Ciclo do Cobre

Ciclo do cobre

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02

(Continuação)

Produção de óxido de cobre

Preparação das soluções

Produção de óxido de cobre

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06

remoção do zinco

obtenção do cobre

rendimento da experiência

recuperação de cobre metálico

O Ciclo do Cobre

O ciclo do cobre é iniciado por uma reação oxidação-redução, em que o cobre é oxidado devido à interação com o ião nitrato (NO3-), proveniente do ácido nítrico. Nesta reação forma-se dióxido de azoto, NO2(g), resultante da redução do NO3- pelo cobre que, por sua vez, se oxida a Cu2+. Este liberta-se no estado gasoso com uma cor acastanhada. Os vapores provenientes desta reação são tóxicos, sendo aconselhado a realização desta reação na hotte. A equação química que traduz esta reação é: (A) Cu (s) + 4HNO3 (aq) → Cu(NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2NO2 (g) É adicionado à solução mencionada anteriormente, hidróxido de sódio, tendo como consequência a precipitação do cobre, ou seja, houve uma reação de precipitação, como a representada na equação: (B) Cu(NO3)2 (aq) + 2NaOH (aq) → Cu(OH)2 (s) + 2NaNO3(aq)

O precipitado é aquecido em contacto com o oxigénio, decompondo-se e resultando em óxido de cobre. É possível concluir que houve uma reação de decomposição térmica, que pode ser traduzida por: (C) Cu(OH)2 (s) → CuO (s) + H2O (l) Posteriormente, é adicionado ácido sulfúrico ao óxido de cobre. O óxido de cobre dissolve-se e é formado o sulfato de cobre, havendo assim uma reação ácido-base representada por: (D) CuO (s) + H2SO4 (aq) → CuSO4 (aq) + H2O (l) O sulfato de cobre é depois reduzido pelo Zn (com maior poder redutor), envolvendo uma reação redox: (E) CuSO4 (aq) + Zn (s) → Cu (s) + ZnSO4 (aq)

Preparação das Soluções

• Antes de iniciármos a reciclagem do cobre, preparámos as soluções necessárias ás várias etapas.
• Para isso, a cada ácido adicionámos água até prefazer 100ml de solução.

Preparação das Soluções

• Antes de iniciármos a reciclagem do cobre, preparámos as soluções necessárias ás várias etapas.
• Para isso, a cada ácido adicionámos água até prefazer 100ml de solução.

Conclusão:

A partir do cálculo do rendimento, podemos concluir que a reciclagem do cobre é um processo eficaz e que é facilmente executável. Este processo, apesar de bastante rentável, não teve 100% de rendimento, pois poderão ter ocorrido erros experimentais e reações secundárias.

Remoção do Zinco que não reagiu

• Adicionámos 10cm3 de HCl de concentração 6 mol/dm3 e aquecemos ligeiramente a solução .
• Quando a libertação de gás cessou, decantámos o liquido.
• Lavámos com 10 ml de água e repetimos este processo mais uma vez.
• Por fim, fizemos uma última lavagem com álcool etílico.

Rendimento

Remoção do Zinco que não reagiu

Adicionámos 10 cm3 de solução aquosa de HCl de concentração 6 mol/dm3. Quando a libertação de gás parou, decantámos o líquido. Posteriormente lavámos com 10 ml de água e decantámos o líquido e repetimos este processo mais uma vez. Por fim, fizemos uma última lavagem com álcool etílico.

CuSO4 (aq) + Zn (s) → Cu (s) + ZnSO4 (aq)

Materiais:

• Placa de aquecimento
• Balança digital de precisão
• Estufa
• Esguicho
• Funis
• Varetas de vidro
• Provetas de 100 mL

• Provetas de 200 mL
• Gobelés de 250 mL
• Gobelés pequenos
• Vidros de relógio
• Espátulas

Reciclagem do Cobre

O cobre é um dos poucos materiais que pode ser reciclado repetidamente sem qualquer perda de desempenho, isto porque não há diferença da qualidade do cobre reciclado e do cobre extraído. A reciclagem do cobre é uma forma altamente ecoeficiente de reintruduzir um material valioso na economia. Esta requer menos energia do que a produção primária e reduz as emissões de CO2.

Bibliografia

• Quimica em reação 12- Porto Editora
• 12Q Novo- Texto
• https://www.infoescola.com/ecologia/reciclagem-de-metais/
• https://grainofsound.org/pt/reciclagem-e-sustentabilidade-do-cobre-benef%C3%ADcios-da-reciclagem/
• https://www.tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/tmm.00504006
• https://todasasrespostas.pt/quais-sao-as-propriedades-dos-metais

Realizado por: Beatriz Fernandes Laura Gradim Marisa Gonçalves Rodrigo Tomaz

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Propriedades dos metais:

• Condutividade elétrica
• Condutividade térmica
• Brilho
• Maleabilidade
• Ductibilidade

Preparação do hidróxido de cobre

• Adicionámos, agitando sempre com uma vareta de vidro, 30 cm3 de NaOH ao gobelé para promover a precipitação de Cu(OH)2.

Cu(NO3)2 (aq) + 2NaOH (aq) → Cu(OH)2 (s) + 2NaNO3(aq)

Preparação do óxido de cobre

• Aquecemos a solução e fomos agitando-a até quase à ebulição.
• Quando ocorreu a reação desejada, retirámo-la da placa de aquecimento e agitámos por mais algum tempo.
• Decantámos o liquido, adicionámos 200ml de água e repetimos este processo uma vez mais

Cu(OH)2 (s) → CuO (s) + H2O (l)

Preparação do Sulfato de Cobre

• Adicionámos 15cm3 de H2SO4 de concentração 6 mol/dm3 sem parar de mexer.

CuO (s) + H2SO4 (aq) → CuSO4 (aq) + H2O (l)

Regeneração do Cobre

• Pesámos na balança digital 1,3 g de zinco em pó
• A seguir, adicionámos na hotte o zinco em pó à solução agitando-o até o liquido sobrenadante ter ficado incolor.
• Quando a libertação de gás parou, decantámos o liquido sobrenadante.

Pesagem do Cobre

• Pesámos 0,3g de cobre numa balança digital.

Preparação de solução de nitrato de cobre

• Na hotte adicionámos 4 cm3 de HNO3 a um gobelé com uma amostra de 0,3g de cobre, de seguida adicionamos 100 cm3 de água.

( Cu (s) + 4HNO3 (aq) → Cu(NO3)2 (aq) + 2H2O (l) + 2NO2 (g)

Secagem e pesagem do Cobre

• Primeiro registámos o peso do vidro de relógio, posteriormente pesámos o vidro de relógio com o cobre recolhido com a ajuda de uma espátula e de uma vareta.
• Colocámos o cobre na estufa até secar e finalmente pesámos o cobre obtido no final da experiência.