Divirta-se com o Clube da Química

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Cobre

Divirta-se com o Clube da Química propõe uma maneira divertida

de ensinar a química usando as palavras cruzadas e jogos como o Soduku,

caça palavras, dominox, etc.

Prof. Dr. Genilson Pereira Santana

contato:gsantana@clubedaquiimica.com

Produzido por

Genilson Pereira SantanaDoutor em Físico-Química pela UfmgProfessor da Universidade Federal do Amazonas

Genikele Pereira SantanaGraduanda em Engenharia Civil pela Unileste

A era do cobre: um marco na história da humanidade

1

O cobre é o primeiro metal obtido e trabalhado

pe lo homem . In ic ia lmente, e le fo i

originalmente obtido como um mineral nativo

e, em seguida, fundido a partir de minérios. O

processo inicial de fundição ocorreu por volta de

9000 a.C. no Oriente Médio. A importância

desse processo foi tão grande que na história

da humanidade ficou conhecida com a Era do

Cobre e Bronze. Ao que parece a tecnologia de

obtenção do cobre se difundiu para vários

grupos humanos. Na Anatolia, por exemplo,

descobriram-se diversos de cobre com idade

estimada de 6000 a.C. Existem registro de que

em 5000 a.C. já se realizava a fusão e refinação

do cobre a partir de óxidos como malaquita e

azurita. Descobriram-se moedas, armas,

utensílios domésticos sumérios de cobre e bronze de 3000 a.C., assim como egípcios da mesma época,

inclusive tubos de cobre. Os egípcios também descobriram que a adição de pequenas quantidades de

estanho facilitava a fusão do metal e aperfeiçoaram os métodos de obtenção do bronze. Segundo eles,

ao observarem a durabilidade do material, o cobre representava o Ankh, símbolo da vida eterna. Na

antiga China, o uso do cobre era conhecido desde 2000 anos antes da nossa era, e em 1200 a.C. Os

chineses já fabricavam bronzes de excelente qualidade, demonstrando que eles tinham maior domínio

da metalurgia que o Ocidente. Na Europa o homem de gelo encontrado no Tirol (Itália) em 1991 com

idade de 5300 anos, estava acompanhado de um machado de cobre com pureza de 99,7%. Os elevados

teores de arsênico, encontrados em seu cabelo, sugerem que o metal foi fundido para fabricar o

machado.

O K R V I D A E O D I D N U F

W R U R C Q S K E G I Y O S E

E E I O G C A B E L O B F H M

D G R E E N E A C E D A O O I E

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T P A L B R O N Z E A R D Y H

Dominox do cobre

2

Ç

ANTIGOCALCOPIRITACALORCHIPRECOBRECONDUTORCUPRUMDUCTILELEMENTOELETRICIDADEFUSAOLATAOMALEAVELNOBREOPACOOUROOXIDOPRATAPUREZASOLIDOSULFATOTRANSIÇAOVERDEVERMELHA

3

Cobre: um metal que conduziu o homem ao progresso

O cobre como condutor de

eletricidade começou sua história

com o barão Von Schilling. Para

realizar detonações de minas no rio

Sena, o barão desenvolveu fios de

cobre isolados com um tipo de

b o r r a c h a i n d i a n a s e c a e

envernizada. O uso dos condutores

na transmissão de energia se

popularizou com o processo de

iluminação pública iniciado por

Thomas Alva Edison, inventor da

lâmpada. Em 1882, Edison utilizou dois fios de cobre separados por papel dentro de um

tubo de ferro cheio de betume para conduzir eletricidade. Assim, foi formado o

primeiro sistema de iluminação pública usando lâmpadas incandescentes no mundo.

A partir de então o cobre passou a ser utilizados rotineiramente para a condução da

eletricidade. Além de ter milenarmente a tecnologia de obtenção, a principal razão da

utilização do cobre em sistemas elétricos pelo homem é sua excelente condutividade

elétrica. O cobre apresenta também resistência elétrica mais baixa entre todos os

metais não-preciosos. Poderíamos pensar em materiais mais eficientes na condução

da corrente elétrica, como ouro e prata. A questão é que esses materiais são muito

caros em fiações elétricas tão extensas como as existentes no mundo atual.

B K R S O A E D I S O N T N O C

E O C P B C A A S S A M O I B E

T E O O G E B G E L E O W F O Q

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S I I O S S A C O D P S L U H L

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O P T R M E N A P B N W E I L I

C A P W A S C H I L L I N G Y B

Ocorrência do cobre na natureza

4

O cobre está bastante distribuído por

toda a Terra, sendo particularmente

comum encontrá-lo combinado com

ferro, carbono e oxigênio. O mais

importante depósito de cobre nativo

conhecido no mundo encontra-se na

península de Keweenaw, ao norte do

Estado de Michigan (EUA). O cobre

ocorre na península em filões

cortando uma série de derrames

magmáticos, em degraus, intercalados com conglomerados. O cobre

nativo pode ser encontrado também em Nova Jersey e Arizona, na

Bolívia (Corocora), e na parte setentrional do México. No Brasil, o

cobre nativo é encontrado, esporadicamente, em rochas basálticas.

Dentre os diversos minerais de cobre, somente calcocita, que possui

79,8% de cobre, e a calcopirita com 34,5%. Para obter o cobre a partir

da calcopirita utiliza-se trituração e concentração do minério por

flotação e a ustulação do minério. Na segunda etapa é basicamente a

queima de um minério qualquer que contenha enxofre: 2CuFeS + 5O 2 2

⇒ 2Cu + 2FeO + 4SO . O cobre obtido por esse processo apresenta 2

pureza de 97 a 99%. Para aumentar a pureza utiliza-se a eletrólise, o

que chega a 99,99%.

Ç

Ç

5

As doenças do cobre no organismo

Existe um mistério sobre o verdadeiro papel

do cobre para os organismos humanos,

todavia acredita-se que ele pode

desempenhar uma função importante no

metabolismo do ferro. A certeza é que a

carência de cobre no organismo sugere a

existência da doença genética de Menkes. A

síndrome geralmente começa durante a

infância, sendo caracterizada por cabelo

frágil, áspero e escasso, problemas de

desenvolvimento, deterioração do sistema

nervoso, fraqueza muscular e atraso mental.

Essa doença foi descrita primeiramente pelo

neuropediatra John Hans Menkes. Por outro

lado, existem pessoas que tende a acumular nos tecidos o cobre. Geralmente, ele se

acumula no fígado causando uma doença conhecida como Doença de Wilson. O nome

dessa doença foi dado em homenagem a Samuel Alexander Kinner Wilson, um

neurologista britânico que descreveu durante seu mestrado uma doença que

apresentava Degeneração lenticular progressiva. O portador dessa doença apresenta

sintomas neuropsiquiáticos e problemas hepáticos. Agora intoxicações agudas por

cobre causa dermatite e alto de risco teratogênico. A intoxicação por cobre pode

acontecer com o uso de DIU (contendo cobre), ingestão de soluções e alimentos

contaminados e exposição a fungicidas que contenham o metal. Caracteriza-se por

náuseas, vômitos, queimação epigástrica e diarréia. Os efeitos tóxicos sistêmicos

incluem: hemólise, necrose hepática, hemorragia intestinal, oligúria, azotemia,

hemoglobinúia, hematúria, proteinúria, hipotensão, taquicardia, convulsões, coma e

morte

A O S O V R E N O A K I N N E R

R S E N A U S E A S R O U E A L

C W M S D R A E N R K E T R O M

O T E T E M N O E E T T G U S T

B A T R H O A T U W O A R L D R

R C A U I M D W R I R L M I I O

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P R O E O T O R P S I Z S A S A

M G L N T R S O S E S A T O T R

E F I T E O L D I O A S E N R T

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E E S A L P X A P E N B E U L N

H U M A N O S N E D O E N C A E

O uso do cobre no futuro

6

No Brasil a população enfrenta

diversos problemas com telefonia

celular. O principal problema é o

gargalo tecnológico para aumentar a

velocidade da internet nos grandes

centros urbanos. A explicações para

esse gargalo são as limitações dos fios

de cobre e do alto preço das linhas de

f ibra ópt i ca . Uma empresa

holandesa chamada Bell Labs

conseguiu uma verdadeira façanha

que permite uma boa sobrevida para as redes de fios de cobre antigas. Ela

conseguiu criar conexões com a internet usando fios de cobre de até 10

Gbps com uma tecnologia Isso significa

conexões de 10 mil Mbps. No entanto, para

batizada com o nome XG-Fast.

benefício do uso do cobre é precisamente a possibilidade de passar a usar

cabos de cobre, muito mais baratos nas ligações de alta velocidade. Dessa

forma, as operadoras poderão fornecer velocidades de ligação de internet

indistinguível dos serviços de fibra óptica até casa do usuário. Esse fato é

um grande benefício empresarial para locais onde não é física, econômica

ou esteticamente viável colocar cabos novos de fibra óptica dentro das

residências

permanecer com velocidade de

10 Gbps, os pares de fios de cobre devem ter no máximo 30 metros entre

o ponto de conversão da rede de fibra óptica e o roteador do usuário. O

T I

R

U

D

F

Cobre: construindo as trilhas dos circuitos impressos

7

A maioria dos fios utilizados em

eletrônica é feita de cobre.

Circuitos impressos utilizam

trilhas de cobre agindo como

circuitos condutores. Além de

ser um bom condutor, o cobre

é fácil de soldar, tornando-o

amplamente utilizado no

mundo da eletrônica. A

história do cobre em circuitos

eletrônicos começou com a

invenção do circuito impresso.

O engenheiro austr íaco

chamado Paul Eisler em 1936,

enquanto trabalhava na

Inglaterra, depositou uma

patente de um método para

corroer uma camada de cobre

d e p o s i t a d a s o b r e u m a

superfície isolante. Antes do

processo da solda por emersão, os componentes eram soldados um a um nas pontes. O

processo de deposição do cobre sobre as placas isolantes inicia-se pela aplicação de

uma tinta à base de grafite. Em seguida as placas são ligadas ao polo negativo de uma

fonte de corrente contínua e mergulhadas em uma solução saturada com sais de cobre,

sendo tal solução ligada ao polo negativo da fonte. Ocorre então um processo

eletroquímico chamado galvanoplastia, obtendo-se a deposição de uma fina camada

de cobre metálico sobre a placa. Ao se obter a espessura de cobre desejada, a placa é

retirada do processo de galvanoplastia e passada por uma calandra metálica aquecida,

que fixa a camada de cobre à placa e deixa-a com uma superfície lisa e uniforme.

Geralmente as placas de circuito impresso usadas em eletrônica são chamadas de “cobre

a uma onça”.

E T N A L O S I J A V F O T D E

O A V I C E N A U S A C A L P I

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Dominox chumbo

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ADITIVOARTECASCOCATALISADORCERAMICACIRCUITOCORANTECUPROSOELETRONICAFIOFLUORETOFUNGICIDAINSECTICIDALIGASPANELAPROTETORSULFATOTEXTILVIDRO

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Reciclagem do cobre: um metal reciclado há mais de 10 mil

anos

O c o b r e é u m m e t a l

extremamente utilizado pelo

homem, perdendo apenas para o

ferro e o alumínio.

.

Outro fator que impulsiona a

reciclagem do cobre é o seu alto

valor de mercado. Um dos fatores

que fazem com que o cobre tenha

um alto valor é a baixa

quantidade ex is tente na

natureza. Outro fator que torna a

reciclagem do cobre muito

importante são as propriedades

que ele apresenta e que são muito úteis para a sociedade.

muito utilizado na sua forma pura. Muito

embora, ele também tem grande utilidade na forma de ligas metálicas, como por exemplo, o latão

(Cu/Zn) e o bronze (Cu/Sn). Consequentemente, os setores de eletro-eletrônica, construção civil e

da mecânica são os mais geram resíduos e sucatas de cobre e suas ligas.

Por causa da

facilidade e efetividade na

recuperação, além de ser

manipulado pelo homem desde o

início da evolução humana, o

cobre é um dos materiais mais

reciclados da humanidade.

Estima-se que o processo de

reutilização do cobre nos últimos

10 mil anos seja de cerca de 80%

Atualmente, 85% do cobre utilizado é

reciclado, tendo como principais fontes os resíduos de construção civil, aparelhos elétricos, cabos

elétricos, motores, computadores, instalações de encanamentos, gás, calefação ou cabos

elétricos, válvula, eletrodomésticos, etc. Ressalta-se que não existe diferença de qualidade do

material reciclado para o metal extraído diretamente do minério. Uma das vantagens que ajudam

na reciclagem do cobre está no fato de que este metal é

A M G R A L O S O A C A I D A R

D A C O M P U T A D O R E S A S

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Y I M O W E A N L A U O I I X D

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B T E A L U M I N I O S S R T S

O Bronze: a liga mais antiga de cobre

10

Bronze (do persa biring cobre) é

o nome dado a uma série de ligas

metálicas feitas a base do cobre

e estanho. Nessas ligas fazem

parte diferentes proporções

variáveis de outros elementos

c o m o z i n c o , a l u m í n i o ,

antimônio, níquel, fósforo,

chumbo entre outros. Essa é uma

das ligas metálicas mais antigas

da humanidade. Sua fabricação

iniciou-se a mais de 3000 anos,

cuja importância dá o nome de

Idade do Bronze. A existência do bronze se deve a indisponibilidade

de cobre na época. Os ferreiros começaram então misturar o estanho

com o cobre na tentativa de aumentar o volume de material. E ai

acidentalmente a mistura deu certo. A partir daí perceberam que o

material formado tinha como característica o aumento da resistência

mecânica e a dureza do cobre sem alterar a sua ductibilidade. De

bronze foram as primeiras armas e ferramentas metálicas,

também utilizado para a produção de estátuas. Material que,

polido, chega ao amarelo ouro, é o mais usado no campo da

escultura. Sua grande popularidade se deve à sua enorme resistência

estrutural, à não corrosão atmosférica, à facilidade de fundição e uma

capacidade de acabamento que permite excelente polimento ou o uso

de diversas cores tipos.

A D V

B

P

S

R R S

Sulfato de cobre: O que está por trás do azul de nossas

piscinas

11

O sulfato de cobre (II) é um

sólido azul, conhecido como

vitríolo azul. Quando misturado

com cal é chamado calda

bordalesa, que é usada para

controlar o fungo em uvas,

melões, e outros frutos. Uma

outra aplicação é Cheshunt

composto, uma mistura de

sulfato de cobre e carbonato de

amónio utilizado na horticultura

para evitar tombamento em

mudas. Ele é usado para o

controle de plantas aquáticas

invasoras e as raízes de tubos

perto de plantas que contêm

água. Nas piscinas, o sulfato de

cobre é utilizado como algicida

no controle do crescimento de

algas e em aquários para tratar

infecções parasitárias e remoção

de caracóis. Além disso, ele inibe

o crescimento de bactérias tais

como Escherichia coli, é

eletrólito nas pilhas, preserva a

madeira, usado na composição de pigmentos em tintas e em composições pirotécnicas.

Historicamente, um antigo texto médico egípcio, conhecido como o Papiro Smith (cerca de 2.400 aC),

menciona usando sulfato de cobre como agente de esterilização de água e feridas potável. Outro texto

antigo, conhecido como o papiro Ebers (cerca de 1500 aC) menciona o seu uso para dores de cabeça,

"tremor dos membros," queimaduras e coceira. Hipócrates (cerca 400 aC), conhecido como o pai da

medicina moderna menciona o uso do sulfato de cobre como um tratamento para úlceras de perna

associados de varizes. Os gregos também aspergido um pó de óxido de cobre e sulfato de cobre em

feridas abertas e feridas tratadas com uma mistura de óxido de cobre e mel vermelho.

A M G R G L O O A C A O D A R

D A E N R D W Q O P Y T E A S

D G B E Q A E E R A V W Q N S

B E I H G Q A F F E A Z U L D

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F H S P I L P N E E L S A D A

B T X T Q L E W I S A N D F S

T E S C H E R I C H I A R T S

As esculturas e o bronze

12

Escultura é uma arte que

representa ou ilustra imagens

plásticas em relevo total ou

parcial. Existem várias técnicas

de trabalhar os materiais, com

c inze lação , fund i ção ,

moldage ou aglomeração de

partículas para a criação de um

objeto. Nesse contexto, o

bronze (liga Cu/Sn) tem

d e s e m p e n h a d o p a p e l

fundamental nas obras de

artes desde os primórdios da

civilização humana. Em todas

as partes do mundo é possível

encontrar obras de muitos

artistas renomados ou não quer

foram feitas em bronze. A

resistência do bronze à

corrosão permitiu que muitas

obras confeccionadas na antiguidade continuassem com as mesmas formas

imprimidas pelos seus idealizadores. No mundo existem budas esculpidos em

bronze, como kamukura no Japão. Na Grécia antiga o bronze foi largamente

empregado, sendo convertido em material predileto dos escultores, como as

esculturas de Policleto. Tem-se também a estátua da liberdade em Nova York,

um presente dos franceses aos americanos em comemoração ao centenário da

Declaração dos Estados Unidos. A obra foi projetada e construída pelo escultor

alsaciano Frédéric Auguste Bartholdi. O Pensador de Auguste Rodin, que

retrata um homem em meditação soberba e lutando com uma poderosa força

interna, também foi construída com bronze. Enfim, em todos os cantos do

mundo é possível encontrar bustos humanos e estátuas das mais variadas

formas feitas de bronze.

B

13

Cobreação

A eletrólise é uma reação de oxirredução não espontânea, normalmente usada para proteger materiais facilmente oxidáveis. O nome desse processo é eletrodeposição, que pode ser realizada de duas maneiras: Eletrólise de purificação e Galvanoplastia. Nessa experiência será realizada a cobreação de uma chave. Esse experimento pode ser feito também com moedas ou outros materiais feitos de ferro.

Materiais e reagentes:

A Figura abaixo mostra os materiais e reagentes necessários que são:

SBateria conectada a dois fios de cobre (o fio também

pode ser conectado a uma placa de cobre;

SSolução aquosa de sulfato de cobre;

SFrasco transparente (pode ser um copo ou um béquer);

SUma chave.

Procedimento experimental:

1. Coloque no frasco transparente a solução de sulfato de cobre;2. Prenda a chave a um dos fios que saem da bateria;3. Mergulhe-a na solução;4. Coloque a ponta do outro fio na solução. Se você tiver um fio conectado na placa, mergulhe essa placa na solução e espere cobrea.

Monumentos famosos feitos de bronze

14

Leões de Guarda da Cidade imperial China - Cidade Proibida

O Pensador (francês: Le Penseur) é uma das mais famosas esculturas de bronze do escultor francês Auguste Rodin. Re t ra ta um homem em meditação soberba, lutando com uma poderosa força interna.

E s t á tua da l i b e rdade - monumento presenteado pela frança como gesto de amizade. Ele comemora o centenário da assinatura da Declaração da Independência dos Estados Unidos

O grande buda de Kamakura é uma estátua monumental de Amida Buda, que é um dos mais famosos ícones do Japão

Dois Guerreiros, mais conhecida como Os Candangos, homenageia trabalhadores que construíram Brasília

Jogo dos 7 erros

15

1 2

Respostas3

5

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C H I P R E F V

O P U R E Z A E

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E L E M E N T O N O B R E

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C A L C O P I R I T A

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H U M A N O S D O E N C A

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Respostas

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F I B R A O P T I C A

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