Fundamento del método de purificación de sulfato de cobre.

Objetivos

• Determinar la presencia de impurezas solubles e insolubles y el método de purificación del CuSO4·5H2O
• Adquirir conocimientos básicos sobre compuestos cristalinos, reacciones de oxidación-reducción,  solubilidad, temperatura y la formación de complejos sobre las mismas.

Fundamento del método de purificación

El  sulfato de cobre cristaliza como una sal pentahidratada de color azul (CuSO4·5H2O), el que puede presentar impurezas  de dos tipos: insolubles como arena, polvo, etc. y solubles como el Fe2+.  La parte insoluble  puede separarse  por filtración, mientras que la soluble por oxidación.

El hierro en su estado de oxidación (II) es muy parecido al Cu2+ (en radio y número de oxidación) y por lo tanto puede incorporarse fácilmente a la red cristalina de la sal.
Solubilizando la muestra en agua caliente, oxidando las impurezas de  Fe2+ a Fe3+  y posteriormente dejando enfriar la solución lentamente, se logra una estructura cristalina de sulfato de cobre libre de iones hierro. Esto se debe a que los iones Fe(III) son más pequeños (~0,64 Å de radio iónico) que los iones Cu(II) (~ 0.73 Å de radio iónico) de manera que no pueden sustituir al cobre en el proceso de formación del cristal con la misma facilidad que los iones Fe(II), y por eso permanecen en solución.[1] [2].
La ecuación que representa esta oxidación del hierro es:        

                                                           Fe2+  Fe3++e-[pic 1]

Un gran número de reacciones químicas transcurren con la pérdida formal de electrones de un átomo y la ganancia de ellos por otro. La ganancia de electrones recibe el nombre de reducción y la pérdida de electrones oxidación. El proceso global se denomina oxidación-reducción o reacción redox, es decir cualquier proceso en que se transfieren electrones de una sustancia a otra. La especie que suministra electrones es el agente reductor (especie que se oxida) y la que los gana es el agente oxidante (especie que se reduce)[3]. En nuestro caso el agente reductor es el Fe2+ y el agente oxidante el agua oxigenada (H2O2); ya que el agua oxigenada no puede oxidar a los iones Cu(II) debido a que se encuentra en su mayor estado de oxidación posible.
La ecuación que representa la reducción del agua oxigenada es:

H2O2 + 2H+ + 2e-  → 2H2O

Para que esta reacción tenga lugar el agua oxigenada debe encontrarse en medio ácido.

Materiales y reactivos

• Probeta de 100ml
• Vaso de precipitado de 250ml
• Mortero
• Espátula
• Balanza granataria
• Embudo Buchner
• Kitasato
• Papel filtro
• Mecheros (2)
• Trípodes con tela metálica (2)
• Varilla
• Pipeta graduada de 10ml
• Vidrio de reloj
• Termómetro
• Tubos de ensayo
• Embudo de vidrio
• Vaso de precipitado extra
• Agua destilada
• Agua oxigenada (H2O2  10% en H2SO4  3M)
• Ácido clorhídrico (HCl 6M)
• Amoníaco (NH3 6M)
• Tiocianato de potasio(KSCN 0,1M) 

A. Purificación de sulfato de cobre industrial

Tabla 1: Datos experimentales y cálculo de rendimientos.

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