Cobreação

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CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA
ETEC IRMÃ AGOSTINA
ENSINO MÉDIO INTEGRADO AO TÉCNICO EM QUÍMICA
COBREAÇÃO
FELIPE RODRIGUÊS
KELLY SILVA
NICOLE SOARES
RAYLA AMANNI
SÃO PAULO
2015
INTRODUÇÃO: O QUE É COBREAÇÃO?
A cobreação é um tipo de eletrodeposição (ou galvanoplastia), onde metais como prata, níquel, cromo, ouro e cobre são aplicados em finas camadas sobre objetos que não são tão resistentes a reações com agentes corrosivos presentes na atmosfera, como o oxigênio, os sais e a umidade.
Enquanto o custo do ferro é baixo, custo dos metais mais resistentes à corrosão do que ele era muito alto. Assim sendo, a solução encontrada pela indústria foi a confecção de peças com materiais mais baratos (como o ferro e, recentemente, o plástico), mas revestidas com finas camadas de metais mais resistentes à corrosão.
O PROCESSO DE ELETRODEPOSIÇÃO DO COBRE
A eletrodeposição é realizada através da eletrólise, que é definida como o processo químico provocado por corrente elétrica. Ela começou a ser usada a partir da constatação de que substâncias iônicas possuem a capacidade de conduzir corrente elétrica quando estão em soluções aquosas. A eletrólise é um processo que se baseia na descarga de íons, onde ocorre uma perda de carga por parte de cátions e ânions. 
As reações na eletrólise não são espontâneas, é preciso fornecer energia elétrica para que os elétrons sejam depositados. A peça a ser recoberta é ligada ao polo negativo de uma bateria, tornando-se o cátodo do processo, pois atrairá os cátions da solução. Um eletrodo de cobre é ligado ao polo positivo da bateria, tornando-se ânodo. A cobreação é realizada em uma solução de CuSO4. Durante o processo ocorrem as seguintes reações:
Dissociação: CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42-(aq)
Ionização da água: 2H2O(l) → H+(aq) + OH-(aq)
No cátodo: Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
No ânodo: 2OH-(aq) → H2O(l) + ½ O2(g) + 2e- 
Reação global: CuSO4(aq) + H2O(l) → 2H+(aq) + SO2-4(aq) + Cu(s) + ½O2(g)
A oxidação do cobre no ânodo fornece os elétrons necessários para a redução do mesmo cobre sobre a superfície do cátodo, que seria a peça a ser protegida. O sucesso do processo reside na geração de condições que propiciem aderência do metal reduzido sobre a superfície da peça metálica a ser protegida.
A transferência de elétrons de átomos da peça (de ferro, por exemplo) para átomos de cobre leva à formação de cobre metálico e descoloração da solução de sulfato de cobre. Se esse sistema metal-solução estiver ligado a um sistema com um voltímetro, pode-se determinar a massa de cobre depositada.
Os íons presentes na solução são: SO42-, Cu2+ e os devidos ao processo de auto-ionização da água (H+ e OH-). As reações concorrentes no ânodo e no cátodo seriam as da participação da própria água no processo, que não ocorrem por serem desfavoráveis em relação às reações que o Cu0 e Cu2+ podem realizar.
APLICAÇÕES 
A cobreação pode possuir uma aplicação decorativa ou funcional do metal sobre uma superfície plástica, que traz benefícios técnicos e estéticos. A eletrodeposição do cobre aumenta a resistência à corrosão em peças de automóveis, por exemplo. Este tipo de metalização tem a vantagem de produzir peças com pesos menores que as peças metálicas. A metalização em plásticos é usada em peças sanitárias que requerem camadas de alta duração e resistentes à água e à umidade, em geladeiras, máquinas de lavar, eletrodomésticos e em peças de acabamento para a indústria automobilística, como grades frontais e frisos externos dos veículos. Equipamentos eletrônicos também usam este tipo de acabamento. 
Como em outras áreas da indústria, a nanotecnologia já começa a ser utilizada no setor de revestimento de superfícies. Partículas hidrofóbicas já estão sendo utilizadas no Japão nos banhos metálicos e nas tintas para evitar que a água se acumule nas superfícies. Esta tecnologia é usada na produção de peças para geladeiras, máquinas de lavar e fogões. A nanotecnologia também pode criar substitutos para substâncias perigosas usadas nos processos tradicionais da galvanoplastia, como o cromo hexavalente e os pigmentos anticorrosivos usados em pintura. Outra aplicação da nanotecnologia neste setor envolve produtos com maior resistência à corrosão ou maior condutividade elétrica, por exemplo.
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA
A corrosão é um fenômeno natural que ataca estruturas de metal e suas ligas. Pode-se dizer que ela é a maneira que a natureza tem de fazer com que os metais voltem à forma e seus minérios, que são sais ou óxidos. Porém, a corrosão de estruturas metálicas tem um enorme custo econômico. Estima-se que a substituição de peças e objetos corroídos custe anualmente ao mundo bilhões de dólares.
Portanto, era necessário encontrar uma solução para tentar frear ou evitar esse efeito natural sobre os produtos que não têm resistência à corrosão. Apesar de o custo do material-base usado na confecção da peça ser baixo, o custo dos metais resistentes era muito alto, o que não compensaria usá-los na substituição e encareceria ainda mais o produto em relação a uma eventual corrosão em que ele poderia ser submetido. Assim sendo, a solução encontrada foi a eletrodeposição, que se tornou um importante artifício quando se fala em economia e manutenção.
CONCLUSÃO
A fim de criar uma proteção contra a corrosão e, de quebra, uma aparência diferenciada para determinada peça, a cobreação se faz extremamente útil e realiza muito bem o seu papel, atingindo às expectativas.
Além de ser um procedimento muito fácil e rápido, a eletrodeposição do cobre utiliza técnicas e materiais muito simples e não requer muita elaboração na prática. Tendo-se uma bateria, um pouco de sulfato de cobre e um fio de cobre, além da peça a ser revestida, consegue-se tranquilamente fazer o experimento e obter o resultado com praticidade.
Entretanto, no processo de cobreação obtém-se, como resultante das etapas de lavagem final, um efluente líquido contendo elevados teores do metal. O descarte dos efluentes resultantes desses processos pode ocasionar impacto ambiental e não deve ultrapassar 2 mg/L, de acordo com o Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA. Além do impacto ambiental causado pelo descarte em efluentes, o cobre é um metal de alto valor e pode ser recuperado e reutilizado.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
SANTOS, Wildson Luiz Pereira dos; MÓL, Gerson de Souza. Química Cidadã: volume 3, Ensino Médio. 2ª edição. São Paulo: AJS, 2013.
NeoAtiva: Portal de cultura, informação e tecnologia. Galvanização e anodização. Disponível em: <http://neoativa.com/blog/?p=253>. Acesso em: 08/05/15.
SOUZA, Líria Alves de. Aplicação da Eletrólise. Disponível em: <http://www.mundoeducacao.com/quimica/aplicacao-eletrolise.htm>. Acesso em: 08/05/15.
FOGAÇA, Jennifer. Cobreação. Disponível em: <http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/cobreacao.htm>. Acesso em: 08/05/15.
CUNHA, Osmar Ailton Alves da; RAMOS, Renato Giani. Recuperação de Níquel, Cobre e Reuso de Águas em Processos Galvânicos com Usos de Resinas de Troca Iônica e Membranas de Osmose Reversa. Disponível em: <www.abts.org.br/biblioteca-anais-ebrats-download.asp?arquivo=24.pdf>. Acesso em: 10/05/15.