ESTUDO DO COMPROPORCIONAMENTO DO TETRACLOROCUPRATO

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Reação 1: Ustulação de calcosite

Já os minérios de cobre na forma de carbonato podem ser reduzidos com carbono que é observado na reação 2:

CuCO3 .Cu(OH)2 + C → 2Cu + 2CO2 + H2O

Reação 2: Redução de carbonatos à cobre

Após esses processos de redução à cobre, dependendo da finalidade do metal se faz necessário o refino eletrolítico para obter maior pureza do cobre.

O processo de refino, purificação do metal cobre, é feito através de processo eletroquímico, onde o eletrólito que é composto por soluções de sulfato cúprico (CuSO4) e ácido sulfúrico (H2SO4) ficam em cubas, onde será aplicada determinada corrente elétrica continua, para que ocorra a dissolução do ânodo (onde fica o cobre impuro) e assim migrando os íons de cobre para o cátodo (onde ficará o cobre puro), ficando as impurezas no eletrólito ou decantadas no fundo das cubas (BRAVO e SILVA, 2001).

1.1 Do Cobre ao Cobre: sequência de reações de oxidação e redução do cobre metálico

Frente a exemplificação de vários processos de redução à cobre, evidencia-se a necessidade de reciclagem deste metal, desta forma iremos provar e tomar conhecimentos dos processos químicos envoltos no que se refere ao ciclo do cobre (imagem 01) que são transformações químicas onde o reagente principal e o produto final à ser obtido será o cobre metálico, que de forma exemplificada será por diferentes tipos de reações químicas como oxidação-redução, ácido-base, decomposição e precipitação.

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Imagem 1: Ciclo do Cobre

Fonte: Autoria própria

Na primeira etapa é produzido nitrato de cobre Cu(NO3)2, pela adição de ácido nítrico ao cobre metálico, haverá a oxidação do cobre, esta fase é caracterizada pela coloração azul da solução obtida. Na segunda etapa, com a adição de uma solução de hidróxido de sódio, será observado um precipitado, hidróxido de cobre Cu(OH)2, de coloração azul escuro. Na terceira etapa, deve aquecer a solução obtida na segunda etapa e assim observar a mudança de coloração e precipitação mais escura, característica da formação do óxido de cobre (CuO). Para observar a quarta etapa, deve-se filtrar o precipitado obtido e através da adição de ácido sulfúrico haverá formação de sulfato de cobre (CuSO4). Para novamente obter o cobre é adicionado zinco em pó, onde haverá a formação de gases e a recuperação do cobre (Cu).

1.2 Síntese do tetraclorocuprato(II)

Além da recuperação do cobre através de reações químicas vale salientar uma característica comum dos elementos do bloco d (elementos de transição), mas especificamente tratando do elemento Cu na formação de íons complexos que de acordo com (SHRIVER e ATKINS, 2008) em um contexto da química de coordenação dos metais, um complexo é formado quando um átomo metálico esta rodeado por determinado conjunto de ligantes, de modo que o ligante seja um íon ou molécula, exemplificando, nos complexos metálicos haverá um único átomo metálico (íon central) rodeado por vários ligantes.

Ainda em (SHRIVER e ATKINS, 2008) nos diz que existem alguns complexos que possuem grande importância biológica, pelo fato de estarem presentes em pesquisas relacionadas à medicamentos e alguns outros complexos mais importantes são complexos metálicos que possuem determinados números de coordenação (NC) sendo os mais comuns com quatro, cinco ou seis, respectivamente tetracoordenados, pentacoordenados e hexacoordenados.

Com número de coordenação quatro é um dos mais importantes e apresenta duas geometrias principais, a tetraédrica e a quadrada. Os complexos tetraédricos podem ser encontrados com cátions metálicos alcalinos e de transição. Os complexos quadrados são muito encontrados com o Cu2+, Ni2+, Pd2+, Pt2+, Au3+, Rh+, Ir+. Os cátions dos complexos quadrados têm oito elétrons d. Esses oito elétrons formam quatro pares eletrônicos que completam todos os orbitais exceto o dx2 - y2 .Esse orbital, juntamente com os orbitais S, Px, Py, formam um conjunto de híbridos dsp2, voltados para os vértices de um quadrado.

Nos complexos as teorias que explicam as ligações entre o metal e os ligantes são a teria da ligação de valência (TLV), teoria do campo cristalino (TCC) e a teoria dos orbitais moleculares (TOM). A TLV, foi desenvolvida por Pauling, nos diz que a formação de ligações coordenadas com o metal é através de compostos de coordenação que contem íons complexos, onde o ligante deve ter um par de elétrons livres e o metal um orbital vazio. Já a TCC proposta por Bethe e Van Vleck diz que as ligações nos complexos é devido atrações do tipo íon-íon (íons+ e íons-) e são consideradas como uma força de atração eletrostática e na TOM considera-se contribuições covalentes e iônicas (LEE, 1999).

1.3 Estudo do comproporcionamento do tetraclorocuprato(II) em tetraclorocuprato(I)

A propriedade denominada transferência eletrônica inter ou intramolecular é uma característica dos complexos de valência, deve-se a isso a ampla utilização em estudos. Existe, entre os centros metálicos nesses complexos, a comunicação eletrônica. E mesmo em ambientes químicos semelhantes haverá a separação de potenciais redox. Esse fenômeno é denominado de efeito de comproporcionamento (SILVA,2012).

Na reação de comproporcionamento, devem-se ter duas substâncias de um mesmo elemento com estados de oxidação diferentes para a formação de uma substancia com o estado de oxidação intermediário.

2.0 OBJETIVO

Geral:

Estudar a reatividade do cobre assim como seus estados de oxidação e sintetizar complexos coordenados a ele como o tetraclorocuprato I e tetraclorocuprato II.

Específico:

- Estudar a formação dos compostos de cobre;

- Quais outros reagentes poderiam ser utilizados para a reação do cobre ao cobre;

- Entender a diferença das cores dos complexos hexaaquocobre II e tetraclorocuprato II;

- Entender quais as espécies químicas presentes nos complexos