Cobre

7/18/2019 Cobre

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Introducción.

Al cobre podemos encontrarlo en gran abundancia en los yacimientos con

depósitos de cobre porfídico, donde las especies más abundantes son:calcosina (C 2S, calcopirita (Cu!eS"#, co$elita (CuS y bornita ( Cu%!eS#

&ebido a 'ue es el mineral 'ue mayores di$isas le genera a nuestra economía

es de $ital importancia 'ue en las compaías mineras se bus'ue saber su

concentración. )os minerales de cobre tienen cantidades $ariables de ars*nico,

+ierro, bismuto, antimonio, estao, plomo renio, molibdeno, selenio, teluro,

$anadio, tungsteno, plata, oro y otros elementos.

Al analito (Cu 'ue es una agente oidante se le adicionará un eceso deyoduro (como -I, liberándose una cantidad de yodo e'ui$alente al analitopresente.

l yodo 'ue se liberará se cuantifica utili/ando una solución de t+iosulfato desodio, en presencia de almidón como indicador. &urante la marc+a será precisotraba0ar con muc+o cuidado debido a 'ue s e $alorará +asta en tresoportunidades con $ira0es distintos en cada uno de ellos, +asta 'ue la solucióne torne blanco lec+oso.

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1. FUNDAMENTO DEL MÉTODO DE LA DETERMINACIÓN DE COBRE:

1ara la determinación de Cobre usaremos un m*todo analítico 'ue tiene por ob0eto

establecer el protocolo para determinar el contenido de cobre (II soluble en materiales

t*cnicos y formulaciones. 1ara ello emplearemos una olumetría 3edo Indirecta. )ayodometria es un m*todo $olum*trico indirecto, donde un eceso de iones yoduro son

adicionados a una solución conteniendo el agente oidante, 'ue reaccionará

produciendo una cantidad e'ui$alente de yodo 'ue será titulado con una solución

estandari/ada de tiosulfato de sodio, mientras 'ue la yodimetria son los m*todos

directos. )os oidantes más fuertes oidan los iones yoduro a yodo y los reductores

fuertes reducen el yodo a yoduro.

1.1.VOLUMETRIA REDOX - YODOMETRÍA

)as $olumetrías redo utili/an reacciones de óido 4 reducción entre reacti$o y analito.

)os analitos reductores se titulan con una solución de un reacti$o oidante de

concentración perfectamente conocida5 los roles se in$ierten en el caso de analitos

oidantes. Como en toda determinación $olum*trica es necesario 'ue la

este'uiometria de la reacción este perfectamente establecida, 'ue la reacción sea

rápida, y 'ue se cuente con los medios para generar un punto final tan cercano al

punto de e'uilibrio como sea posible.

"b0eti$os:

4 Aplicar los principios básicos de la $olumetría en las titulaciones con yodo,indirectas.

4 1reparar y $alorar una solución patrón de yodato de potasio.4 &eterminar el contenido de yodo ascórbico, mediante volumetría redox

yodim*trica o indirecta.

6na aloración 3edo (tambi*n llamada $olumetría redo, titulación r*do o

$aloración de óido 4 reducción es una t*cnica o m*todo analítico muy usada, 'ue

permite conocer la concentración de una disolución de una sustancia 'ue puedaactuar como oidante o reductor.

s un tipo de $aloración basada en una reacción r*do entre el analito (la sustancia

cuya concentración 'ueremos conocer y la sustancia $alorante. l nombre $olumetría

+ace referencia a la medida del $olumen de las disoluciones empleadas, 'ue nos

permiten calcular la concentración buscada. n una $aloración r*do a $eces es

necesario el uso de un indicador r*do 'ue sufra cambio de color y7o de un

potenciómetro para conocer el punto final.

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n otros casos las propias sustancias 'ue inter$ienen eperimentan un cambio de

color 'ue permite saber cuándo se +a alcan/ado ese punto de e'ui$alencia entre el

n8mero de moles del oidante y del reductor, como ocurre en las yodometrías o

permanganometrías.

1.2.Volume!"#$ %e o&'%#(')* - !e%u((')* (o* +o%o.

l potencial estándar de reducción para la reacción: I2+ 2e

- 2I

- es 9.%% .

)as sustancias con potencial de reducción bastante inferior al del sistema yodo 4

yoduro son oidadas por el I2 y pueden $alorarse con una solución patrón de yodo.

stas $olumetrías redo llamadas yodim*tricas o directas, se utili/an para determinar

agentes reductores.

l yoduro I4 se oida a I2 e0erciendo una acción reductora sobre los sistemas

fuertemente oidantes con formación de una cantidad e'ui$alente de yodo. l yodo

liberado se titula con la solución $alorada de tiosulfato de sodio ;a2S2". stas

$olumetrías se llaman yodom*tricas o indirectas y se utili/an para determinar agentes

oidantes.

1.,.Volume!"#$ !e%o& +o%om!'(#$ o '*%'!e(#$.

n este m*todo los oidantes son determinados +aci*ndolos reaccionar con un eceso

de iones yoduro y determinándose el yodo liberado con un reductor estándar, como el

tiosulfato de sodio. n ellas se +ace reaccionar un oidante cuya concentración

deseamos conocer, con un eceso de yoduro generándose una cantidad

este'uiom*trica de triyoduro seg8n la reacción pre$ia:

A O& B I- C Re% D I,-

ste triyoduro es posteriormente $alorado con tiosulfato sódico de concentración

eactamente conocida. Ambas especies reaccionan de acuerdo con la siguiente

reacción $olum*trica:

I,- 2 /2O,

2- -

,I- /0O2-

l reacti$o $alorante es el tiosulfato sódico (;a2S2", y a partir de las este'uiometriasde las reacciones $olum*trica y pre$ia, podremos conocer la cantidad de " inicial. )a

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disolución de tiosulfato sólo puede utili/arse como reacti$o $alorante frente a yodo

(triyoduro, por lo 'ue su utilidad está limitada a las yodometrías.

l tiosulfato de sodio puede conseguirse fácilmente de gran pure/a, pero el sólido

esflorece fácilmente y además sus disoluciones se descomponen con facilidad. 1or

ello, se preparan disoluciones de concentración aproimada 'ue se normali/an frentea yodo (o triyoduro y deben renormali/arse frecuentemente.

n esta práctica generaremos una cantidad conocida de triyoduro por reacción de un

patrón primario, el yodato potásico, con eceso de yoduro.

IO,- I- 3,O , I,

- 4 32O

l triyoduro formado se $alorará con el tiosulfato, 'ue +abremos puesto en la bureta,

+asta decoloración de la disolución (el yodo y el triyoduro son ambos coloreados

mientras el yoduro es incoloro, o bien +asta $ira0e del almidón, 'ue es un buen

indicador de la presencia de yodo en las disoluciones (origina un color a/ul enpresencia de yodo o triyoduro.

)as reacciones generales para determinar un agente oidante (Ag. "idante mediante

$olumetría yodom*trica son:

I2 2/2O, 5 2I- 2/0O5

l yoduro I4 'ue se adiciona como ;aI o -I, se encuentra en eceso y no es una

solución patrón. l I2 formado en la primera reacción es e'ui$alente a la cantidad de

agente oidante contenida en la muestra 'ue se anali/a. l I2 liberado se titula con una

solución patrón de un reductor, entre los cuales el ;a2S2" es el más utili/ado.

Agente "idante < I4(eceso Agente 3eductor < I2

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L#$ 6#lo!#('o*e$ %e7e* e8e(u#!$e e* el me*o! 'em9o 9o$'7le (o* el 8'* %ee6'#! ue el I- $e# o&'%#%o 9o! el o&";e*o %el #'!e.

Cu#*%o $e %ee!m'*# u* o&'%#*e me%'#*e !e#(('o*e$ (o* +o%o< el 9u*o 8'*#l$e #l(#*=# (u#*%o %e$#9#!e(e el (olo! #m#!'llo %e l# $olu(')*. /e #9!e('# me>o! e$e 9u*o $' $e #?#%e u*# $olu(')* %e #lm'%)*< ue 8o!m# (o* el +o%o u*(om9le>o %e (olo! #=ul o$(u!o. El 9u*o 8'*#l $e #l(#*=# (u#*%o %e$#9#!e(e el(olo! #=ul< #l #;!e;#! u* l';e!o e&(e$o %e N#2/2O,. El '*%'(#%o! #lm'%)* $e #?#%e(u#*%o $e @# (o*$um'%o l# m#+o! 9#!e %el +o%o. /' $e #?#%e %em#$'#%o9!o*o< el I- $e #7$o!7e $o7!e el '*%'(#%o! + $e lle;# mu+ le*#me*e #l 9u*o8'*#l< $'e*%o mu+ %'8"('l %ee(#!lo.

2. ALICACIÓN EN LA DETERMINACIÓN DE COBRE

l cobre es determinado por el m*todo yodom*trico. )a muestra se descompone

completamente por tratamiento con agentes oidantes como son el ácido nítrico y el

clorato de potasio, 'ue oida a todos los elementos como al cobre cuproso presente.

n soluciones neutras o d*bilmente ácidas, el cobre c8prico reacciona con yoduro

para dar yodo y yoduro cuproso insoluble:

2Cu2 0I- 2CuI I2

n condiciones apropiadas, la reacción ocurre cuantitati$amente +acia la derec+a y el

cobre puede determinarse =odom*tricamente de *ste modo, titulando el yodo liberadocon solución de tiosulfato de sodio. Al reducir Cu<2 con yoduro se forma yoduro de

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cobre difícilmente soluble. )os e'ui$alentes gramos de cobre y de

CuS"#.%>2" son a'uí respecti$amente iguales al átomo gramo (?,%# g de Cu y a la

mol*cula gramo (2#@, g de CuS"#.%>2".

Bu/gando por las magnitudes de potenciales normales de los pares Cu<27Cu< (<9,%

e I272I4 (<9,%# se debería esperar 'ue la reacción

considerada se produ/ca en dirección contraria. )a causa de no4coincidencia entre la

dirección de reacción, supuesta a base de la magnitud de potenciales normales, y la

dirección $erdadera radica en la escasa solubilidad de CuI. )a concentración de la

forma reducida, es decir, de los iones Cu< disminuye muc+o debido a la precipitación

de CuI, y el potencial normal del par Cu<27Cu< (&e +ec+o, del par Cu<27CuI es mayor

'ue el del par I2 72I4 .

1ara 'ue esta reacción re$ersible se produ/ca de una manera suficientemente

completa y en la dirección necesaria, es indispensable un gran eceso de -I: cuanto

mayor será este 8ltimo tanto menor será el potencial del par I2 72I4.

A pesar de 'ue los iones >< no inter$ienen en esta reacción, para in+ibirla +idrólisis de

sales de cobre, 'ue disminuye el potencial del par Cu<27CuI

y retarda la reacción, con$iene crear un medio d*bilmente ácido.

)as diferentes reacciones 'ue se dan durante *ste análisis son las siguientes:

2.1.!e('9'#(')* Neu!#l'=#(')*

A. CuS"# < #;>#"> DCu (;>#E S"# < #>2" A/ul oscuro

B. !e2 (S"# < ?;>#"> 2!e ("> < (;>#2S"#

Caf* oscuro

C. DCu(;>#ES"# < #C>C""> Cu(C>C""2 < (;>#S"# <2C>C"";>#

D. !e("> < C>C""> !e(C>C"" < >2" 1ardo ro0i/o

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E. !e(C>C"" < ?;a! D!e!?E;a < ;aC>C"" Comple0o cristalino

2.2.Re#(('o*e$ %e 'ul#(')*:

,. INTERFERENCIA/

)os elementos más comunes 'ue se encuentran asociados con el cobre en la

naturale/a, 'ue interfieren en el m*todo y 'ue pueden $ol$erse inacti$os, son +ierro,

ars*nico y antimonio.

l +ierro f*rrico es reducido por el yoduro. )as interferencias del +ierro se e$itan

usando el ;a!, 'ue forma el ;aD!e!?E, el cual no reacciona con el yoduro, en

soluciones le$emente ácidas. &e esta forma el +ierro se +ace inacti$o y el p> se a0usta

al $alor correcto, donde la reducción de los iones c8pricos es completa.

l ars*nico y el antimonio no deben estar presentes en forma tri$alente, pues

consumen yodo. stos elementos generalmente estarán presentes en el estadopenta$alente como consecuencia del ata'ue oidante, utili/ado para disol$er la

muestra.

)os minerales del Cu com8nmente contienen !e, As y Sb. stos elementos en sus

. ". más altos (como se encuentran por lo general despu*s del proceso de

disolución oidan al I4 causando interferencia. )a interferencia de !e se puede e$itar

con la adición de bifloruro de amonio, ;>#>!2, 'ue con$ierte al ión +ierro (III en el

comple0o estable !e !?4. l Sb y As no oida al I4

ecepto en soluciones muy ácidas. Al a0ustar con amortiguador el p> alrededor de .%se elimina la interferencia de estos dos elementos. 1acF sugirió utili/ar

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un amortiguador de !talato con este propósito. Sin embargo, in$estigaciones

posteriores demostraron 'ue una solución de ión bifloruro, >!24

adicionado al comple0o de +ierro forma un amortiguador com8n con un p> aproimado

al deseado por lo 'ue es innecesario un amortiguador adicional.

3eacción producida:

2Cu2 03- 2CuI $ I2

Cuando se adicionan iones I4 a una solución de Cu (II, se forma un precipitado de CuI.

)a reacción se despla/a +acia la derec+a con la formación del precipitado y tambi*n

por la adición de eceso de ión yoduro.

l p> de solución se debe mantener de preferencia entre y # por medio de un

sistema amortiguador. n $alores de p> más altos ocurre una +idrólisis parcial del ión

Cu (II y la reacción con el I4 es lenta. n solución muy ácida sucede la oidación del

ión yoduro catali/ada por el Cu a una $elocidad apreciable. Si el almidón 'ue se

emplea en el amortiguador (como el acetato forma un comple0o bastante estable con

el ión Cu (II, esto, puede e$itar 'ue la reacción entre los iones Cu (II y I4

se complete. Conforme el I2 se elimina por la titulación con S2"42, el comple0o de Cu

(II se disocia para formar más ión Cu (II, el cual a su $e/ reacciona con el I Gpara

liberar más I2, ión 'ue origina 'ue el punto final se repita.

Se +a encontrado 'ue el I2 se adsorbe en la superficie del precipitado del yoduro de

cobre (I, +aci*ndolo aparecer grisáceo en $e/ de blanco. A menos 'ue el yodo se

desplace el punto final se alcan/ara demasiado rápidamente y puede $ol$er a

aparecer si el yodo se des adsorbe lentamente de la superficie del precipitado.

!oote y ance encontraron 'ue la adición de -SC; 0usto antes de alcan/ar el punto

final da un cambio de color más definido. >ay dos ra/ones 'ue eplican esto:

H l CuSC; de Cu (I es menos soluble 'ue el CuI y la reacción se completa a8n en

presencia de aniones 'ue pueden formar comple0os.

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2Cu2 2I- 2/CN- 2Cu/CN$ I2

2H l SC;4 de Cu (I se puede formar sobre la superficie de las partículas de I4 de Cu

(I 'ue ya están precipitados.

CuI$ /CN- Cu/CN$ I2

l ión SC;4 se adsorbe con mayor fuer/a 'ue el ión I4 en la superficie del CuSC;. Con

esto el yodo es despla/ado de la superficie y puede reaccionar con rapide/ con

el tiosulfato. l tiocianato no se debe agregar +asta 'ue la mayor parte del I2 se +aya

titulado, ya 'ue el yodo pierde oidar al S2"42

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