Ciclo Del Cobre

CICLO DEL COBRE

CYCLE OF COPPER

Jose Julián López Osorio

RESUMEN

Se sometió una pequeña lámina de cobre a un ciclo en donde se obtuvieron las sales más importantes de este metal y se observaron las diferentes reacciones que sufrió el cobre. Al ser tratado con ácido nítrico, la solución se tornó verde oscura, generando una reacción exotérmica y desprendiendo gases de color naranja desintegrándose así el metal; con el hidróxido de sodio, se formó un precipitado azul que al calentarlo cambió de color a negro; con el ácido sulfúrico, ocurrió una reacción exotérmica tornándose la solución azul clara debido a que hubo una disolución completa del precipitado y, finalmente con el zinc, se produjo calor (reacción exotérmica) formando un precipitado rojizo, dicho precipitado es el cobre que se recuperó durante el ciclo.

Palabras Claves: cobre, ácido nítrico, hidróxido de sodio, ácido sulfúrico, zinc, reacción exotérmica

INTRODUCCIÓN

El cobre está ampliamente distribuido en la naturaleza, como metal, en sulfuros, arseniuros, cloruros, carbonatos, etc. El cobre es un metal tenaz, suave y dúctil de color rojizo, siendo sus conductividades eléctrica y calorífica solamente inferiores a las de la plata. Se usa en muchas aleaciones, como los bronces y latones; es completamente miscible con el oro. Sólo se oxida superficialmente en el aire, adquiriendo a veces una capa, hidroxocarbonato e hidroxosulfato. Es atacado por los halógenos, pero no es afectado por ácidos no oxidantes o no complejantes en ausencia de aire. El cobre se disuelve fácilmente en los ácidos nítrico y sulfúrico, en presencia del oxígeno. También es soluble en soluciones ácidas que contengan tiourea, que estabiliza al Cu (I) como un complejo; también se utilizan las soluciones ácidas de tiourea para disolver los depósitos de cobre en las calderas. [1]

El objetivo de la práctica es conocer detalladamente el ciclo del cobre, en el cual, partiendo de una muestra de este metal y sometiéndolo a una serie de reacciones de oxidación, sustitución, descomposición y reducción, se puede volver a obtener casi en su totalidad.

MÉTODO

Una lámina de cobre de peso desconocido fue tratada con unas gotas de ácido nítrico concentrado hasta la completa reacción del metal. La reacción fue exotérmica. Ésta reacción da como resultado el gas dióxido de nitrógeno, de color pardo rojizo, mientras que con el mismo ácido diluido forma el óxido nítrico, incoloro.

A la solución fría se adicionan unas gotas de hidróxido de sodio hasta que cese la formación de un precipitado azul. A continuación se calienta dicho sólido, éste se convierte en un sólido negro el cual se centrifuga y se lava por repetidas ocasiones para eliminar otros iones presentes en la solución, éste sólido negro desaparece al adicionarle unas gotas de ácido sulfúrico concentrado volviéndose azul de nuevo.

Luego se adicionan pequeñas cantidades de zinc metálico en polvo hasta que no reaccione más, es decir, hasta que cese la efervescencia. Finalmente, se filtra, se lava y se seca el cobre para hallar así el porcentaje de rendimiento.

DISCUSIÓN

Las reacciones de la práctica fueron:

Reacción con ácido nítrico concentrado (HNO3)

La solución se tornó verde oscuro inicialmente.

Efervescencia de la lámina de cobre.

Desprendimiento de gases color naranja.

Desintegración del alambre (pérdida de color, consistencia, dureza)

Cu(s)+4HNO3(ac)----->Cu(NO3)2(ac)+2H2O+2NO2(g)

La reacción que ocurre es una reacción de oxidación del cobre, ya que pasa de un estado de oxidación neutro (el cobre se encuentra en su estado fundamental), a un estado de oxidación +2 para que así pueda unirse a él el anión nitrato (NO3-) y dar como uno de los productos de la reacción la sal nitrato cúprico Cu(NO3)2.[2]

Reacción al agregar hidróxido de sodio (NaOH)

Al adicionar el hidróxido de sodio se formó un precipitado azul oscuro.

La reacción que ocurre es la siguiente:

Cu(NO3)2(ac)+2NaOH(aq)---->Cu(OH)2(s)+2NaNO3(aq)

La formación del precipitado de hidróxido cúprico se debe a una reacción de doble sustitución en la que el hidroxilo del NaOH y el Ion nitrato del Cu(NO3)2 se intercambian para dar así los respectivos productos. [3]

Al calentar la mezcla se presentó la formación de un precipitado negro.

La reacción es la siguiente:

Cu(OH)2(s) ---------> CuO(s) + H2O(l)

El precipitado negro formado corresponde al oxido cúprico (CuO), el cual se da como resultado de la descomposición del Cu(OH)2 al calentarlo. [4]

Reacción al agregar acido sulfúrico concentrado (H2SO4)

Reacción exotérmica (producción de calor).

La solución adquirió una tonalidad azul clara.

Disolución completa del precipitado.

CuO(s) + H2SO4(ac) -----> CuSO4(ac) + H2O(l)

Esta reacción corresponde a una reacción de doble sustitución o de metátesis ya que hay un intercambio entre los cationes de los dos compuestos reactantes, es decir, el catión cúprico (Cu+2) se une al anión sulfato (SO4-2) para dar como primer producto de la reacción el sulfato de cobre II o sulfato cúprico (CuSO4) y al mismo tiempo el catión hidrón (H+) se une al anión O-2 para dar como segundo producto el óxido de hidrógeno o agua (H2O).[3]

Se formaron sales de sulfato de cobre con colores de verde a azul verdoso. El resultado se manifiesta primero con la desaparición del precipitado negro de CuO y segundo con la coloración azul que adquiere la solución.

Reacción al agregar zinc

Reacción exotérmica (producción de calor).

Formación de un precipitado rojizo.

CuSO4(ac) + Zn0(s) ------> Cu0(s) + ZnSO4(s)

La reacción ocurrida corresponde a una reducción del cobre, el cual pasa del estado de oxidación +2 a un estado neutro, volviendo de esta manera a su condición pura inicial. Igualmente también se presenta una oxidación del zinc, pasando de un estado

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