PURIFICACION SULFATO DE COBRE

INFORME

TRABAJO PRÁCTICO Nº 1.2:

PURIFICACIÓN DE SULFATO DE COBRE INDUSTRIAL

‘Purificación y reconocimiento de impurezas’

OBJETIVOS:

Aprender técnicas básicas de laboratorio como medir masas, volúmenes y temperatura, separar un sólido por filtración, purificar un sólido por cristalización y realizar ensayos de identificación.

Adquirir conceptos básicos sobre compuestos cristalinos, reacciones rédox, solubilidad e influencia de pH, la temperatura y la formación de complejos sobre la misma.

Purificar sulfato de cobre y calcular el rendimiento del proceso.

Reconocer las impurezas presentes en esta sal.

FUNDAMENTOS DEL MÉTODO DE PURIFICACIÓN:

Las principales impurezas del CuSO_4.5H_2 O se deben a sales solubles de Fe(II) y sustancias insolubles en agua (arena, polvo, etc.). En la práctica se purifica el sulfato de cobre industrial eliminando la fracción insoluble por filtración (en la práctica evitamos este paso ya que era insignificante la fracción insoluble). Luego, se eliminan los iones Fe(II) por conversión a Fe(III) (Reacción REDOX – Agente oxidante: H_2 O_2 en medio ácido) y solubilización de los mismos.

Los iones Fe(II) tienen prácticamente el mismo tamaño que los iones Cu (II). Por este motivo en el proceso de formación de los cristales de CuSO_4.5H_2 O, los iones Fe(II) pueden incorporarse a la red cristalina, reemplazando a los iones Cu(II) y mantenerse como impureza. Este inconveniente se resuelve disolviendo la muestra en agua caliente, oxidando las impurezas de Fe(II) a Fe(III) y luego cristalizando nuevamente el sulfato de cobre por enfriamiento lento de la solución.

Reacción de oxidación: 〖Fe〗^(2+)→ 〖Fe〗^(3+)+e^-

El electrón liberado durante el proceso de oxidación del Fe(II) debe ser captado por otra especie (capaz de aceptar el electrón) que pasará a su forma reducida, en este caso es H_2 O_2 en medio ácido:

Reacción de reducción: H_2 O_2+ 〖2H〗^++〖2e〗^-→2H_2 O

Este oxidante no tiene ningún efecto sobre los iones Cu(II) debido a que éstos no son capaces de oxidarse más.

RESULTADOS OBTENIDOS:

Masa de muestra impura, m₁/g 49,9850g ± 0,0001g

Masa de sulfato de cobre pentahidratado cristalizado, m₂/g 34,6143g ± 0,0002g

Masa de solución (aguas madres)/g 56,7285g ± 0,0002g

Temperatura de las aguas madres/ °C 24°C±0,1°C

Masa de sulfato de cobre disuelto (como CuSO₄.5H₂O), m₃/g 14.5881341g ± 0.018450122g

Rendimiento de cristalización, m₂.100/m₁ 69,2494 ± 0,00054 %

Rendimiento total, (m₂+m₃).100/m₁ 98.43439852 ± 0.037508365%

Detalles: (Calculo de incertezas)

-Masa de muestra impura:

m₁ tiene una incerteza de 0,0001g debido al error de la balanza.

-Masa de sulfato de cobre cristalizado:

m₂ y la masa de las aguas madres tienen una incerteza de 0,0002g debido a la resta que hicimos para obtener las masas:

m₂: m_(cristalizador con muestra pura/seca)- m_(cristalizador vacío y seco)

m₂: 127,0000g±0,0001g – 92,3857g±0,0001g = 34,6143g±0,0002g = m₂

-Masa de solución: (Aguas madres):

m_(probeta con aguas madres)- m_(probeta vacía y seca)

- m_(aguas madres): 139,8170g±0,0001g – 83,0885g±0,0001g = 56,7285g±0,0002g

-Masa de sulfato de cobre disuelto:

Al momento de calcular la masa de CuSO₄.5H₂O disuelto (m₃), necesitamos la tabla de valores de solubilidad del sulfato de cobre pentahidratado en función de la temperatura, y a partir de esa tabla construir un gráfico, obtener la aproximación a la curva a través de un polinomio de grado 3 y con la fórmula de éste calcular la masa a 24°C. La temperatura fue calculada con una incerteza de ±0,1°C debida al posible error del termómetro.

Por esto, calculamos también solubilidad máxima (T + ∆T) y solubilidad mínima (T – ∆T).

La diferencia entre 〖Solubilidad〗_màxima y Solubilidad, resulta ser nuestra incerteza en la solubilidad (〖Sol〗_max – Sol = ∆Sol = 0,03243289)

Tabla:

Temperatura (°C) Solubilidad del CuSO₄.5H₂O (g/100g de solución)

0 18,2

10 21,41

20 24,46

30 28,11

40 30,83

50 34,25

60 38,48

80 46,25

100 54,12

Gráfico y aproximación con polinomio de grado 3:

Entonces, nuestra aproximación está dada por la siguiente función “y = -6E-07x3 + 0,000x2 + 0,291x + 18,32”. Reemplazando en x por el valor de nuestra temperatura, 24°C, obtenemos que hay 25,2957g de CuSO₄.5H₂O en 100g de solución. Por lo tanto:

m₃: (56,7285g

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