1 CICLO DEL COBRE

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UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS PROGRAMA DE QUÍMICA
CICLO DEL COBRE 
PRESENTADO POR: GIAN CARLOS NARANJO ROJAS MICHAEL ANDRÉS VELÁSQUEZ LÓPEZ 
 
ARMENIA, 06 DE SEPTIEMBRE DEL 2017
OBJETIVOS
 
El objetivo de la práctica es observar las diferentes reacciones que sufren el cobre, tales como oxidación, sustitución, deshidratación y reducción.
RESULTADOS Y REACCIONES 
A. Reacción con ácido nítrico concentrado [HNO3] 
El primer paso es disolver la placa de cobre, para ello se utiliza el ácido nítrico, este tipo de reacción se conoce como oxidación, ya que el cobre en estado puro se oxida al ion cu+2, esta reacción es exotérmica (Libera calor), se volvió de un color verde y desprendió un gas amarillo-naranja.
Cu(s)+4HNO3(ac)----->Cu(NO3)2(ac)+2H2O+2NO2(g)
B. Reacción al agregar hidróxido de sodio (NaOH) 
El segundo paso es adicionar hidróxido de sodio a la solución anterior, dando un precipitado de color negro, esta reacción se conoce de doble sustitución. 
Cu(NO3)2(ac)+2NaOH(ac)---->Cu(OH)2(s)+2NaNO3(ac) 
C. AL calentar la mezcla se presentó la formación de un precipitado negro. 
El tercer paso es calentar, la anterior solución, esta reacción es de descomposición, se forma un precipitado negro que corresponde al acido cúprico.
Cu(OH)2(s) ---------> CuO(s) + H2O(L) 
D. Reacción al agregar ácido sulfúrico concentrado [H2SO4] 
El cuarto paso es agregar ácido sulfúrico concentrado, la solución se tornó azul, esta reacción es de doble sustitución ya que hay un intercambio entre los dos compuestos reactantes.
CuO(s) + H2SO4(ac) -----> CuSO4(ac) + H2O(L)
E. Reacción al agregar zinc 
El quinto paso es agregar zinc metálico a la solución anterior, después de unos minutos precipito el cobre de color rojo, esta reacción es exotérmica y es tipo de reducción, ya que el cobre con un estado de oxidación +2 se reduce a cobre puro. 
CuSO4(ac) + ZnO(s) ------> CuO(s) + ZnSO4(s) 
Por último, si teníamos zinc en exceso le adicionamos ácido clorhídrico, que reacciona con el anteriormente dicho, es una reacción de reducción, donde el zinc se reduce totalmente. 
Rendimiento de la reacción 
El cobre obtenido fue de 0.90 g. Se hace después
CONCLUSIONES
· El cobre puede ser tratado con una serie de reacciones específicas y aun así poder ser recuperado casi en su totalidad. 
· Los compuestos más estables de cobre son aquellos en los que este metal tiene el estado de oxidación +2. 
 
· La reducción final del cobre, con lo cual se llega al metal puro nuevamente, puede hacerse con Zn, Fe, Mg y Pb; pero se recomienda con Zn ya que con este metal presenta la reactividad adecuada para llevar a cabo este proceso sin arriesgar el rendimiento del cobre.
PREGUNTAS
a. Escriba la reacción en cada una de las reacciones.
Rta:
Las reacciones solicitadas para el Cu, están anteriormente descrita en el ítem resultados y reacciones, sin embargo, se comprobará mediante los potenciales de reducción si el Cu, Fe, Mg, Zn, Sn, y Pb; reaccionan con el (HNO3, H2SO4, HCl). 
Potenciales para el Cobre: 
La reacción anterior se invierte para realizar los cálculos, ya que el metal se encuentra en estado sólido, por lo tanto, el potencial se invierte:
	
 Adicionando:
HNO3 = la reacción del potencial se multiplica por 2 para cancelar los electrones en la reaccionó:
80 (x2)
Para hallar el potencial total de la reacción se aplica la fórmula:
Potencial total=potencial de la reacción reducida – potencial de la reacción oxidada
Por lo tanto, para la reacción anterior:
Potencial total = (0.80 x 2)– 0.34= 1.26
Cuando el potencial total de la reacción es positivo quiere decir que es espontanea (SR), entre más positivo sea el resultado es más espontaneo; cuando el potencial total de la reacción es negativo la reacción no se da.
H2SO4:
 (NR)
HCl: en esta reacción se tiene en cuenta que el cobre originalmente esta diluido en la solución, mientras el cloro estaba en estado acuoso, por lo tanto, las semi-reacciones se invierten:
Potenciales para el Hierro: Fe
La reacción anterior se invierte para realizar los cálculos, ya que el metal se encuentra en estado sólido, por lo tanto, el potencial se invierte:
Adicionando:
HNO3:
80(x3)
H2SO4: para la siguiente reacción se multiplica por dos la semi-reacción del hierro, y por tres la semi-reacción del ácido sulfúrico para cancelar los electrones de por medio:
 
HCl: para la siguiente reacción se multiplica por dos la semi-reacción del hierro, y por tres la semi-reacción del ácido clorhídrico para cancelar los electrones de por medio:
 
 Potenciales para el Magnesio: Mg
La reacción anterior se invierte para realizar los cálculos, ya que el metal se encuentra en estado sólido, por lo tanto, el potencial se invierte:
Adicionando:
HNO3:
80 (x2)
H2SO4:
HCl:
Potenciales para el Zinc: Zn
La reacción anterior se invierte para realizar los cálculos, ya que el metal se encuentra en estado sólido, por lo tanto, el potencial se invierte:
Adicionando:
HNO3:
80 (x2)
 
H2SO4:
HCl:
Potenciales para el Estaño: Sn
La reacción anterior se invierte para realizar los cálculos, ya que el metal se encuentra en estado sólido, por lo tanto, el potencial se invierte:
Adicionando:
HNO3:
80 (x2)
 
 
H2SO4:
HCl:
Potenciales para el Plomo: Pb
La reacción anterior se invierte para realizar los cálculos, ya que el metal se encuentra en estado sólido, por lo tanto, el potencial se invierte:
Adicionando:
HNO3:
80 (x2)
 
 
H2SO4:
HCl:
b. ¿Los gases observados al adicionar el ácido nítrico al cobre cuáles son?
Rta: Los gases observados al adicionar el HNO3 al cobre son el NO2 los cuales son de color amarillo - naranja.
c. Dé el nombre de cada una de las reacciones del ciclo del cobre.
Rta: El nombre de cada reacción, esta consignado en el ítem resultados y reacciones. 
d. ¿En lugar de Zn se puede utilizar Fe, Mg, Pb, Sn?
Rta: Si, se demostrara calculando la energía libre de giss, con los potenciales correspondientes. 
Cu y Fe
 E°=0.337 V
 E°=0.440 V
 E=0.777 V
ΔG =-nFE
ΔG=-(2mol e-) (96485 C/1mol e-) (0.777 V) = -150.0 kJ
Cu y Mg
 E°=0.337 V
 E°=2.356 V
 E=2.693 V
ΔG =-nFE
ΔG=-(2mol e-) (96485 C/1mol e-) (2.693 V) = -520.0 kJ
Cu y Pb
 E°=0.337 V
 E°=0.126 V
 E=0.463 V
ΔG =-nFE
ΔG=-(2mol e-) (96485 C/1mol e-) (0.463 V) = -89.3 kJ
Cu y Sn
 E°=0.337 V
 E°=0.140 V
 E=0.477 V
ΔG =-nFE
ΔG=-(2mol e-) (96485 C/1mol e-) (0.477 V) = -92.0 kJ
Cu y Zn
 E°=0.337 V
 E°=0.763 V
 E=1.1 V
ΔG =-nFE
ΔG=-(2mol e-) (96485 C/1mol e-) (1.1 V) = -212.7 kJ
De acuerdo con estos resultados, los anteriores metales reaccionan con el cobre, sin embargo, el magnesio y el zinc, son los metales más apropiados para la reducción del Cu, dado que son los que menos energía consumen.
e. ¿Si se pueden utilizar otros metales para la reducción del Cu, por qué no se utilizan?
Rta: De acuerdo con los resultados anteriormente descritos, el metal más apropiado para la reducción del Cu esel Zn, ya que es el que menor energía consume y así es más efectiva la reacción, esto se demuestra al calcular el ΔG°, entre más negativo, mejor efectividad habrá en la reacción. 
f. ¿Porqué el ácido clorhídrico ataca al Zn y no al Cu? Explique
Rta: El ácido clorhídrico ataca los óxidos minerales, carbonatos, los metales más activos que el hidrógeno y que tengan menor potencial que éste (0V), por tal razón ataca con mayor facilidad al zinc, cuyo potencial es de -0,76V y no al cobre que tiene un potencial de 0,340.
BIBLIOGRAFÍA 
· Cotton A., Wilkinson G., Química Inorgánica Avanzada, 4a ed. LIMUSA, 1985. 
· Petrucci R.H., Harwood W.S., Herring F.G., Química General, 8a ed. Prentice Hall, 2007.