Ciclo del cobre

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Ciclo del Cobre

Darwin Yesid Quesada Ome; Cristian Felipe Cuenca Llanos; Yeni Milena Benavides Carvajal.

Universidad de la Amazonia, Facultad de Ciencias Básicas, Programa de Química, Semestre IV.

10 de febrero de 2022

Resumen

En este estudio se realizó el proceso del ciclo del cobre realizando tratamiento con ácido nítrico, hidróxido de sodio y oxidación aumentando la temperatura; luego de calcinar se dividió el sólido en dos cantidades iguales: la primera se trató con ácido sulfúrico y granallas de zinc para obtener cobre sólido; la segunda se trató con hidróxido de sodio, tártaro de sodio y potasio, glucosa y ácido clorhídrico. Se evidenció  el cambio en la variación de los estados de oxidación con un error elevado en el rendimiento de recuperación de cobre debido a la presencia de humedad en el proceso de pesado final de la muestra

Palabras clave: ciclo del cobre, oxidación, rendimiento

Abstract

 In this study, the process of the copper cycle was carried out by treating with nitric acid, sodium hydroxide and oxidation by increasing the temperature; after calcining, the solid was divided into two equal amounts: the first was treated with sulfuric acid and zinc grit to obtain solid copper; the second was treated with sodium hydroxide, sodium and potassium tartar, glucose and hydrochloric acid. The change in the variation of the oxidation states was evidenced with a high error in the copper recovery performance due to the presence of moisture in the final weighing process of the sample.

Keywords: copper cycle, oxidation, yield

Introducción

Las reacciones químicas se basan en reordenamientos de los átomos, los cuales se generan de la ruptura y formación de enlaces nuevos. Las sustancias involucradas en la reacción se denominan reactantes o reactivos y las formadas se denominan productos. Las sustancias formadas, casi siempre presentan propiedades físicas diferentes, tales como: color, solubilidad, punto de fusión, estado de agregación, etc. Además, estos cambios pueden estar acompañados de absorción o producción de calor, luz u otra forma de energía. El ciclo del cobre es uno de los ensayos más interesantes en química inorgánica gracias a la versatilidad del cobre para formar muchos compuestos.

El cobre es uno de los metales más empleados por el hombre gracias a sus propiedades mecánicas y eléctricas. Es el elemento con numero atómico 29 y su apariencia física en estado metálico es tener un color rojizo y un brillo metálico. El cobre también tiene un papel importante en procesos biológicos en plantas y animales y se encuentra en muchos alimentos habituales consumidos por el ser humano, por lo cual es rara la deficiencia en este mineral. (QuimicaFacil, 2019).

En Chile, la industria extractiva del cobre es la principal industria, las exportaciones del metal lideran el sector exportador y en la actualidad operan las principales empresas productoras del mundo, destacando a las dos empresas con mayor producción mundial: Codelco de propiedad del Estado de Chile como la empresa de mayor producción en el mundo, seguida por la minera Escondida (de propiedad de la empresa "BHP Billinton"), siendo esta la mayor empresa privada del sector en el país.

Por otra parte, el escenario económico mundial ha puesto a los países productores frente a nuevos retos y desafíos en el sector de la minería. En lo específico, la actividad minera del cobre por tratarse de una industria a largo plazo requiere de mucha estabilidad para asegurar resultados positivos en los diferentes ciclos productivos. Si bien es cierto, los últimos años han evidenciado un comportamiento positivo en esta actividad, esto ha sido en gran medida consecuencia del crecimiento de economías emergentes, principalmente la de China, cuyo aumento en la actividad industrial ha tenido un impacto favorable en la exportación de materias primas para un número importante de países productores. (Donoso Muñoz, 2013).

Por lo anteriormente mencionado, este estudio tiene como propósito reconocer las características químicas del cobre elemental y algunos de sus compuestos comunes. También relacionar dichas características con algunos términos fisicoquímicos como energías libres de reacción y por último determinar experimentalmente los diferentes estados de oxidación del cobre.

Marco teórico

El cobre es un elemento químico, cuyo símbolo es Cu y su número atómico 29; hace parte de los metales de transición y es un importante metal no ferroso. Es un elemento de amplia utilidad debido a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfuros minerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita y enargita(Aguilar, 2001). Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita, malaquita, azurita, crisocola y brocantita. El grado del mineral empleado en la producción de cobre ha ido disminuyendo regularmente, conforme se han agotado los minerales más ricos y ha crecido la demanda de cobre. Existen considerables cantidades de cobre en la Tierra para un uso futuro si se utilizan los minerales de los grados más bajos, y es poca la probabilidad de que se agoten durante un largo periodo(Hernandez Sampieri Roberto, 2014).

El átomo de cobre tiene la estructura electrónica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1, de lo cual, el bajo potencial de ionización del electrón 4s1 da por resultado una remoción fácil del mismo para obtener cobre(I), o ion cuproso, Cu+, y el cobre (II), o ion cúprico, Cu2+, se forma sin dificultad por remoción de un electrón de la capa 3d. Una característica del cobre es su baja actividad química; se combina químicamente en alguno de sus posibles estados de valencia, de los cuales la valencia más común es la de 2+ (cúprico), pero 1+ (cuproso) es también frecuente y la valencia 3+ ocurre sólo en unos cuantos compuestos inestables(Santacruz, n.d.).

Metodología

Se pesaron aproximadamente 5 g de la muestra de cobre metálico y se trató con ácido nítrico concentrado hasta diluir completamente, posteriormente se diluyó la reacción con una pequeña cantidad de agua y se adicionó hidróxido de sodio 2 M en exceso o hasta que dejó de aparecer un precipitado azul, luego se adicionó mas agua (una pequeña cantidad) y se calentó con agitación hasta que el precipitado cambió de color completamente, para luego enfriar el sistema y se separó el precipitado, se calcinó a no más de 1000 grados. El sólido luego de calcinar y enfriar se dividió en dos partes.

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