CICLOE DEL COBRE

(Manera de Reciclaje)

Juan Carlos Machacuay Mantilla

juancarlos1222@hotmail.com

Realizado: Junio 28, 2012

Entregado: Julio 5, 2012

1. Introducción:

En este experimento veremos la variedad de estados de oxidación que tienen los elementos de transición, usando como ejemplo al vanadio (V).

Vanadio:1

El vanadio es un metal de transición blanco, dúctil y brillante. Este metal de transición presenta una alta resistencia a las bases, al ácido sulfúrico (H2SO4) y al ácido clorhídrico (HCl).[] Se obtiene de distintos minerales, así como de petróleos. También se puede obtener de la recuperación del óxido de vanadio (V) en polvos procedentes de procesos de combustión. Tiene algunas aplicaciones nucleares debido a su baja sección de captura de neutrones. Es un elemento esencial en algunos seres vivos, aunque no se conoce su función.

En sus compuestos presenta variados estados de oxidación, siendo los más comunes +2, +3, +4 y +5.

[]

La química de vanadio es notable por la accesibilidad de los cuatro estados de oxidación adyacentes. Los estados de oxidación más comunes del vanadio son +2, +3, +4 y +5. El óxido de vanadio (II) es un agente reductor, mientras que el óxido de vanadio (V) es un agente oxidante del óxido de vanadio (IV). A menudo existen compuestos de vanadio como los derivados que contengan dióxido de vanadio (VO2).[]

El vanadato de amonio (V) (NH4VO3) puede ser reducido sucesivamente con zinc para obtener los diferentes colores de vanadio en estos cuatro estados de oxidación. Los estados de oxidación bajos se producen en los compuestos tales como V(CO)6, [V(CO)6]-

y sus derivados sustituyentes.[]

1 Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; (1985). «Vanadium»

Imagen 1

Las reacciones obtenidas para los estados de oxidación del vanadio, se muestran en la figura 1:

Figura 1

El diagrama de Latimer para el vanadio se muestra en la figura 2:

Figura 2

El diagrama de frost para el vanadio, se muestran en la figura 3:

Figura 3

También realizaremos el ciclo para el cobre, que consiste en realizar determinadas reacciones hasta terminar con la misma cantidad de cobre con la que empezamos.

Cobre:2

El cobre cuyo símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.

El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.

Las reacciones obtenidas para el ciclo del cobre, se muestran en la figura 4:

Figura 4

La hipótesis del trabajo es:

Es posible recuperar todo el cobre empleado al final del ciclo realizado.

El objetivo del trabajo es:

Recuperar todo el cobre empleado al final del ciclo realizado.

2 Varios autores (1984). Enciclopedia de Ciencia y Técnica. Tomo 4 Cobre. Salvat Editores S.A.

Imagen 2

2. Método:PARTE 1:Se vertió en 4 tubos de ensayo VO2

+, el primero +4e dejo igual, el segundo se le echo sulfito de sodio Na2SO3, al tercero se le echo estaño Sn, y al cuarto se le echo zinc Zn.

Luego se paso a oxidar el V+2 a V+3 echando permanganato de potasio KMnO4 (1%); de igual manera se paso a oxidar el V+2 a V+4 CON KMnO4 (5%).

Imagen 4

Imagen 5 Imagen 6

PARTE 2:

Se peso 0.5g de cobre Cu, se agrego a un vaso de precipitado y se vertió acido nítrico HNO3, este procedimiento se realizo en la campana debido a la producción de dióxido

de nitrógeno, tal como se observa en la ecuación de la figura 4, y lo observamos en la imagen 7.

Luego se agrego agua, posteriormente hidróxido de sodio NaOH, y se procedió a calentar la solución.

Luego de ello se dejo reposar para luego decantar el líquido.

Posteriormente se agrego acido sulfúrico H2SO4 y zinc Zn (en exceso) para provocar la reducción del cobre, por último se echo acido clorhídrico HCl para hacer reaccionar el exceso de zinc. Se decanto la solución y se paso a calentar el cobre obtenido para eliminar el húmedo. Por último se peso la cantidad de cobre obtenida

Imagen 7

Imagen 8 Imagen 9

Imagen 10

Imagen 11

INFORMACIÓN DE SEGURIDAD:3

Especie Contacto Salud Inflamabilidad ReactividadVO2

+ Ninguno Moderado Ninguno leveNa2SO3 Ninguno Moderado leve moderadoSn Ninguno Leve Ninguno NingunoZn NInguno Moderado Ninguno NingunoCu Ninguno leve ninguno NingunoHNO3 Grave Ninguno Ninguno Leve

3 HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD PARA SUSTANCIAS QUÍMICAS

Imagen 12

Imagen 13

Cu(NO3)2 Ninguno Leve Ninguno NingunoNaOH Ninguno Grave Ninguno NingunoCu(OH)2 Ninguno Leve Ninguno ningunoH2SO4 Moderado Moderado Ninguno moderadoCuSO4 Ninguno Moderado ninguno ningunoHCl Grave Moderado Ninguno ninguno

Tabla 1Evitar el contacto en general con todas las sustancias a tratar en este experimento.

3. Parte Experimental:

PARTE 1:Se vertió en 4 tubos de ensayo VO2

+ hasta una altura de 3cm, el primero se dejo igual, el segundo se le echo 0.5g sulfito de sodio Na2SO3, al tercero se le echo 0.5g estaño Sn, y al cuarto se le echo 0.5g de zinc Zn.Luego se paso a oxidar el V+2 a V+3 echando 5 gotas de permanganato de potasio KMnO4 (1%); de igual manera se paso a oxidar el V+2 a V+4 con 8 gotas KMnO4 (5%).

PARTE 2:

Se peso 0.5g de cobre Cu, se agrego a un vaso de precipitado y se vertió 8 mL acido nítrico HNO3, este procedimiento se realizo en la campana debido a la producción de dióxido de nitrógeno. Luego se agrego 100 mL de agua, posteriormente se agrego 30 mL de hidróxido de sodio NaOH 3M, y se procedió a calentar la solución.

Luego de ello se dejo reposar para luego decantar el líquido, se vertió 200mL de agua para una mejor decantación.

Posteriormente se agrego 50 mL de acido sulfúrico H2SO4 y 1.3g de zinc Zn (en exceso) para provocar la reducción del cobre, por último se echo 40 mL acido clorhídrico HCl 6M, para hacer reaccionar el exceso de zinc. Se decanto la solución y se paso a calentar el cobre obtenido para eliminar el húmedo. Por último se peso la cantidad de cobre obtenida, en la balanza.

4. Resultados y Discusión:PARTE1Al verter sulfito de sodio, estaño y zinc:

VO2+ VO+2 V+3 V+2

colores Amarillo Celeste Verde MoradoTabla 2

Los colores obtenidos son los correctos.

PARTE 2

Masa inicial Masa finalCOBRE 0.512 0.276

Tabla 3

La masa obtenida después de haber realizado el ciclo es baja debido a diversos factores, ya que se fue perdiendo cobre en la decantación de las soluciones.%eficiencia = 54%

5. Resumen y Conclusiones:

En este experimento se verificó la variedad de colores de los compuestos con estados oxidación diferente del vanadio.

Así como la posibilidad de oxidación del V+2 y del cambio de color que se generó.

En el ciclo de cobre se recomienda realizar una buena decantación y ser pacientes a la hora del reposo de las sustancias ya que en ese procedimiento se puede generar mucha perdida de cobre.

Se recomienda usar la campana ya que se trabaja con productos toxicos.Se concluye que es posible reciclar el cobre mediante este proceso para volverse a usar además de que el cobre obtenido es de mayor valor agregado.

6. Referencias:

Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; (1985). «Vanadium»Varios autores (1984). Enciclopedia de Ciencia y Técnica. Tomo 4 Cobre. Salvat Editores S.A. HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD PARA SUSTANCIAS QUÍMICAS