Transformaciones sucesivas del cobre

Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Qumica

Practica Transformaciones sucesivas del cobre

Prof. Jorge Antonio Vela Daz Alumno: Carranco Hernndez Nathalie Michelle

Grupo: 60Fecha: 26/marzo/2015

Transformaciones sucesivas del cobreObjetivo 1: aplicar la ley de la conservacin de la materia, a partir de una cantidad de materia, seguido por varias reacciones.

Objetivo 2: manejo de clculos estequiometricos, Objetivo 3: preparacin de varias disoluciones.

Objetivo 4: separacin de residuos a partir de distintos mtodos.

Objetivo 5: observacin de las diferentes reacciones y sus cambios.Introduccin

A lo largo de nuestra vida hemos estado escuchando solo algunos trminos cientficos, que hasta los utilizamos como cualquier cosa pero hay una explicacin en cada una de ellas. Usamos la palabra materia en diferentes aspectos, como escolar o en contextos fsicos, pero en si el significado de materia se le llama a todo aquello que ocupa un lugar en el espacio. En la mayora de los casos, la materia se puede percibir o medir mediante distintos mtodos.

Utilizando la definicin anterior, se le relaciona la ley de la conservacin de la materia, esto se explica brevemente a que cuando escribimos una ecuacin qumica, debemos ajustarla de manera que cumpla con esta ley. El nmero de tomos en los reactivos debe ser igual al nmero de tomos en los productos. El ajuste de la ecuacin se logra colocando ndices estequiomtricos delante de cada molcula. El ndice estequiomtrico es un nmero multiplica a los tomos de la sustancia delante de la cual est colocado. As logramos que el nmero de tomos sea el mismo en ambos lados de la ecuacin; esto es en sentido matemtico, pero ya en forma fsica describe que la materia no se crea ni se destruye solo se transforma; con esto es como se maneja el universo.La materia puede estar expresada en muchas formas fsicas y tiene diferentes clasificaciones. Una de ellas ms comunes de expresar son los moles, que es nmero de cantidad de sustancia o de materia. Para saber que tanta sustancia hay en una disolucin se le puede relacionar con la molaridad (M), que expresa como numero de moles entre un litro de disolucin. Para la preparacin de varias disoluciones es necesario tener conocimiento de la masa molar de la sustancia de un mol. Tambin usando como ayuda la densidad de una sustancia y la pureza.

La materia puede estar en varias presentaciones como mezclas o disoluciones; conociendo que hay diferentes tipos de mezclas, homogneas y heterogneas que serian una fase y dos o mas fases respectivamente, tambin hay diferentes tipos de separacin de mezclas. Una de las conocidas es la cristalizacin, la cristalizacin es un proceso por el cual a partir de ungas, unlquidoo una disolucin los iones, tomos o molculas establecen enlaces hasta formar unaredcristalina. La operacin de cristalizacin es el proceso cual se separa un componente de una solucin liquida transfirindolo a la fase slida en forma decristalesque precipitan. Una disolucin concentrada a altas temperaturas y se enfra, si se forma una disolucin sobre saturada, que es aquella que tiene momentneamente mas soluto disuelto que el admisible por la disolucin a esatemperaturaen condiciones deequilibrio.Problema

Qu masa de cobre reacciono con HNO3 de acuerdo con la siguiente ecuacin?

Cu + 4HN3 ----( Cu (NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Clculos NaOH= 6MHNO3 = 50% de exceso

70% m/mM = 15.72 moles / i L de disolucin

Cu 0.5 g

EXPERIMENTO 1

EXPERIMENTO 2

EXPERIMENTO 3

Resultados

CompuestoTeoraExperimento 1Experimento 2Experimento 3

Cu inicial 0.5 g0.51 g0.53 g0.52 g

HNO33 mL3 mL3 mL3 mL

NaOH10.5 mL10 mL10 mL11 mL

NaNO32.66 g 1.94 g2.01 g 0.68 g

CuO0.623 g1.56 g1.391.84 g

H2SO42.61 mL20 mL25 mL30 mL

Zn0. 5096 g8.07 g5.17 g6.05 g

Cu final 0.494 g0.83 g0.96 g0.76 g

Anlisis de resultados

Se tomo desde el inicio cobre con una cantidad de 0.5 g, de color anaranjado, se hicieron los clculos necesarios para saber cuanto cido ntrico reaccionaba con tal cantidad de cobre para producir nitrato de cobre mas oxido de nitrgeno y agua, los clculos indicaron que se le deban de agregar 2 mL, los cuales se le agregaron, el producto fue de color verde, se observo en esta reaccin un desprendimiento de gas, este corresponda al xido de nitrgeno de color caf y desprenda calor, dicha reaccin fue manejada en las campanas ya que es un gas toxico, irritante, que puede causar problemas al aparato respiratorio. Se aadi el 50% de exceso de cido ntrico (1mL) como lo pide la prctica, esto significa que hubo ms cido ntrico necesario para que reaccionara todo con el cobre. Para la siguiente reaccin, con el nitrato de cobre que quedo como producto de la reaccin anterior, se le agreg hidrxido de sodio, se tenia calculado una cantidad de 5.22 mL, pero como se agreg el exceso de cido ntrico reaccionaria inmediatamente con el hidrxido de sodio agregado, entonces no reaccionaria con el nitrato de cobre. Se calculo al cantidad necesaria para que el exceso de cido ntrico correspondiente a 1 mL reaccionara con hidrxido de sodio, lo que dio 5 mL, la cantidad total para que todo reaccione fue de 10.22 mL. En este proceso se le tuvo que agregar mas cantidad de hidrxido de sodio porque no haba cambio significativo en la reaccin, entonces se dice que hubo otro exceso, en este caso de hidrxido de sodio. El producto de la reaccin fue de color azul, con apariencia gelatinosa. De esta reaccin da como producto hidrxido de cobre mas nitrato de sodio, de esta reaccin el nitrato de sodio se recuper cristalizndolo y tratando que quedara lo mas puro, agregndole al final etanol, para que las impurezas que le daban el color amarillento al nitrato de sodio se disolvieran, dejando de color blanco el nitrato de sodio. El residuo de nitrato de sodio debi ser 2.66 g, este representado por un valor terico, en los diferentes experimentos se muestran cantidades distintas al terico, dichas cantidades se encuentran en la parte de resultados.En la reaccin anterior como producto quedo hidrxido de cobre, este se calent, se produjo xido de cobre en estado slido de color negro y agua lquida. En el primer experimento que se hizo hubo varias inconsistencias, a la hora de precipitar, el color no era el adecuado, resulto ser de color verdoso. Se hicieron varias pruebas con muestras y se pusieron a reaccionar con ferrocianato de potasio, se llego a la conclusin de que el alambre que haba utilizado no era cobre, sino era hierro, por eso el cambio de apariencia. Se repiti el experimento tomando en cuenta el error del anterior, los siguiente no hubo complicaciones. Con el xido de cobre se filtro, habiendo calculado la cantidad de cido sulfrico (2.61 mL) necesario para que reaccionara con tal cantidad de xido de cobre, ya indicado en la seccin de los clculos. Se le agrego el cido sulfrico al slido en el filtro poco a poco hasta que reaccionara, en los tres casos se le agreg un exceso muy grande a comparacin de lo calculado para que reaccionara todo, en los tres experimentos el exceso fue alrededor de 20 a 30 mL, como se indica en la parte de resultados, en el tercer experimento fue el que hubo mas problema para que reaccionara, as que se le agrego mas. Ya habiendo agregado todo el cido sulfrico calculado mas el exceso, se noto que no haba reaccionado todo, se supuso que hubo parte del cido que no reacciono y se paso por el filtro sin causar nada, as que se reciclo lo que haba quedado como producto porque haba cido sin reaccionar. Lo supuesto fue correcto ya que cada vez que se reciclaba reaccionaba ms hasta dejar el papel filtro sin slido. La reaccin que da como producto sulfato de cobre mas agua, era una mezcla homognea de color azul claro traslucido. Pero el papel segua teniendo una coloracin azul claro, lo que significaba que en el papel haba sulfato de cobre que haba reaccionado pero se haba quedado en el papel, y si se dejaba as iba haber prdidas de cobre. Por lo consiguiente se lavo el papel filtro con muchos lavados con poca agua, hasta quedar el papel color blanco como estaba inicialmente, para comprobar que no haba mas producto en el papel filtro se le agregaba ferrocianato de potasio al papel, que corresponde a la siguiente reaccin:

2CuSO4 + K4Fe(CN)6 -----> K4 Cu(CN)6 + FeSO4Si reaccionaba con el cobre en el papel se vera de color rojizo, si no es as no iba a ver cambios en la coloracin. Ya habiendo comprobado que no hubiera producto en el papel filtro, continuamos con la siguiente reaccin, teniendo sulfato de cobre como reactivo dado por la reaccin anterior y le agregamos zinc en polvo de color negro ya habiendo calculado cuanto era necesario para que todo reaccionara, como se muestra en la parte de clculos, dando a lugar sulfato de zinc en estado acuoso de color transparente, ms cobre slido de color rojizo. Pero como agregamos un exceso de cido sulfrico en cada experimento para que todo reaccionara, al agregarle el zinc iba a reaccionar antes con el cido sulfrico que con el sulfato de cobre, entonces al reacciona el cido sulfrico con el zinc daba como producto al sulfato de zinc en estado acuoso de apariencia transparente, ms hidrogeno gaseoso. En el primero experimento hubo complicaciones, ya que al agregar el zinc se tardaba en reaccionar a comparacin con los dems experimentos, se le agrego un exceso de zinc de 4 g, para que todo reaccionara, se dejaron varios das para esperar a que reaccionara, pero no hubo mucha reaccin entonces se agrego mas cido sulfrico alrededor de 20 mL para que reaccionara con el zinc que haba quedado en exceso, para asegurar que el precipitado ya no era zinc, se decanto y se le agrego 1 mL de cido sulfrico haber si reaccionaba el precipitado para saber si estaba reaccionando se iba a observar como se desprenda el hidrogeno gaseoso inmediatamente, como eso no paso, pudimos suponer que ya no haba mas zinc. En los dems experimentos salio bien todo en esa parte. De esta ultima reaccin se recupero el sulfato de zinc, transformndolo en sal, dejndolo evaporar hasta que quedara solo el slido, y agregndole etanol para que las impurezas amarillas se disolvieran en el y el sulfato de zinc quedar de blanco y lo mas puro posible.De los tres experimentos que se hicieron, las cantidades de cobre recuperadas fueron totalmente diferentes entre si y entre la cantidad terica. Esto se debe a que en los tres diferentes casos se le agregaron diferentes cantidades de sustancia, a pesar de tener un valor fijo que fue el terico; estas variaciones de cantidades agregadas fueron ocasionadas por la exactitud de los instrumentos de medicin, el error humano y los exceso, que a su vez este fue ocasionado por la pureza de las sustancias, la concentracin y el rendimiento de cada reaccin. Entonces las variaciones de las cantidades de residuos que se recuperaron fue porque hubo ms reactivos de lo previsto lo cual en algunas reacciones se produjo ms sustancias, otra razn por la que hubo diferencia de valores es que habiendo tantos excesos e impurezas pueden quedar en las disoluciones sin reaccionar y cuando se recupera se puede tener otras sustancias extra que afectan al tomar la masa del producto.Conclusin

En esta prctica, se abarcaron varios temas, la aplicacin de la ley de la conservacin de la materia, aprendimos como preparar disoluciones a partir de clculos, a utilizar la estequimetria de una reaccin para hacer ver la informacin que nos proporciona y nos ayuda a saber cuanto reactivo hay que agregar en los experimentos, y a manejar residuos recuperndolos. Sobre todo se vio que hay diferencia ente los resultados tericos de las reacciones con los resultados experimentales, esto se debe a que en cada muestra y en cada reaccin se pierden cantidades de sustancia y se contamina, despus los excesos afectan a la hora de recuperar, pero tambin considerando que a veces la reaccin no se lleva acabo con un rendimiento del 100%, otra de las razones es que nuestros instrumentos de medicin no son los mas precisos, puede haber muchos errores sistemticos, que en esos estn incluidos los errores que tiene una persona al manejar los reactivos y productos.

Repetir tres veces, anotar todos los datos

Aadir sobre el papel filtro H2SO4 hasta que el precipitado se disuelva

Tratar residuo de la reaccin (ZnSO4)

Secar en la estufa, registrar peso

En papel filtro previamente pesado filtrar el cobre

Lavar el papel filtro hasta que no tenga coloracin

Tratar el residuo de la reaccin (NaNO3)

En base de las reacciones qumicas calcular las cantidades exactas para reaccionar con 0.5 g de cobre y las reacciones consecutivas

Aadir zinc en polvo y permitir que la reaccin sea completada

Aadir agua y Hidrxido de sodio y esperar que reaccione

Filtrar y lavar el precipitado tres veces

Calentar hasta que muestren cambio totalmente de color

Esperar a que termine toda la reaccin

Transformaciones sucesivas del cobre

Coloca cobre calculado en un vaso de precipitados, y agregar cido ntrico concentrado.