Purificacion del sulfato de cobre industrial

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Introducción

El sulfato de cobre II también llamado sulfato cúprico (CuSO4) es un compuesto químico derivado del cobre que forma cristales azules, solubles en agua y metanol y ligeramente solubles en alcohol y glicerina.

Su forma anhídrica (CuSO4) es un polvo verde o gris-blanco pálido, mientras que la forma hidratada (CuSO4•5H2O) es azul brillante.[pic 7]

Este compuesto se obtiene industrialmente a partir de minerales de cobre o por la acción de acido sulfúrico concentrado sobre cobre puro.

Es usado en la industria para el tratamiento de aguas en donde su uso es empleado como alguicida, teniendo también numerosas aplicaciones tales como: fabricación de concentrados alimenticios para animales, abonos, pesticidas, mordientes textiles, industria del cuero, pigmentos, baterías eléctricas, recubrimientos galvanizados (recubrimientos de cobre ácido por electroposición), sales de cobre, preservantes de la madera, procesos de grabado y litografía, la industria del petróleo, caucho sintético, industria del acero, tratamiento del asfalto natural, colorante cerámico y preparados medicinales como el agua de alibour.[pic 8]

Objetivos

• Purificar sulfato de cobre industrial y calcular el rendimiento del proceso.
• Reconocer las distintas impurezas presentes en la sal.

Fundamento del método de purificación

El método de purificación utilizado permite separar de manera bastante eficiente las impurezas insolubles como arenilla, polvo, etc. a través de un filtrado al vacío, ya que son partículas grandes.

Con respecto a las impurezas solubles, se presentan sales solubles de Fe2+, donde por el tamaño similar que presenta este ion respecto al cu2+, sucede que, durante el proceso de formación de CuSO4.5H2O, estos pueden incorporarse a la red cristalina reemplazando al Cu2+.  Para evitarlo, se procede oxidando el Fe2+ a Fe3+, lo cual implica que disminuye el radio iónico aumentando la carga nuclear y por consiguiente, el Fe3+ ya no puede reemplazar al Cu2+ en la red cristalina. Dicha circunstancia es evidenciada al agregar KSCN (tiocianato de potasio) a la solución, dando por resultado una coloración rojiza.

Reconocimiento de impurezas insolubles y solubles en la muestra

Las operaciones realizadas fueron:

1) Se disuelve la muestra en agua /HCl y se filtra:

CuSO4 · 5H2O (FeSO4(s) → Cu2+ (ac) + 2SO4 2-(ac) + Fe2+ (ac) + 5H2O (l)

Se obtiene una solución color celeste.

En el filtro no se observan partículas retenidas.

2) Se agrega agua oxigenada al filtrado de la operación anterior:

2Fe2+ (ac) + H2O2 (ac) + 2H+ (ac) → 2H2O (l) + 2Fe3+ (ac)

No se observaron  cambios en el aspecto del precipitado.

3) Se trata con amoníaco la solución resultante:

NH3 + H2O → NH4 + OH –

Cu2+ + 2OH- → Cu (OH)2

Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3

Cu2+ + 4NH3 →[Cu(NH3)4]2+

Al agregarse NH3  se obtuvo dos precipitados uno celeste que quedó en el fondo y una fase azul intensa por arriba de este (formación de Fe(OH)3 y Cu(OH)2 respectivamente). A medida que se incorporaba más NH3 la solución se fue tornando homogénea de color azul intenso por la formación del [Cu(NH3)4]2+ .

4) Se filtra, se lava el precipitado obtenido en 3), se descarta el filtrado y se redisuelve el precipitado:

Al filtrarse la solución se mantuvo el color azul intenso y el filtro quedó manchado de azul y marrón, se lo lavó con NH3 hasta eliminar el color azul.

Luego se disolvió el precipitado que quedó en el filtro con HCl y se obtuvo una solución  de un color amarillo muy claro, casi transparente.

Fe(OH)3 + 3 HCl → Fe3+ + 3 Cl - + 3 H2O

5) Se agrega tiocianato de potasio al filtrado resultante de 4):

Fe3+(ac) + 6SCN (ac) →[Fe(SCN)6]3- (ac)

Al agregarse este compuesto se obtuvo una coloración anaranjada.

Purificación de sulfato de cobre industrial

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