1. Resumo

Para a determinação do cobre na amostra de latão, utilizou-se o método de precipitação

selectiva que permitiu separar os diferentes componentes da amostra, tendo-se

simultaneamente verificado a inexistência de estanho e de chumbo.

Através do método gravimétrico efectuou-se o doseamento do cobre, tendo a primeira fase o

objectivo de reduzir o cobre ao estado Cu + e a segunda fase fazer precipitar o cobre com o

tiocianato de amónio sob a forma de tiocianato cuproso. Obteve-se então uma percentagem

de 55,7 % de cobre na amostra de latão, valor este enquadrado na bibliografia consultada

(55 a 95% Cu).

Índice

1. Resumo...............................................................................................................................

2. Introdução Teórica.............................................................................................................4

3. Parte Experimental............................................................................................................7

3.1. Reagentes..................................................................................................................7

3.2. Material e Equipamento..............................................................................................7

3.3. Procedimento Experimental.......................................................................................8

4. Resultados e Discussão....................................................................................................9

5. Conclusões......................................................................................................................10

6. Bibliografia.......................................................................................................................11

3Doseamento do Cobre num latão

2. Introdução Teórica

O cobre foi o primeiro metal a ser descoberto e utilizado acerca de 6.500 anos na

Mesopotâmia, existem provas arqueológicas de que era utilizado na substituição da pedra

como ferramenta de trabalho, armas e objecto de ornamentação. Os romanos deram o

nome de cuprum, pois o cobre era proveniente da ilha de Chipre onde se pensam ter

existido as primeiras minas. [1]

O cobre pertence ao grupo de metais pesados, com símbolo químico (Cu). Pode ser

encontrado em várias formas, sendo a mais frequente em depósitos de sulfuretos, tais como

o sulfureto de cobre-ferro (CuFeS2) ou calcopirite. Após a sua extracção, o cobre passa por

várias etapas de purificação e separação, tais como a flotação, a fundição, a conversão e a

electrólise, até estar no estado puro. [2,1,3]

A tabela a seguir mostra as suas principais propriedades.

Massa atómica 29

Número atómico 63,546

Massa volúmica 8,86 kg/dm3

Estrutura cristalina Cúbica de faces centradas

Temperatura de recristalização 230 Cº

Ponto de fusão 1083 Cº

Ponto de ebulição 2360 Cº

Coeficiente de dilatação linear 17 x10-6 Cº -1

Condutividade eléctrica (20 C0) 60 m.Ω-1 .mm-2

Condutividade térmica 0,94 cal . Cm-1 . S-1 . Cº -1

Tabela 1: Principais propriedades do cobre

O cobre é um metal bastante relevante em várias áreas tais como: electricidade, electrónica,

construção, maquinaria e equipamento industrial, equipamentos de transporte, etc. Esta

diversidade de valências deve-se às suas propriedades. É bastante resistente à corrosão,

encontra-se entre os metais nobres e os metais mais susceptíveis de ataque, pois os

produtos de corrosão formam uma película que é pouco resistente, mas ainda assim protege

as camadas inferiores. Assim sendo, resiste muito bem à oxidação e também à água do

mar. É bastante maleável e dúctil, o que permite trabalhar a frio, penalizando a

maquinabilidade. É depois da prata o melhor condutor eléctrico. Pode ser reciclado vezes

sem conta sem que haja perca das suas propriedades. Não necessita de manutenção,

tornando-o um material económico. [1,2, 3]

4Doseamento do Cobre num latão

O cobre é miscível com vários elementos, criando assim várias ligas de cobre, os mais

correntes são: o níquel, o zinco, o alumínio e o estanho, criando assim respectivamente: o

cuproníquel, o latão, cobre alumínio e bronze.

A liga entre o cobre e o zinco pertence ao grupo dos latões, onde a quantidade de zinco

encontra-se entre os 5% e os 45 %, contendo também estanho e chumbo entre 1% e 2%.

As proporções são importantes de acordo com o fim a que se destina. O latão é mais fácil

de moldar do que o cobre ou o zinco e alterar a quantidade dos elementos da liga do latão,

podem tornar o latão mais rijo ou mais suave para trabalhar. [5]

Esta liga é utilizada para fabricar objectos decorativos, dada a sua aparência brilhante que

se assemelha ao ouro; para fabricar componentes em que é necessário baixo atrito, tais

como fechaduras, engrenagens, rolamentos, entre outros; e para fabricar instrumentos

musicais, como instrumentos de sopro, e sinos, pelas suas propriedades acústicas.

Actualmente existem diversos métodos de extracção do cobre de acordo com o fim a que se

destina, tais como: precipitação gravimétrica, extracção por solventes, troca de iões,

transferência eléctrica e electrólise, sendo este adequado para grandes quantidades de

cobre (método preferencial na indústria) e aqueles mais adequados para a química analítica

e para pequenas quantidades de cobre. [3]

Utilizando o método de precipitação selectiva, podemos separar os componentes de uma

amostra tendo em conta a solubilidade em determinados compostos. O cobre e as suas

ligas podem ser dissolvidos por intermédio de ácidos tais como o nítrico (HNO3) e o

clorídrico (HCl), especialmente quando aquecido. [3]

Aproveitando essa propriedade, o primeiro passo do trabalho prático consiste exactamente

na solubilização da amostra de latão com ácido nítrico, oxidando o cobre a Cu2+ de acordo

com a seguinte equação redox:

Cu (s) + 2 NO3- + 4 H+ Cu2+ + 2 NO2 (g) + 2H2O

A formação de um precipitado nesta fase indica a presença de estanho, este precipita sob a

forma de ácido meta-estânico (H2SnO3). Outro composto que pode estar presente no latão é

o chumbo. Adicionando ácido sulfúrico, este precipita sob a forma de sulfato de chumbo

(PbSO4).

O doseamento do cobre inicia com a adição de hidrogenossulfito de sódio (NaSO3), que

provoca a redução do cobre (II) a cobre (I), de acordo com a seguinte equação redox:

2Cu2+ + HSO3- + H2O 2Cu+ + SO4

2- + 3H+

5Doseamento do Cobre num latão

Após reduzido, o cobre reage com o tiocianato de amónio, precipitando sob a forma de

tiocianato cuproso, (CuSCN), de acordo com a seguinte equação:

Cu+ + SCN- CuSCN (s)

6Doseamento do Cobre num latão

3. Parte Experimental

3.1. Reagentes

Ácido nítrico: HNO3; 63,012g.mol-1; p.eb.: 120,5ºC; (O) comburente; (C) corrosivo; R

8,35; S 23, 26, 36, 45; d=1,48; PRONALAB; 69%;

Ácido sulfúrico: H2SO4; 98,08 g.mol-1; p.eb.: 279,6ºC; (C) corrosivo; R 8,35; S

26/30/45; d=1,84; PRONALAB; 96%;

Solução de ácido sulfúrico 96%;

Soluções aquosas de hidrogenossulfito de sódio 10% e 0,01%;

Solução aquosa de hidróxido de amónio 4M;

Soluções aquosas de tiocianato de amónio 10% e 0,01%.

3.2. Material e Equipamento

Cadinho filtrante de Gooch G4;

Copos de precipitação;

Provetas graduadas;

Erlenmeyer;

Kitasato.

Balança: Precisa 400M;

Placa de aquecimento: VELP Scientifica;

Banho de aquecimento: Memmert.

7Doseamento do Cobre num latão

3.3. Procedimento Experimental

Pesaram-se 0.886g de latão num copo de precipitação de 250 mL e

adicionaram-se, na hotte, 10 mL de água e 15 mL de ácido nítrico

concentrado, observou-se a libertação de vapores de NO2 (figura 1),

tendo a solução ficado de cor azul-esverdeada.

Aqueceu-se a solução anterior, cerca de 10 minutos num banho de

aquecimento com agitação (80-100 ºC); nesta fase a solução tomou

a cor azul-clara não se tendo observado qualquer precipitado.

Adicionámos 4 mL de ácido sulfúrico concentrado e durante 15

minutos a solução esteve no banho de aquecimento, conforme a

figura 2. Arrefeceu-se a solução até à temperatura ambiente e

observou-se a formação de um precipitado branco, adicionaram-se

25 mL de água, aqueceu-se novamente a solução numa placa de

aquecimento com agitação até perto do ponto de ebulição, nesta fase

deixou de se observar o precipitado. Adicionaram-se 50 mL de água

e arrefeceu-se a solução até à temperatura ambiente, foi adicionada

uma solução de hidróxido de amónio 4M até à solução ficar

ligeiramente alcalina, facto que se verificou com o auxílio de papel

indicador (figura3), ao ser adicionada a base a cor da solução ficou

azul-escura. Seguidamente adicionaram-se 10 mL de ácido sulfúrico

6M, tendo a solução ficado azul-clara, transferiu-se a solução para

um erlenmeyer e completou-se o volume até perfazer 300 mL.

Adicionaram-se 25 mL de uma solução de hidrogenossulfito de sódio

a 10% e aqueceu-se a solução até perto do ponto de ebulição,

adicionou-se lentamente e agitando sempre 20 mL de uma solução

de tiocianato de amónio a 10%. Nesta fase não observámos qualquer

tipo de precipitado e a solução tornou-se verde, pelo que foi

adicionada a quantidade necessária de hidrogenossulfito de sódio

40%, para que a precipitação ocorre-se, verificou-se um precipitado

de cor branca (figura 4). A solução ficou em repouso até à aula

seguinte, tendo o sobrenadante ficado incolor. Filtrou-se num cadinho

G4 a solução anterior e arrastaram-se os resíduos com uma mistura

1:1 de tiocianato de amónio 0.01% e hidrogenossulfito de sódio

0.01%. Secou-se o cadinho na estufa a 110ºC e após arrefecimento

obtivemos uma massa de 0,994g de tiocianato cuproso.

8Doseamento do Cobre num latão

9Doseamento do Cobre num latão

4. Resultados e Discussão

Para a determinação do cobre na amostra, realizámos dois ensaios de precipitação

selectiva, nomeadamente a do estanho e a do chumbo, com o objectivo de separarmos

estes compostos para os mesmos não interferirem aquando da precipitação do cobre sobre

a forma de tiocianato cuproso. Após a solubilização da amostra com ácido nítrico, não

verificámos a formação de precipitado, o que significa que a amostra não apresentava

estanho. Seguidamente, após a adição do ácido sulfúrico, verificámos a formação de um

precipitado branco muito disperso na solução, que desapareceu com o aquecimento da

solução, pelo que podemos afirmar que o precipitado que inicialmente apareceu não era

sulfato de chumbo. Logo podemos afirmar que a amostra não tinha chumbo, embora não

saibamos a origem do precipitado.

Para verificarmos a presença de cobre no estado de oxidação 2+, adicionámos hidróxido de

amónio até a solução tornar-se alcalina, a mudança de cor da solução de azul-clara à azul-

escura, indica-nos exactamente isto, pois o cobre neste estado de oxidação forma um

complexo com estas características.

Após a redução do Cu2+ a Cu+ adicionámos tiocianato de amónio 10%, para promover a

formação do tiocianato cuproso, nesta altura a solução tornou-se verde e não apresentava

precipitado. Adicionámos então hidrogenossulfito de sódio 40% (solução stock da qual

preparámos a solução a 10%) pelo que se verificou a formação de precipitado branco. Este

facto pode se dever à concentração da solução de hidrogenossulfito de sódio 10% não ser

exactamente essa.

Como obtivemos 0,994g de tiocianato cuproso, calculámos a massa de cobre no precipitado

da seguinte forma:

121,63 g CuSCN 63,55g Cu

0,994 g CuSCN x

x = 0,4932 g Cu

O que dá uma percentagem de cobre na amostra aproximadamente igual a 56%, calculada através da equação:

10Doseamento do Cobre num latão

Teor decobre (% )=0,49320,886

×100=55,7%

11Doseamento do Cobre num latão

5. Conclusões

Podemos concluir, pela análise da amostra de latão, que esta não continha estanho nem

chumbo, pois não houve formação destes precipitados.

Após o tratamento dos resultados, concluímos que o teor de cobre obtido em comparação

com a bibliografia consultada, encontra-se dentro do que é esperado para este tipo de

amostra (55 - 95% Cu).

12Doseamento do Cobre num latão

6. Bibliografia

[1] http://www.icsg.org, página consultada em 17/Mar/2011.

[2] A.V. Seabra, Metalurgia geral, Volume II, Laboratório de engenharia civil, 1ª ed. Lisboa

1981.

[3] F.F. Dyer., G.W. Leddicotte, The radiochemistry of copper, Washington, Abril 1961.

[4] I.N.M. Gago, Electrometalurgia das soluções aquosas (Princípios fundamentais),2ª ed.

Lisboa, 1987.

[5] http://www.brass.org, página consultada em 17/Mar/2011

[6] Robalo, P., Martins, L., Alegria, E., Travassos, C., Laboratórios Integrados 2 – Protocolo

de Trabalhos Práticos, Módulo de Química 2, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa,

2011.