Cobre Y Sus Sales

1. Introducción.

El cobre es un metal de color café rojizo que posee un brillo lustroso y es un gran conductor de la electricidad y el calor. Es uno de los pocos elementos que se pueden encontrar en la naturaleza en forma pura, es decir, sin estar combinado con otros elementos. Fue uno de los primeros metales que usaron los seres humanos y, junto con el hierro y el níquel, es uno de los elementos más importantes en la industria.1

En la naturaleza, además de su forma libre, el cobre puede encontrarse en forma de sales tales como los sulfuros, los arseniuros, los cloruros y los carbonatos. La sal más común de cobre es la calcopirita (CuFeS2).2

El cobre es un metal que se utiliza mucho en la producción de aleaciones. Dentro de estas se puede mencionar el latón y el bronce. También es muy usado en la industria eléctrica para fabricar contactos y alambres eléctricos. Este metal es, además, utilizado en los procesos de plateadura en las joyerías y en los utensilios de plata. Los materiales superconductores contienen también al cobre como uno de sus componentes.1

El cobre es un elemento que también presenta una resistencia a la corrosión atmosférica. Por esta razón, otro de su usos es en tejados, canalizaciones, monedas, grabados y medallas. Es un metal que además participa en la construcción de edificios, fabricación de maquinaria y equipo industrial, y en equipos de transporte.3

2. Sección experimental.

Se siguió el procedimiento del Manual de Laboratorio de Química General I (QU-0101) de Patricia Guzmán de la Escuela de Química de la Universidad de Costa Rica; San José, Costa Rica, I Ciclo, 2013. Sin embargo, se utilizaron plantillas en vez de mecheros Bunsen, se omitió el uso del baño María para secar el precipitado de cobre. Además, se utilizó 0,4 gramos de magnesio en vez de 0,2 gramos, y 17.9 mL hidróxido de sodio en vez de 10 mL. El experimento falló en alguna de sus partes y se produjo un líquido color verde lima, en los resultados se explica lo que debió haber sucedido y sus razones, además de posibles fuentes de error.

3. Resultados y discusión.

Cuadro 1: Masa inicial del cobre.

Masa del beaker (g) 73.21

Masa del beaker + cobre (g) 73.53

Masa incial del cobre (g) 0.32

Cuadro 2: Diferentes procedimientos con el cobre y sus sales.

Procedimiento Observaciones

Obtención de nitrato de cobre (II). Se observa un gas color pardo y otro verdoso. La disolución se torna celeste.

Obtención de hidróxido de cobre (II). Toma un color azul rey y textura gelatinosa.

Transformación de hidróxido de cobre (II) a óxido de cobre (II). Toma un color oscuro y se hace sólido. El líquido supernatante es color verde agua.

Obtención de sulfato de cobre (II). Toma un color celeste de nuevo.

Obtención de cobre metálico. La disolución toma un color café. Sin embargo luego de esto se torno de color verde lima.

Cuadro 3: Masa final del cobre.

Masa de la cápsula (g) 85.16

Masa de la cápsula + precipitado (g) 85.50

Masa final del cobre (g) 0,34

Porcentaje de recuperación de cobre 106.25%

Para calcular el porcentaje de recuperación se utilizó la ecuación 3.1. y los cálculos se encuentran en los apéndices.

Reacciones

3Cu(s) + 8HNO3(ac) → 3Cu(NO3)2(ac) + 2NO(g) + 4H2O(l) (1)

2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) (2)

Cu(NO3)2(ac) + 2NaOH(ac) → 2NaNO3(ac) + Cu(OH)2(s) (3)

Cu(OH)2(s) → CuO(s) + H2O(l) (4)

CuO(s) + H2SO4(ac) → CuSO4(ac) + H2O(l) (5)

Mg(s) + CuSO4(ac) → MgSO4(ac) + Cu(s) (6)

Mg(s) + 2HCl(ac) → MgCl2(ac) + H2(g) (7)

Ecuaciones

Las reacciones de desplazamiento son aquellas en las que un elemento toma el lugar de otro en un compuesto. En este caso la reacción para obtener nitro de cobre (II) (1) es catalogada como tal porque el cobre ocupa el lugar del hidrógeno.4

A pesar de que el hidrógeno está posicionado por delante del cobre en la serie de actividad de los metales, dicho elemento reacciona con el ácido nítrico debido a que este ácido es un poderoso agente oxidante y, en altas concentraciones, oxida a la mayoría de los metales.5

El gas color pardo observado es el resultado de que el monóxido de nitrógeno, producto de la reacción 3.1, reaccione con el oxígeno del ambiente, según la reacción 2, para producir dióxido de nitrógeno, un gas color pardo/rojizo.6

La disolución resultante de la reacción 1 obtiene un color verde, y los compuestos hidróxido de cobre (II) y sulfato de cobre (II) obtienen un color azul debido a que la mayoría de los complejos de cobre (II) son azules o verdes.7

Para obtener el óxido de cobre (II) el hidróxido de cobre (II) experimenta un cambio químico llamado deshidratación que es la eliminación de agua de un compuesto químico por la acción del calor.8

Para poder obtener el sulfato de cobre (II) se debió utilizar ácido sulfúrico debido a que el óxido de cobre (II) posee un carácter básico, por lo que ocupa de un ácido fuerte para poder disolverse. Compuestos como el sulfato de sodio o el sulfato de potasio son sales, por lo que no se hubiera logrado la obtención del sulfato de cobre (II).2

El magnesio, al estar por arriba del cobre en la serie de actividad de los metales, logra desplazar al cobre de los compuestos y, así, obtener el cobre metálico.9

La formación de un sólido rojizo indica la formación del cobre metálico debido a que este es de color rojo.8

La capacidad del magnesio para desplazar al hidrógeno de los ácidos permite que desplace al hidrógeno del ácido clorhídrico y se produzca cloruro de

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