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Relatório de Química experimental nº 04

Por:   •  27/10/2015  •  Relatório de pesquisa  •  2.172 Palavras (9 Páginas)  •  307 Visualizações

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INTRODUÇÃO TEÓRICA

O cobre é um elemento químico de símbolo Cu (do latim Cuprum) e tem número atómico 29. É considerado um metal de transição estando localizado no grupo 11, 4º período, bloco d da tabela periódica. [1] [3]

É um dos metais mais importantes industrialmente e á temperatura ambiente encontra-se no estado sólido. Tem uma coloração avermelhada, é dúctil, maleável e bom condutor de electricidade. Em solução aquosa apresenta-se normalmente como Cu (H2O)2+ (embora também forme catiões mono positivos) e tem uma cor azul-cobalto característica. O óxido de cobre (II), formado quando o cobre é aquecido em presença de oxigénio, tem cor negra. Tal como os outros metais, o cobre apresenta uma baixa energia de ionização, logo um elevado poder redutor.

Laboratorialmente é possível mediante consecutivas reacções entre o cobre e soluções ácidas e básica ter como produto final. Este processo nos induz ao conceito ciclo, e dados ao facto de este ciclo ter como reagente inicial cobre e ter como produto de reacção também cobre, denominá-lo-emos "ciclo do cobre”. [4]

O ciclo do cobre

O ciclo de cobre é um conjunto de reacções que começam numa liga de cobre para formar cobre puro, que possa ser utilizado novamente. É por isso um processo de reciclagem de cobre.

O ciclo do cobre permite evidenciar a ocorrência de reacções químicas envolvendo a formação de um precipitado, a libertação de um gás, a alteração de cor ou com uma variação de temperatura. Na Figura 1, está representado esquematicamente um ciclo do cobre, em que ocorrem diversas transformações químicas. [4]

[pic 1]

Figura 01 – representação do ciclo de cobre.

OBJECTIVO

  • Sintetizar uma substância inorgânica (cobre), caracterizá-la e calcular o rendimento teórico e percentual do produto obtido.

MATERIAIS E REAGENTES

Materiais

Reagentes

  1. Balança analítica
  1. Fio de cobre (cerca de 100 mg)
  1. Chapa de aquecimento
  1. Água destilada
  1. Vareta de vidro
  1. Solução de ácido nítrico (6,0 )[pic 2]
  1. Erlenmeyers
  1. Solução de Hidróxido de sódio (6,0 )[pic 3]
  1. Béqueres
  1. Solução de ácido sulfúrico (3,0 )[pic 4]
  1. Vidro de relógio
  1. Zinco (cerca de 800 mg)
  1. Espátula

  1. Estufa

  1. Funil
  1.  Papel indicador de Ph
  1.  Termómetro

PROCEDIMENTO

1 – Pesou-se 100 mg de cobre, e adicionou-se ao metal 2 cm³ de uma solução 6,0 mol/dm³ de ácido nítrico (para tal usou-se o Erlenmeyer de 10 cm³). Tal que:

Etapa 01: Cu(S) + HNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + H2O(l) + NO2(g)

2 – Adicionou-se, gota a gota, de uma solução 6,0 mol/dm³ de hidróxido de sódio à solução da etapa 1, até a solução tornar-se básica. Utilizou-se também papel indicador para medir a cor do pH. Observou-se a presença de um precipitado azulado. Tal  que:

Etapa 02: Cu(NO3)2(aq) + NaOH(aq) → Cu(OH)2(s) + NaNO3(aq)

3 – Aqueceu-se o precipitado formado na etapa 2, a 120ºC, até quando observou-se o aparecimento de um precipitado preto. Filtrou-se, decantando o referido precipitado, e lavou-se com 2 cm³ de água destilada. Tal que:

Etapa 03: Cu(OH)2(s) → CuO(s) + H2O(l)

4 – Em um béquer de 30 cm³, acrescentou-se 6 cm³ de ácido sulfúrico 3,0 mol/dm³. Em seguida, acrescentou-se também o precipitado preto formado na etapa 3. E agitou-se a mistura até que todo o sólido dissolveu-se completamente. Tal como:

Etapa 04: CuO(s) + H2SO4(aq) → CuSO4(aq) + H2O(l)

5 – Acrescentou-se à solução obtida na etapa 0, 800 mg de zinco em pó. E agitou-se a mistura até que observou-se a precipitação de cobre metálico. Tal como:

Etapa 05: CuSO4(aq)+Zn(s) → Cu(s)+ZnSO4(aq)

6– Em vez de medir-seo papel de filtro em seguida utiliza-lo para filtrar a mistura obtida na etapa 5, fez-se uma decantação e filtrou-se a mistura obtida na etapa anterior. E lavou-se o precipitado com 4 cm3 ou mais de água destilada e secou-se na estufa.

7 – Finalmente mediu-se a massa do conjunto precipitado obtido anteriormente + o vidro de relógio. [4]

OBSERVAÇÕES EXPERIMENTAIS

Reacções

Observações

 

 

  

 

Etapa 01

Ao adicionar a solução de ácido nítrico no Elenmeyer contendo inicialmente cobre inicia-se com uma reacção de oxidação-redução (transferência de electrões entre os reagentes), na qual o cobre é oxidado a Cu2+, por acção do ácido nítrico. Nesta reacção há formação de NO2(g), que se liberta sobre a forma de vapores acastanhado (perigosos por inalação). A cor azul-esverdeada no fundo do recipiente deve-se à formação do Cu(NO3).

Após adicionarmos água, a solução ficou mais clara, libertando vapores incolores. A concentração da solução diminuiu.

Obs.: esta reacção foi realizada na hotte para evitar possíveis acidentes e também porque houve libertação de gases, razão pela qual as paredes do Elenmeyer escureceram.

Etapa 02

 Partiu-se de uma prévia medição do PH  da solução obtida na etapa 1com papel indicador, e obteve-se a coloração violeta.

Nota! A medição do PH de uma solução mede-se em uma escala de 1 a 14 sendo que:

PH entre [0,7), considera-se o meio ácido;

PH=7, considera-se o meio neutro;

PH entre [7,14], considera-se o meio básico;

Após adicionar-se, gota a gota, de uma solução 6,0 mol/dm³ de hidróxido de sódio à solução da etapa 1, até a solução tornar-se básica (PH entre [7,14]). E utilizar-se também papel indicador para medir a cor do pH, observou-se uma coloração azulada.

Etapa 03

 Após aquecer-se o precipitado formado na etapa 2, a 120ºC, até quando observou-se o aparecimento de um precipitado preto (cerca de 10 minutos). Filtrou-se a água e lavou-se o precipitado com 2 cm³ de água destilada em três secções.

O hidróxido de cobre foi sujeito a um aquecimento intenso observou-se a sua decomposição em óxido de cobre (II) (de coloração negra) e água.

Etapa 04

Em um béquer de 30 cm³, após acrescentar-se 6 cm³ de ácido sulfúrico 3,0 mol/dm³ medidos em uma proveta. E também o precipitado preto formado na etapa 3. E agitar-se a mistura até que todo o sólido dissolveu-se completamente, observou-se uma reacção ácido-base (reacção entre um ácido e uma base, originando um sal e água).

Etapa 05

 Ocorre uma reacção de oxidação-redução, obtendo-se cobre metálico por redução do sulfato de cobre com zinco metálico.

Observa-se que as reacções Etapa 01 e Etapa 05 mencionadas anteriormente são exotérmicas, pois a energia é transferida de um meio interior para um meio exterior, aquecendo assim o recipiente onde elas se encontravam.

Etapa 06

 Fez-se uma decantação e filtrou-se o sulfato de zinco do produto obtido da reacção na etapa anterior. E lavou-se o precipitado com 4 cm3 mais de água destilada e secou-se na estufa por 20 minutos inicialmente. E observou-se que a cor do produto final (cobre metálico) voltou a mesma (castanha ou marrom). [1]

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