Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco Ciencias Básicas e Ingeniería Lab. Química Inorgánica II Prof.- LILIA OFELIA SANTARRIAGA RIVERA Grupo. - CCB02 Practica #7 Química del Cobre “
Equipo N.- 3
”
Integrantes
OBJETIVO
Hacer notar algunas propiedades químicas en solución del cobre, metal de transición del bloque d
INTRODUCCION
Cu:
Los metales de transición, también llamados elementos de transición es el grupo al que pertenece el cobre. En este grupo de elementos químicos al que pertenece el cobre, se encuentran aquellos situados en la parte central de la tabla periódica, concretamente en el bloque d. Entre las características que tiene el cobre, así como las del resto de metales de transición se encuentra la de incluir en su configuración electrónica el orbital d, parcialmente lleno de electrones. Propiedades de este tipo de metales, entre los que se encuentra el cobre son su elevada dureza, el tener puntos de ebullición y fusión elevados y ser buenos conductores de la electricidad y el calor. El estado del cobre en su forma natural es sólido (diamagnético). El cobre es un elemento químico de aspecto metálico, rojizo y pertenece al grupo de los metales de transición. El número atómico del cobre es 29. El símbolo químico del cobre es Cu. El punto de fusión del cobre es de 1357,77 grados Kelvin o de 1085,62 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del cobre es de 3200 grados Kelvin o de 2927,85 grados celsius o grados centígrados. El cobre se encuentra en el grupo 11 y periodo 4. El cobre tiene una masa atómica de 63,536 u. Su átomo tiene la estructura electrónica 1s 22s22p63s23p63d104s1. El bajo potencial de ionización del electrón 4 s1 da por resultado una remoción fácil del mismo para obtener cobre(I), o ion cuproso, Cu +, y el cobre(II), o ion cúprico, Cu 2+, se forma sin dificultad por remoción de un electrón de la capa 3 d . El peso atómico del cobre es 63.546. tiene dos isótopos naturales estables 63Cu y 65Cu. También se conocen nueve isótopos inestables (radiactivos). El cobre se caracteriza por su baja actividad química. Se combina químicamente en alguno de sus posibles estados de valencia. La valencia más común es la de 2+ (cúprico), pero 1+ (cuproso) es también frecuente; la valencia 3+ ocurre sólo en unos cuantos compuestos inestables. Complejo de Cu 2+
la fórmula [Cu(NH3)4]SO4 representa un compuesto que contiene el catión [Cu(NH3)4]2+ y el anión SO42- Los cuatro ligando NH3 del catión complejoestán unidos directamente al ion cobre(II) y se encuentran en la esfera de coordinación del cobre. Este compuesto se puede obtener añadiendo amoniaco en exceso a una disolución acuosa de sulfato de cobre (II). Se formará hidróxido de cobre (II) en primer lugar (de color azul visiblemente más claro), y después el sulfato de tetraam ín cobre (II) en disolución. La reacción global será la siguiente:
Se puede dejar evaporar, o bien se puede hacer una filtración a vacío empleando etanol y éter para acelerar el proceso de secado. El ión tetraamín cobre(II) en disolución tiende a hidrolizarse y liberar amoniaco, lo que le confiere su olor Al ser la filtración a vacío un proceso rápido (pues se utilizan tanto alcohol etílico como éter dimetílico, más volátiles que el agua), los cristales resultantes son tan pequeños que no se pueden apreciar a simple vista. Por tanto, la apariencia de este compuesto suele ser la de un polvo fino, que se aglomera formando pequeños terrones frágiles de forma irregular. En estado sólido, la sal contiene el catión [Cu(NH3)4H2O]2+, que tiene una geometría molecular piramidal cuadrada. Las longitudes de los enlaces Cu-N y Cu-O rondan los 210 y 233 pm.
Desarrollo Experimental
Cálculos y resultados
Se tuvo que haber pesado 0.5 gr de cobre. En el experimento no se usó ácido nítrico como decía el manual, sino ácido sulfúrico que al agregarlo en el vaso con alambre de cobre calentándolo, se tornó de color azul.
+ → + ↑ Peso atómico Cu
Peso atómico H2SO4 Cu=63.5 H=1x2 S=32 O=16x4 63.5+98
Total
161.5
Peso Peso atómico atómico H2 CuSO4 Cu=63.5 H=1x2 S=32 O=16x4 159.5+2=
Total
161.5
Cobre necesitado para el ácido sulfúrico Cu=63.5
H2SO4=98
Cu pesado=0.5160
X=
(.)() .
= 0.79634
Cobre necesitado para el sulfato Cu=63.5
CuSO 4=159.5
Cu pesado=0.5160
=
(0.5160)(159.5) = 1.29609 63.5
Cobre necesitado para el hidrógeno Cu=63.5 Cu pesado=0.5160
H2=2
=
(0.5160)(2) 63.5
= 0.01625
El ácido se agregó hasta que el cobre no fue visible para ser enfriado con agua y con esto poder agregar el hidróxido de sodio, con el que se formó un precipitado.
+ 2 → + () ↓
Peso Peso atómico A atómico B Cu=63 .5 Na=23x2 S=32 H=1x2 O=16x4 O=16x2 159.5+80=
Total
239.5
Peso Peso atómico C atómico D Na=23x2 Cu=63.5 S=32 O=16x2 O=16x4 H=1x2 142+97.5=
Total
239.5
Cobre necesitado para hidróxido de sodio Cu=63.5 Cu pesado=0.5160
NaOH=80
=
(0.5160)(80) = 0.65 63.5
Cobre necesitado para sulfato de sodio Cu=63.5 Cu pesado=0.5160
Na2SO4=142 (0.5160)(142) = = 1.15388 63.5
Cobre necesitado para hidróxido de cobre Cu=63.5 Cu pesado=0.5160
Cu(OH) 2=97.5
=
(0.5160)(97.5) = 0.79228 63.5
Este precipitado fue filtrado usando ácido sulfúrico hasta que no quedara nada de este en el papel filtro para que fuera un poco más rápido se agitaba un poco el papel hasta que el precipitado dejo de estar en las paredes del papel.
() + → + 2 Peso Peso Total atómico atómico Cu(OH)2 H2SO4 Cu=63.5 H=1x2 O=16x2 S=32 H=1x2 O=16x4 97.5+98= 195.5 Cobre necesitado para el agua Cu=63.5 Cu pesado=0.5160
Peso Peso atómico atómico CuSO4 H2O Cu=63.5 H=1x4 S=32 O=16x2 O=16x4 159.5+36=
Total
195.5
H2O=36
=
(0.5160)(36) = 0.29253 63.5
Al sulfato de cobre obtenido del filtrado se le agrego granalla de zinc y este se dejó reposar para que se diera el cambio del cobre por el zinc y así obtener un nuevo producto y pesarlo para ver si hubo un cambio del peso inicial al final.
+ → + Peso Peso atómico atómico Zn CuSO4 Cu=63.5 Zn=65.38 S=32 O=16x4 159.5+65.38=
Total
Peso atómico Cu
Peso atómico ZnSO4 Cu=63.5 Zn=65.38 S=32 O=16x4 63.5+161.38=
224.88
Total
224.88
Cobre necesitado para el zinc Cu=63.5 Cu pesado=0.5160
Zn=65.38 (0.5160)(65.38) = = 0.53127 63.5
Cobre necesitado para sulfato de zinc Cu=63.5 Cu pesado=0.5160
ZnSO4=161.38 (0.5160)(161.38) = = 1.31137 63.5
Cuestionario
1. ¿Por qué se clasifica al cobre como un elemento del bloque “d”?
Por incluir en su configuración electrónica el orbital d, parcialmente lleno de electrones. 2. Indicar los estados de oxidación comunes del cobre y explíquelos de acuerdo a su configuración electrónica El cobre exhibe estados de oxidación de 2² ⁺ (el más común) y 1 ⁺ (estable únicamente en solución acuosa si forma parte de un ion complejo estable) 3. Escriba las reacciones en que participa el cobre en esta practica Cu + HNO ₃ CuNO₃ + H₂ Cu(NO₃)₂ + NaOH Cu(OH) ₂↓ + NaNO ₃ Cu(OH)₂ + HCl CuCl₂ + H₂O CuCl₂ + NaOH Cu(OH) ₂↓ + NaCl 4. ¿Por qué es más recomendado el cobre que el fierro en tuberías? Por las propiedades químicas de este ya que el cobre no puede ser atacado por los gases ni tampoco sufre alteraciones cuando está en contacto en el aire. En los momentos de humedad, el cobre tiene la facilidad de recubrirse o protegerse con una capa de óxido, que logra impedir ataques posteriores de dicha humedad . 5. ¿Qué función tiene el zinc usado? Se utilizó para que el zinc donara sus electrones a los cationes de Cu² ⁺, causando la formación de átomos de cobre neutral, y por tanto, cobre metálico. 6. ¿Qué puede deducir al comparar el peso inicial de la viruta de cobre con el peso final? Tener en cuenta la Ley de la conservación de la materia Esta parte no se ha concretado
