Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ciencias Área de Química General Laboratorio de Química General 2
Practica No. 1 “Equilibrio Redox y Electro gravimetría del Cobre”
Nombre: Dilan Arnulfo Zamora Tobar
Carné: 201212782
Nombre del Instructor: Adela Marroquín
Sección: A2
Fecha de Realización: 14/04/2012
Fecha de Entrega: 23/04/2012
RESUMEN Durante la experimentación en el laboratorio se empleó Sulfato de cobre pentahidratado (CuSo4 * 5H2O), Zinc (Zn) y Ácido clorhídrico (HCl), para llevar a cabo un proceso de recuperación de cobre, esta se dio por medio de reacciones de desplazamiento o bien sustitución. Para la recuperación de cobre se inició con una solución de sulfato de cobre pentahidratado (CuSo4 * 5H2O), a una concentración de 0.1M en 100ml de agua, luego se le agrego 0.5 g de Zinc (Zn), este reactivo es el que empezó con las reacciones posteriormente se agitó, hasta lograr ver cambios en el color de la solución. Para aumentar la velocidad de la reacción, se agregó 2ml de un catalizador en este caso el Ácido clorhídrico (HCl) y se siguió agitando la solución, la cual fue teniendo un cambio de color, de celeste a gris, y en el fondo del beaker se formó un burbujeo el cual se debió a la liberación de hidrógeno de la solución. Luego de dejar reposar la muestra 20 minutos aproximadamente se procedió a filtrar la muestra, se realizaron 3 lavados con agua para limpiar el sólido y se procedio a retirar el filtro del embudo, se quitó el exceso de agua y se pesó.
RESULTADOS
Tabla No. 1 Porcentaje de recuperación del cobre.
Dato teórico(g)
Dato Experimental(g)
Porcentaje de recuperación (%)
0.635
4.7
740
Fuente: Datos Calculados.
Tabla No. 2. Semirreaciones del Zinc (Zn) y Cobre (Cu) con el HCl. No. 1. 2.
Semirreación Cu + 2e + = Cu° Zn° = Zn + 2e +
Tipo de reacción. Oxidación Reducción
Fuente: Datos Calculados.
Tabla No. 3 Potencial de la reacción Potencial de Reaccion(v)
1.1 V Fuente: Datos Calculados.
INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Durante la práctica se obtuvieron dos semi-reacciones a partir del método de electrogravimetría, siendo reacciones de desplazamiento. En las semirreaciones el cobre sirvió como agente reductor porque ocasionó la oxidación de la reacción al perder 2 electrones mientras que el zinc fue el agente oxidante porque se redujo y ganó 2 electrones en la pila (ref. 1). Al haber obtenido las semi-reacciones, se logró calcular el porcentaje de cobre recuperado durante la reacción, el total recuperado fue de 740%. Se puede observar que recupero más de lo que originalmente se tenía esto se debió a que no se esperó los 20 minutos de reposado para que terminara de reaccionar el precipitado y también porque no se secó el precipitado antes de pesarlo por lo que el exceso de agua altero la tara del cobre final. Otro de los datos calculados con los datos obtenidos de la práctica fue
el
“potencial de la reacción ”. Utilizando los potenciales estándar de reducción a 25°
se puede observar que concuerda perfectamente con lo esperado, debido a su signo positivo el cual indica que favorece a la formación de productos, y esto la hace una reacción espontánea mostrando el potencial electroquímico de la celda galvánica que es de 1.1 Voltios (ref. 2).
CONCLUSIONES
El porcentaje de recuperación fue del 740%, debido a factores de error e impurezas en el procedimiento más principalmente el exceso de agua. Las reacciones que se dieron son de Reducción-Oxidación. El potencial de la reacción define a esta como una reacción espontánea, que favorece a la formación de productos. Las reacciones de desplazamiento o sustitución son aquellas en las cuales un átomo toma el lugar de otros similar pero menos activo en un compuesto El ácido clorhídrico se utilizó como catalizador para aumentar la velocidad de la reacción.
APENDICE
PROCEDIMIENTO
1. Realizar una solución de 0.1 molar de Sulfato de cobre en 100 ml de Agua. 2. Agregar 25% más de masa de Zinc con respecto a la masa del Sulfato de Cobre y agitar. 3. Agregar 30% más de masa de Ácido Clorhídrico con respecto a la masa del Sulfato de Cobre y agitar. 4. Dejar reposar por 20 minutos para que se forme el precipitado. 5. Filtrar la muestra del paso 4 y realizar tres lavados a la muestra para limpiar el sólido. 6. Pesar la muestra del sólido.
HOJA DE DATOS ORIGNALES
Ver hoja adjunta.
MUESTRA DE CÁLCULO
1. Determinación de gramos de soluto en una concentración. Para el cálculo de gramos de los gramos de soluto que hay en una concentración se utilizó la siguiente fórmula.
[Ecuación # 1]
Dónde: gt =masa en gramos del soluto M=molaridad de la concetracion (mol/litro) V=volumen de la solución (litros) Mm=la masa molar del soluto (g/mol)
Ejemplo: Tomando a partir de la hoja original de datos, teniendo una molaridad de 0.1, un volumen de 0.1 y una masa molar de 249.6g CuSO4 * 5H2O, empleando la ecuación # 1, se tiene: gt=0.1M * 0.1L (249.6g CuSO4*5H2O1 mol) gt=2.496g CuSO4*5H2O
2. Determinación de la masa de Cobre. Para calcular la masa del cobre recuperado, se le resta al peso del cobre con el papel filtro el peso del papel filtro, y está dado por la siguiente fórmula: [Ecuación # 2]
Dónde: mCu=masa de cobre recuperado g) mz=masa del cobre con el papel filtro (g) mb=masa del papel filtro [g]
Ejemplo: Tomando datos a partir de la hoja original de datos, empleando la ecuación # 2, se tiene: mCu= 514 g - 0.44 g mCu= 4.7 g
3. Porcentaje de recuperación del cobre Para calcular el porcentaje de recuperación del cobre, se utilizó la siguiente fórmula: [Ecuación # 3]
Dónde: %R=porcentaje de recuperación del cobre Df= Dato final (experimental) de la recuperación de cobre g Do= Dato inicial (teórico) del cobre [g]
Ejemplo: Teniendo un peso de recuperación del cobre de 4.7g y un peso inicial de 0.635 g, empleando la ecuación # 3, se tiene:
PCu = 4.7g/0.635g*100 PCu = 740% 4. Cálculo de del potencial total de la reacción. -
[Ecuación # 4]
Dónde: E°=energia de celda. E°cátodo=Es el potencial de reducción. E°ánodo=Es el potencial de oxidación.
Ejemplo: Se utilizaron los potenciales estándar de reducción a 25° C (ref. 2) e Implementando la ecuación # 4, se tiene: E°celda=0.34V-(-0.76V) E°celda= 1.1V
ANÁLISIS DE ERROR
Porcentaje de error recuperación de cobre Para calcular el porcentaje de error en la recuperación del cobre se utiliza la fórmula de error relativo: %E = [Dr-Do/Do]100 [Ecuación # 5] %E=porcentaje de error recuperación de cobre Dr=dato de la recuperación (g) Do=dato inicial (g)
Ejemplo: Tomando datos de la hoja original de datos y empleándolos en la ecuación # 7 se tiene: %E=[0.635-4.7/0.635]*100 %E= -640.15 %
DATOS CALCULADOS
Tabla No. 4 Ecuaciones de la reacción No. De semirreación 1. 2.
Ecuación Cu + 2e + = Cu° Zn° = Zn + 2e + Fuente. Datos Originales. Tabla No. 5
Recuperación del cobre. Hora. Dato inicial (teórico) Dato final (Dato experimental) Fuente: Datos Originales
Masa (g) 0.635 4.7
Tabla No. 6 Calculo de energía de celda. Semi-reacción Electrodo + Cu + 2e = Cu° Cátodo(reducción) + Zn° = Zn + 2e Ánodo(oxidación) Fuente. Muestra de cálculo
E° celda (v) +0.34 -0.76
BIBLIOGRAFIA 1. CECILIA MEJIA. “Química”. 1 a. Edición, editorial Santillana, Perú 2007. (referencia 1, Pág. 122). 2. CHANG, RAYMOND. "Química" Traducido del inglés, 7ª. Edición, por Silvia Bello, editorial McGraw-Hill Interamericana, México 1992. (Referencia 2, Pág. 846. Capítulo 19).
