Purificación de sulfato de cobre industrial Laboratorio: Química General e Inorgánica I
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INFORME:
Purificación de sulfato de cobre industrial
Laboratorio: Química General e Inorgánica I
2do Cuatrimestre - 2015
Autores:
Pirillo, Juan
Dantur, Antonio
Objetivos:
Se propone lograr purificar una muestra de sulfato de cobre industrial mediante filtración de impurezas insolubles (arena, polvo, etc.) y oxidación de impurezas solubles (Fe2+ a Fe3+), y finalmente calcular el rendimiento de dicha purificación.
Fundamento del método de purificación:
El CuSO4·5H2O industrial posee diversas impurezas entre la cuales podemos encontrar insolubles tales como arena, polvo, etc. y solubles como sales de Fe2+. En primer instancia se disuelve el CuSO4·5H2O en agua, se agregan 2-3 gotas de HCl 6M para generar un medio ácido y así evitar que el Cu precipite como Cu(OH)2, se calienta sutilmente la muestra para lograr una disolución completa y se filtra para separar las impurezas insolubles. Se conoce que el Fe2+ y Cu2+ tienen prácticamente el mismo radio, entonces es posible que durante el proceso de formación de CuSO4·5H2O se incorporen Fe2+ a su red cristalina. Para solucionar este problema se agrega al filtrado anterior gotas de H2O2 para oxidar el Fe2+ a Fe3+ y así modificar su radio para que no puedan incorporarse a los cristales. Una vez oxidado el Fe2+ se deja cristalizar por enfriamiento lento de la solución.
Resultados obtenidos:
Masa de muestra impura (m1) | 50,40 g ± 0,01 g |
Masa de CuSO4·5H2O cristalizado (m2) | 28,84 g ± 0,01 g |
Masa de solución (aguas madres) | 67,12 g ± 0,01 g |
Temperatura de las aguas madres | 22 oC ± 1 oC |
Masa de sulfato de cobre disuelto (m3) * | 16,95 g ± 0,01 g |
Rendimiento de cristalización (m2. 100/ m1) | 57,22% ± 0,03% |
Rendimiento total (m2+m3).100/m1 | 90,85% ± 0,06% |
*Tabla de solubilidad del CuSO4·5H2O (en la guía)
Reconocimiento de impurezas solubles e insolubles en la muestra y en los cristales:
Operaciones realizadas:
1) Disolución en agua/HCl y filtración:
Se disuelve el CuSO4 5H2O para obtener Cu2+ y (SO4)2-.
Obtención de una solución líquida de color celeste oscuro. Dicha solución no se modificó cualitativamente con el agregado de HCl y el filtrado. Aparición de pequeñas partículas en el papel de filtro.
2) Agregado de agua oxigenada (H2O2) al filtrado de la operación anterior:
2 Fe2+ + 2H+ + H2O2 → 2 Fe3+ + 2H2O
La ecuación mencionada está dada por las siguientes ecuaciones:
2 (Fe2+ → Fe3+ + e-)
2H+ +2e- +H2O2 → 2H2O
No se observan cambios en el aspecto de la solución.
3) Se trata con amoníaco (NH3) la solución resultante:
NH3 + H2O → NH4+ + OH-
Cu2+ + 2 OH- → Cu(OH)2
Fe 3+ + 3 OH- → Fe(OH)3
Cu 2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]2+
Por el agregado de amoniaco a la solución se observa que el color va cambiando a azul intenso producto del complejo cobre-amoniaco [Cu(NH3)4]2+, y en el fondo del tubo de ensayos comienza a aparecer un precipitado sólido de color celeste [Cu(OH)2].
4) Filtración y lavado del precipitado obtenido en 3), se descarta el filtrado y se redisuelve el precipitado:
Como consecuencia de la filtración se obtiene una solución de color azul intenso y el filtro queda de dos colores: pardo y azul. Se lava el filtro con unas gotas de NH3 hasta eliminar los restos de solución que le daban el tono azul.
Luego del lavado con HCl (en otro tubo de ensayo), se obtiene una solución color amarillo claro.
Fe(OH)3 + 3 HCl → Fe 3+ + 3 Cl- + 3 H2O
5) Agregado del tiocianato de potasio (KSCN) al filtrado resultante de 4):
Fe(H2O)63+ + n SCN- → Fe(SCN)n (H2O)6-n 3-n
La solución toma un color rojo intenso, poniendo en evidencia la presencia de hierro.
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