Nombre: Valdospino Cevallos Denisse

Paralelo: 2

Profesor: PhD. Joel Vielma

Fecha de entrega: 20/noviembre/2016

Guayaquil - Ecuador

ESPOLLABORATORIO DE

QUÍMICA GENERAL 22DO TÉRMINO2016 - 2017

REFINACIÓN DE COBRE

Ilustración 1. Foto tomada en el laboratorio de Química General 2. Practica #4

1. Tema:

REFINACIÓN DE COBRE (Cu)

2. Marco teórico

La gran mayoría de los metales en la naturaleza, no se encuentran libres o en su forma nativa, sino mas bien se encuentran formando compuestos, tales como óxidos, sulfuros, carbonatos, silicatos, etc. Debido a esto existe la metalurgia, que es la ciencia y tecnología que se aplica para la obtención o extracción de metales a partir de los minerales que los contienen, también se encarga de la preparación y del estudio de las relaciones existentes entre las estructuras y sus propiedades.(blog.educastur).

La palabra metalurgia son dos palabras que derivan del griego, y se traducen como metal y trabajo. (Lastarria, 1892).

Además la metalurgia se encarga de la preparación de los metales para ser usados como metales puros o como aleaciones, en diferentes industrias. (Escuela SuperiorPolitecnica del Litoral - ICQ, 2003).

La metalurgia se divide en tres etapas principales, además existen diferentes técnicas dependiendo del yacimiento y del metal que se vaya a extraer; las etapas principales son la de concentración del mineral o tratamiento preliminar, la reducción y la refinación. (Escuela Superior Politecnica del Litoral - ICQ, 2003).

Esta práctica consiste en realizar la refinación de una lámina de cobre de tipo comercial, es decir la tercera etapa principal de la metalurgia en la que se extraen las impurezas presentes en la lámina, mediante la electrólisis. Aquí se usan dos electrodos, ambos de cobre uno puro y el otro impuro y como solución electrolítica sulfato de cobre. (Escuela Superior Politecnica del Litoral - ICQ, 2003).

El cobre es uno de los metales más antiguos que favorece el desarrollo sostenible y es el segundo metal más consumido debido a su alta conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión, entre otras propiedades. No solo se lo utiliza en su forma pura, si no que además sus aleaciones son utilizadas en diferentes tipos de cables, en la electrónica, iluminación, telecomunicaciones, entre otras. (Rubio, 1999).

El mineral que contiene cobre se encuentra comúnmente en pórfidos en zonas conocidas, según el tipo de mineral es decir, pueden ser en zonas de óxidos de cobre, en zonas de sulfuros de cobre primarios o en zonas de sulfuros de cobre secundarios, la técnica metalúrgica a aplicar va a depender del mineral del que se tenga que hacer la extracción. (Rubio, 1999).

En la pirometalurgia, los ánodos pasan a ser refinados para producir cátodos que contengan un 99,9% de cobre. En la refinación se utiliza el electrorefino, esta técnica consiste en colocar en celdas los ánodos y separarlos con una placa inerte que será el electrodo negativo, y se sumergen estos en una disolución de sulfato de cobre (solución electrolítica), se utiliza una corriente eléctrica de bajo voltaje, esta es selectiva para el cobre y disuelve los ánodos en la solución electrolítica y en la placa inerte se depositan los iones de cobre que resultan, así se obtienen los cátodos. (Rubio, 1999).

3. Objetivo general

Realizar el proceso de electrólisis para determinar el porcentaje de impurezas que contiene una placa de cobre de calidad comercial.

4. Objetivos específicos

Se procederá a armar el circuito para realizar el proceso de electrólisis. Se llevará el control de tiempo que durará la electrólisis. Se determinará la masa al inicio y al final de la electrólisis, para obtener

mediante cálculos el porcentaje de impurezas en el cobre. Se obtendrá, al finalizar, una lámina de cobre refinada, es decir en la que se

habrán eliminado las impurezas.

5. Materiales y equipos

B a te ría o fu e n te d e p o d e r

A m p e rím e tro

V a so d e p re c ip ita c ió n y te rm in a le s ti p o la g a rto

Lá m in a d e c o b re c o m e rc ia l (á n o d o )

Lá m in a d e c o b re e le ctro líti co (c á to d o )

B a la n za a n a líti c a

C a b le s , v id r io d e re lo j e in te rru p to r

Reactivos

Sulfato de cobre CuSO4 [0.3]M

1.

2.

3.

4.

5.

6. Procedimiento experimental

Se procedió a anotar las masas de los electrodos, cátodo y ánodo, en la tabla de datos y resultados de la práctica. Estos valores estaban disponibles en un papel junto al resto de materiales que se iban a usar para la práctica.

Se armó la celda elctrolítica siguiendo el patrón que se muestra en la figura de la páctica, el terminal positivo de la fuente de poder se conectó directamente al ánodo o lámina de cobre comercial, el terminal negativo de la fuente se conectó al terminal negativo del amperímetro, del terminal positivo del amperímetro se conectó en serie el interruptor y del cable que salía desde este se conectó el cátodo o lámina de cobre electrolítica. se muestra en la ilustración como quedó conectada cada equipo de la celda.

Una vez armada la celda, se revisó que los electrodos estuvieran sumergidos en la solución electrolítica y que estuviera todo bien conectado, y se procedió a permitir el paso de la intensidad de corriente la cual debía estar entre 0.1 a 0.2 Angstrom y al mismo tiempo en que se permitió el paso de corriente se activo el cronometro para tomar los 30 minutos que debía durar el proceso de eletrólisis.

Cuando ya habían pasado los 30 minutos, se desconectó el circuito y se secó ambos electrodos, luego de secarlos se procedió a pesarlos cada uno y se anotó estos valores en la tabla de datos. Finalmente se realizaron los calculos respectivos y utilizando la fórmula que se muestra en el manual de practicas se cálculo el porcentaje de impurezas.

Ilustración 2. Montaje de la celda electrolítica, para la práctica de refinación de cobre. Foto tomada en el laboratorio de química durante la práctica.

7. Resultados obtenidos

Tabla 1. Datos

Tiempo 1800 sVoltaje 1 V

IntensidadInicial 120 x 10-3 AMedia 124 x 10-3 AFinal 120 x 10-3 A

Tabla 2. Datos y resultados

ÁNODO CÁTODO TOTAL

Masa inicial m a1 = 9,0489 m c1 = 39,7949 m 1= 48,8438

Masa final m a2 = 8,9906 m c2 = 39,8228 m 2 = 48,8134

Cálculoso Reacciones:

Cu(ac)2+¿+2e( s)

−¿→Cu ¿¿ (Oxida = ánodo)

Cu(s )→Cu(ac)2+¿+2e−¿¿ ¿ (Reduce = cátodo)

mimpurezas=m1−m2

mimpurezas=48,8438−48,8134=0.0304 gr

∆ ma=ma1−ma2

∆ma=9,0489−8,9906=0,0583 gr

% impurezas=100×m∆ma

% impurezas=100×0,03040,0583

=52,14 %de impurezas

o Cálculo de la masa liberada teóricamente.

∆ ma=Eq−grF

× I t

∆ ma=31,7796500

× (120×10−3 )× (1800 )=0,0711gr

Tabla 3. Resultados

Masa de impurezas 0,0304 gr

Porcentaje de impurezas % 52,14%

∆ ma experimental 0,0583 gr

∆ ma teórico 0,0711 gr

8. Análisis de los resultados

Durante la práctica se pudo observar como se depositaba material que se iba desprendiendo de la lámina de cobre comercial en el fondo del vaso de precipitación (Ver ilustración 2). Se observó además como ligeramente cambiaba la tonalidad de la solución electrolítica a medida que sucedía la electrólisis. Otra de las observaciones, fue el cambio de tonalidad en la lámina electrolítica que fue la que actuó como cátodo y también al extraer la lámina comercial se pudo ver como se desprendía material al ubicarla sobre el paño para secarla antes de que se pesara por segunda ocasión. (Ver ilustración 3)Se obtuvo el siguiente error porcentual (18,0%) para la masa liberada durante la electrólisis, comparando el valor experimental con el valor teórico que se obtuvo utilizando la primera ley de Faraday.

%Error=|valorteórico−valorexperimental|

valor teórico×100

%Error ∆ma=¿0,0711−0,0583∨ ¿0,0711

×100=18,0%¿

Los motivos por los cuales se considera que se produjo el error en la determinación de la cantidad de masa liberada durante la electrólisis, pueden ser debido a haber realizado en primer lugar la conexión incorrecta de los electrodos y haber permitido que exista el paso de intensidad de corriente durante un tiempo de aproximadamente 17 minutos, para luego hacer la correcta conexión y empezar el procesos electrolítico, otro de los motivos que se consideran por los que se pudo haber producido el error es por no haber secado correctamente los electrodos y también probablemente porque se cometió el error de manipular los electrodos con las manos.

El porcentaje de impurezas que se obtuvo en la refinación del cobre fue de 52,14% el cuál puede ser considerado un valor muy alto que además es otra de las explicaciones que se puede dar para el error que se produce en el valor de masa liberada.

9. Conclusiones y recomendaciones

Se comprobó una vez más que existe la liberación de masa durante la electrólisis, esto fue visible como ya se mostró en la ilustración.

Se obtuvo la cantidad de masa liberada durante la electrólisis y se comparó este valor obtenido experimentalmente con el valor teórico obtenido haciendo uso de la ley de Faraday.

Al haber pesado al inicio y al final ambos electrodos, se pudo comprobar que en el cátodo existe un aumento de masa, mientras que en el ánodo la masa disminuye.

Se recomienda que para reducir los errores porcentuales, se evite mover los electrodos una vez iniciada la electrólisis.

Se obtuvo el porcentaje de impurezas presente en la lámina de cobre comercial, mismo que fue de 52,14%.

Se recomienda secar bien los electrodos y no manipularlos con las manos para no alterar los resultados y que no se produzca un mayor error porcentual.

Ilustración 3. Se observa en el fondo del vaso de precipitación como se ha depositado el material desprendido del ánodo durante la electrólisis. Foto tomada durante la práctica en el laboratorio de Química General 2.

Ilustración 3. Se muestra como se ha modificado la lámina de cobre comercial o ánodo después de la electrólisis y como se desprende el material de esta.

10. Bibliografía

blog.educastur. (s.f.). Recuperado el 18 de 11 de 2016, de Metalurgia General: http://blog.educastur.es/tecnoaller/files/2011/02/principios-de-metalurgia.pdf

(2009). Química la Ciencia Central. En L. B. BROWN, Química la Ciencia Central (págs. 842 - 872). México: Pearson Pretince Hall.

Escuela Superior Politecnica del Litoral - ICQ. (2003). Manual de Prácticas de Química General 2. Guayaquil.

Lastarria, W. (22 de 9 de 1892). Introducción a la metalurgia general. Recuperado el 16 de 11 de 2016, de http://www.cec.uchile.cl/~bibliofcfm3/sites/default/files/249-270.pdf