Relatório - Atividade 6 (O ciclo do cobre)

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Universidade Federal de Itajubá 
Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O ciclo do cobre 
 
 
 
 
 
Glenda de Souza Santos 25796 
Lucas Raposo Carvalho 23872 
 
 
 
ITAJUBÁ 
2012 
 
 
Universidade Federal de Itajubá 
Instituto de Ciências Exatas – Departamento de Física e Química 
 
 
 
 
 
Glenda de Souza Santos 25796 
Lucas Raposo Carvalho 23872 
 
 
O ciclo do cobre 
 
Relatório submetido à Prof.ª Márica, como 
requisito parcial para aprovação na disciplina 
de Química Experimental do curso de 
graduação em Química Bacharelado da 
Universidade Federal de Itajubá. 
 
 
 
ITAJUBÁ 
2012 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 4 
2. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................... 5 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................ 7 
4. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 10 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 O ciclo do cobre, como o já dito, são transformações onde o reagente 
inicial e o produto final é o cobre metálico. A transformação deste em seus 
compostos ou de seus compostos em cobre metálico envolve diferentes tipos 
de reações químicas (ácido-base, redox, decomposição e precipitação) e 
procedimentos básicos usados com frequência nos laboratórios de química, 
como, filtração e dissolução de materiais utilizando ácidos fortes manipulados 
na capela. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
 Primeiramente, foi pesada uma quantia de aproximadamente 0,5 g de 
Cobre, quantia transferida para um béquer de 250 mL. Após a transferência, 
adicionou-se 4,0 mL de ácido nítrico (HNO3) concentrado e foi necessário 
esperar a reação acabar. Esta parte do processo foi realizada na capela. 
 Ao béquer usado anteriormente, foram adicionados 100 mL de água 
destilada e em seguida 30,0 mL de hidróxido de sódio (NaOH) de concentração 
3,0 mol/L. 
 Depois de adicionado o hidróxido de sódio, foi orientada a transferência 
do béquer até um agitado magnético com aquecimento devidamente calibrado 
(apenas a função de aquecimento foi usada no experimento), assim como a 
agitação do conteúdo do béquer com um bastão de vidro até que a solução 
mudasse de cor. 
 Enquanto a solução do béquer era aquecida, foi necessário preparar um 
funil analítico usado dois papéis de filtro. Terminada a reação no béquer, 
verificada através da mudança total de cor da solução, o precipitado foi filtrado, 
usando 200 mL de água quente para lavar o béquer durante o processo, de 
modo que a quantidade máxima de resíduo fosse extraída. O filtrado foi 
recolhido em um béquer de 250 mL. 
 Ao sólido recolhido, foram adicionados 15,0 mL de ácido sulfúrico 
(H2SO4) de concentração 6,0 mol/L, adicionando-se imediatamente 2,0 g de 
Zinco. Essa etapa do procedimento foi realizada na capela. 
 Após a decantação do sólido, foi adicionado ao conteúdo do béquer 10,0 
mL de ácido clorídrico (HCl) concentrado, etapa também realizada na capela. 
 Foi necessário o preparo de outro funil analítico usando, porém, apenas 
um papel de filtro. O sólido formado na etapa anterior foi filtrado, e em seguida, 
foi lavado com 10,0 mL de acetona. Essa etapa do procedimento foi realizada 
na capela. 
 O sólido filtrado foi transferido para uma cápsula de porcelana, ainda no 
filtro. O conjunto foi colocado sobre o agitador magnético com aquecimento, 
 
sendo usada somente a função de aquecimento nessa etapa. Após a secagem 
do sólido, este foi retirado do papel de filtro, colocado em um vidro de relógio, e 
pesado. 
 Por fim, foi solicitado o cálculo do rendimento da massa de cobre, 
comparando a massa do metal obtida no final do experimento com a usada 
inicialmente através da seguinte fórmula: 
 • Fórmula 1: Rendimento da massa de cobre final em relação à inicial: 
fio
Cu
m
m 100
 
 Onde: 
 - mCu: Massa de cobre obtida no final do experimento. 
 - mfio: Massa de cobre utilizada no início do experimento 
 - η: rendimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
 • Etapa 1: 
 - Reação de Oxirredução: 
 • Equação 1: Oxirredução do Cobre metálico usando ácido nítrico: 
)(2)(2)(23)(3)( )( glaqaqs NOOHNOCuHNOCu 
 
 - Massa de cobre pesada: 0,4960g 
 - Volume de ácido nítrico usado: 6,2 mL 
 Nesta etapa, verificou-se a liberação de uma fumaça tóxica de 
coloração marrom que, através da análise da equação 1, provou ser o dióxido 
de nitrogênio (NO2). Além disso, a coloração da solução resultante tornou-se 
azul, devido a presença de íons Cobre (Cu2+), provenientes do Nitrato de Cobre 
(Cu(NO3)2). Por fim, foi necessária a adição de 2,2 mL de ácido nítrico além 
dos 4,0 mL esperado pelo fato de a reação estar demorando muito, o que 
poderia comprometer o tempo disponível para fazer as etapas seguintes. 
 • Etapa 2: 
 - Reação de permuta iônica: 
 • Equação 2: Permuta iônica entre Nitrato de Cobre e Hidróxido de 
Sódio: 
)(3)(2)(23 )()()( aqsaq NONaOHCuNaOHNOCu 
 
 Não foi notada mudança de cor ao adicionar o hidróxido de sódio à 
solução de nitrato de cobre. 
 • Etapa 3: 
 - Reação de decomposição térmica: 
 • Equação 3: Decomposição térmica do Hidróxido de Cobre 
 
)(2)()(2)( lss OHCuOOHCu 
 
 Notou-se a formação de um precipitado de coloração preta que, através 
da equação 3, provou ser o óxido de cobre, o qual decantou durante o 
aquecimento, dando origem à um conteúdo bifásico, havendo a fase líquida, 
contendo água, acima da fase sólida, contendo o óxido. 
 • Etapa 5: 
 - Reação de substituição: 
 • Equação 4: Substituição do íon Cobre do óxido de cobre em uma 
solução de ácido sulfúrico: 
)(2)(4)(42)( laqaqs OHCuSOSOHCuO 
 
 Notou-se o retorno da coloração azul à solução, devido a presença de 
íons cobre na solução, provenientes desta vez do sulfato de cobre. 
 - Reação de Oxirredução: 
 • Equação 5: Oxirredução do Zinco metálico usando sulfato de cobre: 
)()(4))(4 saqsaq CuZnSOZnCuSO 
 
 - Massa de Zinco pesada: 2,0096 g (aproximadamente 0,3 mol, quantidade 
calculada através da massa molar do zinco – 65,38 g.mol-1) 
 - Volume de HCl: 10,0 mL (aproximadamente 0,32 mols, quantidade calculada 
através da densidade do ácido clorídrico concentrado – 1,18 g.ml-1 - e através 
da massa molar do ácido – 36,46 g.mol-1). 
 Durante o processo de oxirredução, notaram-se a efervescência da 
solução, uma liberação de vapor, e um aparente aquecimento da solução, 
evidências de uma reação exotérmica. Além disso, a coloração inicial do zinco 
metálico (prata) deu lugar à uma coloração avermelhada, tendendo para o 
 
vinho, coloração esta que tende à natural do cobre metálico, evidenciando a 
deposição dos íons cobre (redução) nos pedaços de zinco. 
 • Etapa 8: 
 - Massa final de Cobre pesada: 0,4209 g 
 - Rendimento da massa de cobre final em relação à inicial (fazendo uso da 
Fórmula 1): 84,86% 
 Alguns dos fatores que podem ter provocado o rendimento obtido 
podem ser impurezas presentes nos metais usados e obtidos, como o cobre 
inicial, o zinco usado na reação, e o cobreobtido. Além disso, há a 
possibilidade de, durante a filtração do óxido de cobre, parte deste ter ficado 
preso ao filtro, haja vista que o sólido não estava totalmente seco, por estar na 
presença de água. Em terceiro lugar, durante a transferência deste sólido 
filtrado para o béquer, parte dele pode ter se depositado nas paredes do 
béquer, não reagindo, portanto, com a solução de ácido sulfúrico. 
 Também, verificaram-se resíduos de cobre metálico que não reagiram 
totalmente com o ácido nítrico durante a etapa 1. Estes resíduos tomaram um 
tempo muito grande do experimento, então a professora orientou prossegui-lo, 
mesmo com esta pequena quantidade de sólido sem reagir. A melhor opção 
frente a este fato seria desconsiderar a massa de cobre que não reagiu. Não 
estavam disponíveis, porém, equipamentos e tempo necessários para realizar 
o cálculo da massa a ser desconsiderada. 
 Por fim, durante a oxirredução do zinco metálico na presença de sulfato 
de cobre, verificaram-se pequenas partículas de zinco metálico que não 
reagiram, apresentando os mesmos problemas citados no parágrafo acima. 
 
 
 
 
 
 
4. CONCLUSÃO 
 
 Conclui-se que ao realizar experimento que exigem muitos materiais 
diferentes, e no qual ocorrem muitas reações diferentes, a chance de surgirem 
eventuais erros é grande, sejam eles erros de análise, erros de tempo de 
reação, ou erros provenientes da não leitura, ou da leitura incompleta, do 
roteiro do experimento. Estes erros influenciam bastante nos resultados a 
serem obtidos, como pode ser observado no experimento feito, no qual se 
obteve um rendimento de 84,86 %. 
 Além disso, qualquer experimento que use materiais metálicos, estão 
sujeitos à terem seus resultados afetados pelas impurezas presentes neles. 
Embora essas condições sejam difíceis, ou quase impossíveis, de serem 
consertadas, elas afetam os resultados finais, como foi possível constatar neste 
experimento. 
 Por fim, frente à discussão feita no parágrafo acima, pode-se concluir 
que procedimentos industriais que envolvam uso de partículas metálicas 
dificilmente terão 100% de rendimento, tendo em vista que, em escala 
industrial, a quantidade de reagentes é infinitamente maior do que a usada no 
experimento em questão, aumentando drasticamente a possibilidade da massa 
final ser afetada por impurezas presentes nas partículas metálicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 • ATKINS, Peter. Princípios básicos de química: Questionando a vida 
moderna e o meio ambiente. 3 ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. 
 
 • Roteiro de química UNIFEI, experimento 6: Ciclo do Cobre. Junho de 
2012