeada e ocorre liberação de gás que se difundi em meio aquoso. O Cu não reagiu totalmente sendo não favorável a reação.
Zn0 Zn2+ + 2e- E0 = 0,76v
A reação é totalmente favorável pois o zinco pode reagir tanto com um ácido fraco como um forte, além disso a cor tornou-se marrom e observou o surgimento de uma leve nevoa.
Fe0 Fe2+ + 2e- E0 = 0,04v
O ferro reagiu com o ácido e formou se uma nevoa mais acentuada, observando uma maior efervescência da solução e uma cor marrom escuro.
Conclusões
No procedimento foram usados conceitos de reações redox, além de conceitos de cinética e termodinâmica.
A redução de massa observada na placa ocorre devido a diferença de massas molares do Zn e Fe, pois o Zn que é oxidado passa para a solução obtendo-se sulfato de zinco, e o cobre que é reduzido passa para a barra metálica indo para o estado solido.
Não se pode considerar o aquecimento um catalizador pois um catalizador é recuperado no final de uma reação, apenas pode-se afirmar que a reação é termodinamicamente favorável.
Quando imergida a placa na solução de HNO3, ocorre a oxidação cobre, zinco e ferro presentes na placa metálica.
Referências 
RUSSEL, John B., Química Geral I. Ed. 2. Volume 1. São Paulo: Pearson Makron Books, 1994.
https://www.ufpe.br/cap/images/quimica/katiaaquino/2anos/aulas/cineticaquimica.pdf. Acesso em 05/07/2015.
http://www.lce.esalq.usp.br/arquimedes/Atividade10.pdf. Acesso em 05/07/2015.
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