relatório cobre

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Universidade Federal de Juiz de Fora
Instituto de Ciências Exatas
Departamento de Química
Relatório de aula prática
Alguns aspectos da química do cobre
Disciplina: Laboratório de Química dos Elementos
Professor (a): Mônica
Aluna: Jordana Dias dos Santos
Juiz de Fora – MG
Julho de 2010
1.	Introdução teórica:
Cobre elemento químico de símbolo Cu, encontra-se no estado sólido em temperatura ambiente. Classificado como metal de transição, pertence ao grupo 11 (1B) da Classificação Periódica dos Elementos. Tem uma com avermelhada, é maleável e dúctil, é bom condutor de calor e eletricidade. Somente a prata conduz eletricidade melhor do que o cobre.
É resistente à corrosão de muito meios, ele é relativamente inerte, não é oxidado pelo oxigênio do ar, não é atacado por ácidos diluídos como o sulfúrico e clorídrico. Mas já ocorre o contrário quando exposto ao ar úmido, pois é oxidado superficialmente, mas isso ocorre muito lentamente formando um composto verde, e em contato com o ácido nítrico, halogênios, amônias mais água, sulfitos.
Sua obtenção, comumente, é feita de alguns minérios, os mais comuns são a calcopirita (CuFeS2), calcocita (Cu2S), carbonato básico de cobre CuCO3 . Cu(OH)2, óxido cuproso Cu2O.
O cobre tem uma função importante nas indústrias de transportes, na eletrônica, na construção, na energia, na saúde, na produção de ligas, equipamentos químicos e farmacêuticos. Ele usado na indústria elétrica, por causa da sua elevada condutividade, e em tubulações de água por causa de sua inércia química. Sobre suas ligas, existem mais de 1000 tipos diferentes, como o bronze (Cu/ Zn). 
Os compostos de cobre contem o elemento no estado de oxidação +1 e +2, no estado +3 raramente é encontrado. Quando está no estado de oxidação +1 seus complexos são incolores. Os únicos composto de Cu+ estáveis em meio aquoso são insolúveis ou estão na forma de complexos, como por exemplo, CuCl, CuCN e CuSCN. Já o íon Cu2+ seus compostos são geralmente coloridos, as cores mais freqüentes é o azul ou o azul-esverdeado, em solução aquosa os sais de Cu2+ apresentam coloração azul-celeste devido a formação do cátion complexo [Cu(H2O)4]2+.
Outro ponto importante, que o cobre aborda, é a sua importância biológica. É encontrado em diversas enzimas do grupo oxidases, nos transportadores de oxigênio em certos invertebrados e no sistema fotossintético.
2. Objetivos:
Conhecer mais sobre a química do cobre, com quais compostos reage. Observação das reações ocorridas, partindo do cobre metálico, fazendo um ciclo para que no final obtenha-se o mesmo cobre metálico. Calculando o rendimento total de cobre obtido, e as massas dos produtos formados.
3. Parte experimental:
1- Foi pesado aproximadamente 50mg de cobre metálico e colocado em um tubo de ensaio seco e determinado a massa combinada. Adicionamos lentamente, na capela, cerca de 1ml de HNO3 6 mol.L-1, ( aquecemos ligeiramente ) até todo cobre se dissolver. Diluímos a solução com 1ml de água destilada.
2- Adicionamos, agitando a solução, 0,5 ml de NaOH 6 mol.L-1 . Centrifugamos e testamos o sobrenadante com adição de gotas de NaOH 6 mol.L-1 . Centrifugamos novamente e repitimos o procedimento até que o sobrenadante ficou transparente e não houve mais formação de precipitado.
3- Com um conta gotas descartamos o sobrenadante, e aquecemos o sólido em banho- Maria, aproximadamente a 70°C, por 2 a 3 minutos até que todo sólido trocasse para a coloração preta. Lavamos o precipitado com água destilada, centrifugamos novamente e descartamos a água de lavagem.
4- Dissolvemos o CuO sólido em aproximadamente 0,2 ml de H2SO4 6 mol.L-1 até que a solução ficasse azul-celeste.
5- Adicionamos aproximadamente 50mg de magnésio metálico, previamente pesado e lixado, cortado em pedaços. Diluímos a solução com 1 ml de água destilada e acrescentamos o magnésio aos poucos até que a solução se tornasse incolor. Adicionamos gotas de H2SO4 6 mol.L-1 pois a solução tava turva e ainda havia magnésio metálico. Centrifugamos e descartamos o sobrenadante, lavamos o cobre metálico primeiramente com 2ml de água destilada e com o auxílio de um conta gotas descartamos esta água de lavagem. Em seguida adicionamos 2ml de acetona, removendo–a posteriormente e depois repetimos o procedimento com 2ml de éter etílico. Aquecemos o tubo contendo o cobre metálico em banho-maria, aproximadamente a 70°C. Deixamos esfriar e determinamos a massa.
4. Resultados e discussões:
• Etapa 1 : 
	
	O cobre metálico reagiu com ácido nítrico, que é um agente oxidante, causando a oxidação do cobre que se tornou Cu2+, dando origem a um sal solúvel nitrato de cobre (II) de cor azul e o gás dióxido de nitrogênio de cor marrom. 
	O NO2 é formado em altas temperaturas possuindo uma coloração marrom. Já o NO é formado em temperaturas menores e é incolor.
•Etapa 2: 
	Ao adicionarmos o hidróxido de sódio na solução, contendo o nitrato de cobre (II) solúvel, ocorreu uma reação de dupla-troca tornando o meio básico.
	Observamos a formação de um precipitado de cor azul, que é o hidróxido de cobre (II) sólido mais o sobrenadante composto por NaNO3 (aq).
• Etapa 3: 
	Aquecemos o hidróxido de cobre (II) para ativar a reação, por desidratação, origina-se um composto de cor preta, que é o óxido de cobre (II), também insolúvel, obtemos também água da reação.
	
• Etapa 4: 
 	
Ao adicionarmos ácido sulfúrico ao óxido de cobre (II) sólido, este é dissolvido, formando um sal solúvel de cor azul-celeste, a evidência desta coloração ocorre pois em solução aquosa, ou hidratados, os sais de cobre (II) formam cátion complexo [Cu(H2O)4]2+ possuindo a cor azul-celeste.
• Etapa 5: 
 Foi adicionado Mg(s) à solução de sulfato de cobre. De coloração azul-celeste passou a ficar incolor e formando um precipitado que era o Cu (s). Isso ocorre porque o magnésio reduz o cobre (II) a cobre metálico.
	A adição de ácido sulfúrico foi para desfazer a formação de Mg(OH)2 que deixava a solução turva.
	Essa última reação completa o ciclo, formando novamente o cobre metálico.
5. Conclusão:
	Com esta aula prática sobre o cobre, observamos o seu ciclo que se inicia com o cobre metálico, dando nitrato de cobre (II), depois hidróxido de cobre (II), óxido de cobre (II), sulfato de cobre (II) até chegar novamente no cobre metálico.
	Ao longo do experimento houve o aparecimento de colorações diferentes, como o sulfato de cobre que é um sal azul-celeste e o óxido de cobre que é preto.
	Calculamos o rendimento total do ciclo, obtivemos quase 90% de cobre no final. Também foi calculada a massa dos produtos formados durante o procedimento de purificação do cobre.
	O cobre é um metal de grade importância, pois possui uma ampla utilidade, como em indústrias, equipamentos químicos, tubulações... E essa importância está relacionada também com a própria “vida” em si, uma pessoa adulta tem no organismo cerca de 100 mg de cobre.
6. Questões:
Escreva as reações que ocorrem em cada etapa, classificando-as.
• Etapa 1 : 3Cu (s) + 8HNO3 (aq) → 3Cu(NO3)2 (aq) + 2NO2 (g) + 2H2O (l) + 2H2(g) 
-Reação de oxi-redução.
 •Etapa 2: Cu(NO3)2 (aq) + 2 NaOH (aq) → Cu(OH)2 (s) + 2 NaNO3 (aq)
- Reação de dupla-troca.
• Etapa 3: Cu(OH)2 (s) → CuO (s) + H2O (l) 
- Reação de decomposição.
• Etapa 4: CuO (s) + H2SO4 (aq) → CuSO4 (aq) + H2O (l) 
- Reação de dupla-troca.
• Etapa 5: CuSO4(aq) + H2O(l) + Mg(s) + H2SO4 (aq) → Cu (s) + MgSO4 (aq) + H2
- Reação de oxi-redução.
Consulte uma tabela de potenciais e indique outros metais que poderiam ser usados no lugar do magnésio.
Magnésio:Mg → Mg2+ + 2e E° = +2,37 (potencial de oxidação)
 Mg2+ + 2e → Mg E° = -2,37 ( potencial de redução )
 
	Estes potenciais podem ser comparados com os de outros elementos, que possuem um valor próximo ao do magnésio. Como, o bário, estrôncio, cálcio que são elementos do mesmo grupo (2A). Podemos observar, também, que no grupo 1A existem elementos com o potencial aproximado, como o sódio e potássio, porém não conseguiríamos obter bons resultados com estes, pois reagem fortemente com a água, podendo causar danos ao tubo de ensaio. Então, outros metais a serem usados no lugar do magnésio são os da família 2A.
Com a massa de cobre obtida, calcule o rendimento total do ciclo.
Massa inicial do cobre = 55mg	
Massa final do cobre = 49mg
55mg ____ 100%
49mg ____ X%
X = 89,1 % de rendimento total.
Calcule a quantidade (em gramas) dos seguintes produtos obtidos no processo de purificação do cobre, considerando a reação completa.
Nitrato de cobre (II): Cu(NO3)2
3Cu: mm= 63,54
3Cu(NO3)2 : mm = 187,55g
63,54g ___ 187,55g
0,049g ___ X
	 
 X = 0,145g de Cu(NO3)2
Hidróxido de cobre (II): Cu(OH)2
	Cu(NO3)2 : mm = 187,55g
			Cu(OH)2: mm= 97,54g
			187,55 ___ 97,54g
			0,145g ___ X
				X= 0,076g de Cu(OH)2
		
Óxido de cobre (II): CuO
			Cu(OH)2: mm= 97,54g
			CuO: mm= 79,54g
			
			97,54g ___ 79,54g
			0,076g ___ X
				X= 0,062g de CuO
			
			
Sulfato de cobre (II): CuSO4
CuO: mm = 79,54g
CuSO4: mm= 159,54g
79,54g ___ 159,54g
0,062g ___ X
			 X= 0,124g de CuSO4
7- Referências bibliográficas:
LEE, J.D. Química orgânica não tão concisa, Tradução da 4ª edição inglesa, editora Edgard Blucher Ltda., São Paulo, 1996. (pag. 86, 415 à 424)
http://pt.wikipedia.org/wiki/Cobre (acessado em 09.07.2010)