REACCIONES QUIMICAS. Ciclo del cobre. FUNDAMENTO TEORICO (Reacciones químicas) Objetivos. Universidad Católica del Norte

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1 Departamento de Química Practica Nº 3 REACCIONES QUIMICAS Ciclo del cobre Objetivos 1. Desarrolla una buena técnica para obtener un resultado óptimo en el porcentaje de recuperación de un elemento involucrado en un ciclo de reacciones. 2. Aplicar cálculos estequiométricos a las reacciones involucradas en la experiencia. 3. Identificar el tipo de reacciones que se involucran en el ciclo del cobre Una reacción química es un reordenamiento de átomos que surge de la ruptura y formación de nuevos enlaces. Las sustancias que reaccionan se denominan reactantes o reactivos y las que se forman productos. Las nuevas sustancias formadas, casi siempre presentan propiedades físicas diferentes, tales como: color, solubilidad, punto de fusión, estado de agregación, etc. Además, estos cambios pueden estar acompañados de absorción o producción de calor, luz u otra forma de energía. FUNDAMENTO TEORICO (Reacciones químicas) CLASIFICACION DE REACCIONES QUIMICAS Es posible agrupas la mayoría de las reacciones químicas en cuatro categorías: Reacciones de combinación directa: un producto se forma por la combinación de dos reactantes. A+B C Ej: SO2 + H2O H2SO3 Reacciones de descomposición: un reactante se descompone en dos o más productos. A B+C Ej.: 2NaClO3 2NaCl(s) + 3O2 (g) Reacciones de desplazamiento simple: un átomo o grupo desplaza y reemplaza a otro. A + BC AB + C Ej.: Al(s) + 3Cu (NO3)2(ac) +3Cu(s) Reacciones de doble desplazamiento: Dos átomos o grupos de átomos son desplazados simultáneamente. AB + CD AC + BD Jed: KCl(ac) + AgNO3(ac) AgCl(s) + KNO3(ac)

2 Departamento de Química Practica Nº3 FUNDAMENTO TEORICO BALANCE DE ECUACIONES Todas las reacciones químicas cumplen fielmente dos importantes leyes de la químicas; la ley de Lavoisier (conservación de la masa) y la ley de Proust (proporciones definidas). El balance de la ecuación se hace para satisfacer la primer ley. El procedimiento puede ser simple tanteo o intuición deducir cuáles son los coeficientes mas apropiados o bien se puede aplicar un procedimiento matemático Método matemático para el balance de ecuaciones 1. Asiganar a cada coeficiente desconocido una letra. 2. Hacer una lista con los elementos presentes en los reactantes y construir ecuaciones matematicas con ls letras propuestas en el paso 1, para cada elemento. 3. Proporner el valor mas simple (generalmente 1) a una de las letras y resolver el sistema deecuaciones. Paso 2: lista de los elementos de los reactantes: Cu: ecuacioó 1 a=c H: ecuación 2 b=2d N: ecuación 3 b=2c + e O: ecuación 4 3b=2c+d+2e Paso 3: resolver el sistema de ecuaciones. Sea a= 1, entonces de ecuacion 1, la c=1 Multipicando la ecuación 3 por 3 y luego igualando la ecuación 4 con la nueva ecuación 3; Ecuacion 4= nueva ecuacion 3 3b = 6c + d + 2e = 6c + 3e, Se obtiene; d = e Igualando la ecuacion 2 con la ecuacion 3 reemplazando d = e 1Cu + 4HNO3 1Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O Ejemplo: El cobre reacciona con acido nítrico y forma el nitrato de cobre: Reactantes: Cobre: Cu, ácido nítrico: HNO3 Productos: nitrato de cobre: CuNO3, Dióxido de nitrógeno: NO2, Agua: H2O Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO2+ H2O Paso 1: asignar letras acu + bhno3 c Cu(NO3)2 + dno2+ eh2o

3 Departamento de Química Practica Nº3 MATERIALES Y REACTIVOS * Vaso precipitado de 250ml (1) * varilla de agitación (1) *Probeta 5ml (1) * Piseta (1) * placa calefactora * NaOH 3M * Zinc en polvo o granalla *HCl concentrado * H2SO4 Concentrado * Lamina de Cobre * Acetona * Espátula *Cápsula (1) * HNO3 concentrado * Oxido de cobre (II) * Hervidor * Metanol * Vidrio de reloj PROCEDIMIENTO: Ciclo de cobre (DEMOSTRATIVO) 1. Su profesor tomara una lámina de cobre (0,5g) aprox. La depositara en un vaso de precipitado. 2. Adicionará 5 ml de acido nítrico. Baja campana. Para formar el nitrato de cobre. 3. Posteriormente adicionara agua destilada hasta completar un volumen de 100ml 4. Seguidamente agregara 30ml de NaOH 3M para formar el hidróxido de cobre (II). 5. Llevara esta mezcla a la placa calefactora por un tiempo largo hasta que la solución cambie de color turquesa a negro, dado por la aparición del oxido de cobre (II) (NO DEMOSTRATIVO) Dado que el tiempo de reacción para la descomposición del hidróxido es largo, la experiencia cada grupo la partirá desde el oxido de cobre (II) 6. Pese en el vaso de precipitado 1gr de oxido de cobre con ayuda de la espátula 7. Adicione 200ml de agua destilada caliente 8. Sedimente y decante, dejando aproximadamente 50ml de agua en el vaso. 9. Incorpore 5ml de acido sulfúrico concentrado. Observara un cambio de color por la formación del sulfato de cobre. 10. Bajo campara agregue zinc en polvo (cantidad moderada) o granalla de zinc, agite hasta la precipitación del cobre.

4 Departamento de Química Practica Nº3 PROCEDIMIENTO: Ciclo de cobre 11. Una vez la solución cambie completamente color turquesa a incoloro y se observe un precipitado (cobre), proceda a sedimentar y decantar. 12. En caso de tener zinc en exceso adicione HCl. 13. Transfiera el producto (sedimento) a la cápsula de porcelana. 14. Haga un lavado del producto adicionando 5ml de alcohol, sedimente y decante 15. Realice un segundo lavado con 5ml de acetona, sedimente y decante. 16. Lleve a secar a la placa calefactora hasta que el producto este completamente libre de humedad. 17. Pese previamente el vidrio de reloj 18. Deposite producto obtenido en el vidrio de reloj y calcule la masa del producto. Cálculos: %!"#$%"!&#'ó! =!"#"!"!"#$%!"!#!$%! 100!"#"!"!"#$%!"#$% La masa de cobre final corresponde al producto obtenido, pero la masa de cobre inicial debe estimarla a partir de la cantidad de oxido de cobre que peso, mediante el siguiente factor:!!!"#. 1!"#!"# 1!"#!" 63,54!!".. =!!!"!"#$% 79,54!!"# 1!"#$%& 1!"#!" Reemplace donde dice x g CuO por la cantidad de cobre que peso, de esta forma obtendrá la cantidad de cobre con la que inicio la reacción. Teniendo estos datos (masa inicial y final de cobre) calcule el porcentaje de recuperación

5 Departamento de Química Practica Nº3 PREGUNTAS 1.- Complete la siguiente tabla teniendo en cuenta las reacciones que se llevaron a cabo Ecuación de la reacción Nombre del producto principal Observaciones (color, otros productos) 1-2 Nitrato cobre (II) 3-4 Hidróxido de cúprico 5 Oxido de cobre (II) 6-9 Sulfato Cúprico Cobré metálico 12 Cloruro de Zinc