CICLO DEL COBRE, PRACTICA # 2. RESUMEN: El cobre es un mineral muy abundante, y se trata de un oligoelemento esencial para la salud de todos los organismos vivos, en el caso del metal cuenta con numerosas propiedades únicas y beneficiosas para el desarrollo actual. En este caso caso para para la prác práctic tica a se le real realiz izo o cier cierta tas s reac reacci cion ones es como como lo fuer fueron on la oxidación, la sustitución, la deshidratación y la reducción, con el fin de observar y analizar lo ocurrido en cada una de las reacciones elaboradas, de tal modo que el porcentaje de rendimiento obtenido finalmente sea excelente.
INTRODUCCION: El cobre es un elemento abundante en la naturaleza que se encuentra en forma de compuestos minerales y se integra al suelo por los procesos de descomposición de las roca rocas. s. El cicl ciclo o natu natura rall del del cobr cobre e consiste en la absorción del cobre por las plantas que luego lo transforman en molculas complejas de enzimas! los animales herb herb"v "vor oros os obti obtien enen en el cobr cobre e al comer las plantas y los carn"voros al come comerr herb" erb"v voros oros.. En muc muchos hos animales como las ara#as el cobre es muy importante para el tran ransporte de oxi oxigeno u otras funciones biológicas. $inalmente al morir ya sea platas o animales el cobre se reintegra al suelo en materia de descomposición para ser reabso reabsorbi rbido do por planta plantas. s. %urant %urante e esta práctica se llevara a cabo el ciclo de cobre pero desde el ámbito qu"mico donde podremos observar las principales reacciones que sufre este elemento. El objetivo principal de la práctica es conocer e interpretar el porqu de las
difere diferente ntes s reacci reaccione ones s por las que que pasa el cobre durante su ciclo. El redimiendo qu"mico es la canti cantidad dad de produc producto to obteni obtenido do en una reacci reacción ón qu"mic qu"mica. a. En muchas muchas ocasiones se utiliza mayor propor proporció ción n de un reacti reactivo vo que de otro, al de menor proporción se le cono conoce ce como como reac reacti tivo vo limi limite te y su cantidad de moles corresponderá a la cantidad de moles de producto la cual será el rendimiento teórico de la reacción.
&.' (
valor experimental experimental valorteor valor teorico ico
∗)**
PARTE EXPERIMENTAL+ e tomó una lámina de cobre de peso desconocido y se puso en un beac-er de *ml. e adiciono ácido n"trico hasta que el cobre se disolvió compl completa etamen mente, te, se dejó dejó enfria enfriarr la solución y se le adicionaron gotas de hidró idróx xido ido de sodi sodio o has hasta la formación de un precipitado azul .la solución se calentó y el precipitado tomo tomos s un colo colorr oscu oscuro ro/n /neg egro ro,, la
solución se centrifugo y el precipitado se transfirió a un beac-er de *ml y se le adicionaron gotas de ácido sulfúrico concentrado.se adiciono zinc a la solución hasta que precipito todo el cobre y dejo de reaccionar.se adiciono ácido clorh"drico concentrado hasta que dejo de efrveser. e filtró, lavo y seco el cobre precipitado.
RESULTADOS Y CALCULOS: 0uego de realizar el ciclo del cobre obtuvimos un peso de *,12gr de cobre experimental, sin embargo, el peso inicial de la lámina de cobre con la que se trabajo era de *,)1gr lo que indica que obtuvimos un porcentaje de rendimiento del 1**3 0,24 g
&.' (
0,12 g
∗)** ( 1** 3
DISCUSIÓN DE ERRORES. e consideró que la desproporción en el peso del precipitado se debió a un exceso de cinc agregado que no reaccionó y que tampoco fue eliminado con ácido clorh"drico. Esta cantidad de cinc no eliminada paso inadvertida durante el proceso, porque en la parte final del procedimiento, en la reacción del cinc 4efervescencia5, algunas de las peque#as burbujas de 61 4g5 generadas, se mantuvieron levemente adheridas a la superficie del precipitado, de manera que al agregar las porciones de cinc, aun cuando este ya no reaccionaba, se pod"a ver efervescencia, la cual se deb"a al desprendimiento de las
peque#as part"culas de gas. 7onsecuentemente, al observar erróneamente una reacción. 7ada que se agregaba cinc, se generó un exceso que no estaba reaccionando y que se manten"a en forma metálica junto al precipitado, as" pues, en el momento de secar el precipitado, este conten"a una cierta cantidad de cinc que generó el fallo en el resultado.
DISCUSION DE RESULTADOS: 0a primer reacción que ocurre 4cobre 8 ácido n"trico5 es una reacción exotrmica de óxido/ reducción donde se libera energ"a contenida en enlaces qu"micos procedente de la descomposición de molculas complejas en otras más simples que da como producto la sal nitrato cúprico, óxido nitroso y agua. 0a reacción con ácido n"trico concentrado se produce gracias a que este contiene un anión 49:;/5, que es un poderoso agente oxidante, como lo indica su potencial estándar 4*.<*=5, lo que le permite atacar y oxidar a la mayor"a de los metales 82 ;> 4 ;5181 181 1
'E%?77@:9+ 269:;81e/ ( 19:1 8 161: 8 19:;/ :A@%B7@:9+ 7u C 1e ( 7u18
El óxido nitroso es el responsable del gas amarronado que se desprendió al adicionar el ácido, este oxido es sumamente toxico y puede causar alucinaciones. Bl adicionar hidróxido de sodio a la solución se produce nuevamente una reacción de óxido reducción. 4 ;58 → 4 5181 ;
El precipitado que apareció corresponde a la formación de hidróxido cúprico que posee una coloración azul pálido y es un sólido gelatinoso. Existen dos posibles reacciones entre el nitrato de cobre y el hidróxido de sodio que depende de la valencia del cobre en este caso se trabajó con 7u 81 por lo que se obtuvo el hidróxido de cobre 4ll5. Deniendo en cuenta que las reacciones producidas durante el ciclo, son en su mayor"a procesos de óxido / reducción, cabe destacar la importancia del potencial estándar del cobre, como precursor de la espontaneidad y por ende realización de cada una de las reacciones, este es el motivo por el cual las reacciones con los ácidos sulfúrico y clorh"drico, no presentaron resultados. 7uando un metal reacciona con un ácido, como lo es el 67l, el metal se oxida al ion 18, donde esta implica una reducción de 68 a 61 4g5. in embargo, este comportamiento solo es realizado por aquellos metales que tengan potenciales estándar negativos, es decir, por debajo del potencial del 68 4cero5, de tal forma que produzcan valores positivos
para sus respectivos potenciales estándar de celda, indicando as", reacciones espontáneas, donde dichos metales pueden desplazar al 61 4g5 de sus soluciones ácidas. El cobre posee una naturaleza oxidante, de forma que, para producirse su oxidación se requerirá de un muy fuerte agente oxidante. 7omo, para el 67l, el agente oxidante es el 68, cuyo potencial es cero, no se oxidará el cobre y por ende no se obtiene reacción. Bhora, el fallo en la reacción con ácido sulfúrico, se debe igualmente a que este no tiene un poder oxidante particularmente notable, al tener un potencial de /*.1*= 4el signo negativo, indica agente reductor, sin embargo el cobre cero no se puede reducir5, de modo que el metal se resiste al ataque del ácido y no reduce al protón 68. Bl hacer una comparación de los resultados generados por las reacciones adicionales hechas con cinc y ácidos, con respecto a lo obtenido con el cobre, vemos que aunque el cinc tambin es un metal de transición, ste si reacciona con ácido sulfúrico y clorh"drico. %icho comportamiento se debe a que, según la serie de reactividad de los metales, que es una lista de los metales ordenados según su poder reductor, el potencial estándar del cinc 4/*.F; =5, menor que el potencial del 68, hace que el cinc sea un metal activo, teniendo un potencial de reducción muy alto, lo que le permite reaccionar incluso con ácidos no oxidantes como lo son el 67l y el 61:2.
Bl aplicar calor al hidróxido de cobre 4ll5 este se deshidrato dando como resultado oxido de cobre 4ll5 7u 4:65 14ac5 8 GH > 7u:45 8 61: 405
&osteriormente, el óxido de cobre 4@@5 se decantó para eliminar las impurezas y as", al agregar ácido sulfúrico se presentó una reacción exotrmica con generación de vapores, consecuente con la siguiente reacción+ 7u:4s5 8 61:2 61: 405
4ac5
> 7u:2
4ac5
cobre utilizado al principio del procedimiento, y por tanto comprobar que la cantidad de este empleada al inicio, se mantuvo durante la serie de reacciones. 0a reacción que se da es una reacción de oxidación/reducción en la que el cinc oxidado sustituye al cobre metálico formando sulfato de cinc+ 7u:2 4ac5 8 Jn45 >Jn:2 4ac5 8 7u45
CUESTIONARIO.
8
7omo se explicó anteriormente el cobre metálico 4estado de oxidación *5 no reacciona con el ácido sulfúrico, ya que este no es lo suficientemente fuerte como para oxidarlo, pero teniendo en cuenta que en los pasos anteriores el cobre se oxido a 18 y ya no necesita ser oxidado, se trata la solución con ácido sulfúrico obteniendo una reacción de sustitución potente. &ara finalizar el proceso, por medio de la reacción con cinc se les devolverán los electrones a los cationes de cobre, reducindolos a cobre metálico, el cual precipita en forma de virutas brillantes de color rojizo. El cinc es un metal más dado que el cobre a liberar electrones. Iotivo por el cual, se utiliza el cinc metálico para dar los electrones a los cationes 7u18, causando la formación de átomos de cobre neutral 4cobre metálico5, y permitindonos as", recuperar el
CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFÍA. •
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COBRE,
Mc Graw Hill, Química Libros Mc General, Graw Hill, Carta edición, México 1977
