INFORME DE EL COBRE Y SUS SALES

EL COBRE Y SUS SALES

INTRODUCCIÓN: El cobre es un metal brillante color rojizo, muy importante para el ser humano debido a sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como sus propiedades eléctricas y su abundancia. (Lenntech, 2017)

Esta práctica busca observar las transformaciones del cobre metálico con diferentes sustancias, y con esto visualizar algunas de las reacciones químicas aprendidas en el curso de teoría.

El experimento realizado es conocido como el ciclo del cobre, en esta práctica se obtendrá cobre sólido a partir de cobre sólido, haciéndolo pasar por un ciclo de reacciones en las cuales cambiará sus propiedades fisicoquímicas. Podremos observar el cobre en versión nitrato (3Cu(NO3)2), hidróxido (Cu(OH)2), oxido (CuO) y sulfato (CuSO4). Dicho ciclo se compone de las reacciones que se detallan a continuación:

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

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

   3. Cu(OH)2(s)→CuO(s)+H2O(l)[pic 1]

   4. CuO(s)+H2SO4(ac)→ CuSO4(ac)+H2O(l)

   5. CuSO4(ac)+Zn(s)→ZnSO4(ac)+Cu(s)

También, en este ciclo, sucede la reacción secundaria próximamente mencionada: NO+O2→NO2 (6). (Condike, 1975)

SECCIÓN EXPERIMENTAL: Se agregaron 10mL de HNO3 a 0,3g de cobre metálico. Seguidamente, la disolución resultante se dejó enfriar y se le añadió, con agitación constante, 20mL de NaOH. El Cu(OH)2 resultante fue calentado poco a poco hasta que cambió de color, se agitó la mezcla y luego se dejó sentar el precipitado. Luego se decantó y se hicieron tres lavados, para posteriormente añadir 10mL de H2SO4. Al CuSO4 se le agregó 1g de Zn, luego se le hicieron dos lavados y esperó a que se sentara. A la mezcla obtenida se le agregaron 5mL de H2O, y seguidamente 4mL de HCl. Esto se decantó, se le hicieron dos lavados y se trasvasó a una cápsula de porcelana. Luego se colocó en la plantilla que estaba a 400°C, y se le puso un vidrio reloj encima. Cuando el agua se evaporó totalmente, la cápsula con el cobre se dejó enfriar, y después fue pesada.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN:

1. Obtención del nitrato de cobre (II)

Al agregar ácido nítrico al cobre metálico, de este empieza a emanar un burbujeo, y se posteriormente se disuelve. La disolución adquiere un color celeste suave. En este proceso, se suelta un gas color verde. Esto se da debido a que ocurre la reacción (1), que es una reacción de oxidación. El color verdoso que se observa al principio de la reacción se debe a que el NO emanado por la reacción anterior, que es transparente, reacciona con el oxígeno que hay en la atmósfera, produciendo NO2 (6), que tiene una coloración verdosa. Esta es una reacción redox.

1. Obtención de hidróxido de cobre (II)

Al añadir hidróxido de sodio a la disolución de sulfato de cobre (II), se da una reacción de precipitación. Se observa la aparición de un precipitado color azul con aspecto gelatinoso, que es el hidróxido de cobre (II), y un líquido supernatante color transparente.

1. Transformación del hidróxido de cobre (II) a óxido de cobre (II)

Al aplicar calor al hidróxido de cobre (II) la disolución cambia totalmente a color transparente, y se genera un precipitado negro. Esto debido a que ocurre una reacción descomposición (3), donde se observa que el hidróxido de cobre (II) se descompone, a causa del calor, en óxido de cobre (II)(el precipitado negro) y agua(líquido supernatante transparente)

1. Obtención del sulfato de cobre (II)

Al agregar ácido sulfúrico al oxido de cobre, se obtiene una disolución color celeste, esto debido a la formación del sulfato de cobre, que es una sal de color azul soluble en agua.

Se utiliza ácido sulfúrico porque se busca crear una reacción ácido-base entre el óxido y un ácido, para formar sulfato de cobre y agua, que es fácil de separar

1. Obtención de cobre metálico

Al ser agregado Zn a la mezcla anterior, este empieza a crear un burbujeo fuerte, el líquido se torna transparente y se puede observar un precipitado color rojizo, esto debido a que ocurre la reacción (5), que es una reacción de desplazamiento simple que genera un precipitado, en la cual el zinc desplaza al cobre.

Al momento de agregar el zinc es importante mantener los mecheros apagados, ya que este puede arder a altas temperaturas. Luego, antes de aregar ácido clorhídrico, se deben hacer lavados a la disolución, porque es posible que aún queden residuos de otras sustancias, lo que podría generar otro tipo de reacciones. Y a la hora de calentarla no se debe llevar a ebullición para evitar una reacción muy fuerte.

Se utiliza HCl concentrado para eliminar el exceso de zinc, debido a que este no reacciona con el cobre. Por otro lado, si se utilizaran compuestos como ácido nítrico o ácido sulfúrico, estos reaccionarían con el cobre, produciendo compuestos como nitrato de cobre (II) o sulfato de cobre.

El porcentaje de recuperación es de 66,67%. Esto debido a que al principio se agregó 0,3g de cobre, y al final de todo el procedimiento solo se obtuvo 0,20g. [(0,20/0,3)x100=66,67%]

Las causas por las que disminuye el rendimiento son: perdidas del precipitado al decantar y perdida del precipitado por salpicaduras al calentar. Las causas de aumento del rendimiento son: falta de evaporación de la mezcla final y dejar residuos de otros compuestos.

BIBLIOGRAFÍA:

Condike, G. F. Near 100% Student Yields with the "Cycle of Copper Reactions" Experiment. J. Chem. Educ. 1975, 52 (9), 615.

Lenntech; Lenntech. http://www.lenntech.es/periodica/elementos/cu.htm (accesado Junio 19, 2017)