Escuela Industrial Superior
“Pedro Domingo Murillo”
Carrera:Química y Procesos
Materia:Electroquímica
QMP – 242
Informe de Laboratorio
Cementación del Cobre
Integrantes:
Docente:
Fecha de realización y entrega:
La Paz - Bolivia
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Orientación Universidad
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Busca documentos
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Busca documentos en el Store
Los mejores documentos en venta realizados por estudiantes que han terminado sus estudios
Video Cursos
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Quiz
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pregúntale a la comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Ranking de las universidades
Descubre las mejores universidades de tu país según los usuarios de Docsity
Ebooks gratuitos
¡Nuestros e-books salva-estudiantes!
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
cementación del cobre, Esquemas y mapas conceptuales de Electroquímica
es un resumen sobre los paso a seguir sobre la cementación del cobre
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
2022/2023
1 / 9
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
Documentos relacionados
Vista previa parcial del texto
¡Descarga cementación del cobre y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Electroquímica solo en Docsity!
Escuela Industrial Superior
“Pedro Domingo Murillo”
Carrera:Química y Procesos
Materia:Electroquímica
QMP – 242
Informe de Laboratorio
Cementación del Cobre
Integrantes:
Docente:
Fecha de realización y entrega:
La Paz - Bolivia
Cementación del Cobre
1. OBJETIVO
1.2. Objetivo General.
Obtener el Cobre metálico a partir de una solución de sulfato de cobre mediante el proceso electroquímico denominado cementación.
1.3. Objetivo Especifico.
Observar el cambio físico de la solución de sulfato de cobre en la introducción de una chatarra de hierro. Calcular el rendimiento del proceso de cementación.
2. Marco Teórico. Cementación
- La cementación consiste en la reducción del metal a forma metálica elemental mediante el empleo de otro metal con mayor potencial de oxidación que él.
- Se llama cementación porque el metal que se reduce suele aparecer adherido sobre el reactivo que se añade. El metal más noble es el que se cementa
- Cuanto mayor es la diferencia de potencial entre ambos metales mas favorecida está la reacción (DG es menor).
- Lo que se forma es una pila galvánica, donde el cátodo es el metal que se cementa y el ánodo el que se disuelve.
- La cinética de la reacción depende de la diferencia de potencial y de la concentración de la disolución. El mecanismo redox que ocurre es el de una pila galvánica: Las partículas del metal cementante presentan en zonas localizadas un potencial menor que en otras zonas (límites de grano, fases,.....). Las zonas de menor potencial actúan como ánodos frente al resto de la partícula, que actúa como cátodo. Así, el metal que se reduce se deposita en las zonas catódicas mientras que el metal cementante se oxida y disuelve a través de las zonas anódicas.
- El Fe se oxida mientras que el cobre se reduce a Cu metálico, precipitando.
- Esta cementación es utilizada aún extensamente hoy en día en muchas plantas. INTERFERENCIAS DE LA CEMENTACIÓN El oxígeno: Ya que su potencial de reducción es +1,2 V, superior al de la mayoría de metales, debe ser eliminado en lo posible de la disolución. Los iones H+:Pueden reducirse y formar H2, en vez de reducir el metal (excepto en el caso de Au y Ag, en el resto de metales es una interferencia real). Para prevenir este fenómeno lo que se hace es disminuir la concentración de protones, es decir, aumentar el pH, aunque ello conduce a formación de hidróxidos y con ello a la disminución de la velocidad de reducción. Reacciones de “PASIVACIÓN”: Esto es habitual en el aluminio, quien a pesar de tener muy altas diferencias de potencial con muchos metales, su oxidación conduce a la formación de una capa de alúmina (óxido de aluminio) en su superficie impidiendo el progreso de la reacción de oxidación. CINÉTICA DE LA CEMENTACIÓN La velocidad de la cementación depende de los siguientes factores: Los mas importante son los dos primeros:
- La diferencia de potencial del par galvánico
- La concentración del catión a cementar
- La cantidad de oxígeno disuelta en el lixiviado
- El pH
- La superficie específica del cementante empleado
- La velocidad de reducción depende de la diferencia de potencial del par galvánico elegido: Cuanto mayor es la diferencia de potencial del par galvánico más rápido es pido es el proceso.
- Por tanto, también depende de la concentración del metal a cementar: Cuanto mayor es la concentración del metal a cementar más rápido es el pido es el proceso. En la cementación del Cu con Fe habitualmente ¾ ¾del material cementa en el primer ¼ ¼del tiempo de proceso. Mientras que en el tiempo restante ((¾ ¾)) cementa el ¼ ¼que quedaba disuelto. Ello es debido a la reducción de la concentración en la disolución
- Al inicio del proceso, la reducción efectiva que perseguimos obtener no se inicia hasta que no se consume todo el oxigeno disuelto. Por ello, la agitación debe ser cuidadosa para no incorporar burbujas de aire que incorporen oxígeno, ya que este consumiría una elevada cantidad de cementante.
- Si el pH es alto la formación de hidróxidos conduce a bajas velocidades de reducción ya que los hidróxidos deben descomponerse antes para que el catión se reduzca. Es una etapa y
reacción mas a realizar. Por otro lado, si el pH es bajo tenemos un elevado consumo de cementante, ya que además del metal, también el H+ se reducirá, y la cementación se ralentizará.
- la superficie de cementante empleado: La velocidad de cualquier proceso está controlada por la etapa más lenta del mismo. En este tipo de procesos la etapa más lenta es la deposición de las primeras partículas sobre las zonas catódicas. Por ello, una vez iniciada la cementación de un metal sobre el otro, la velocidad del proceso aumenta debido al aumento continuo de superficie catódica. El resto de etapas son muy rápidas y no determinan la velocidad del proceso. El metal cementante metal cementante debe añadirse en forma de polvo, virutas, o incluso pletinas. En el caso del Fe se emplean chatarras de todo tipo, incluso botes de hojalata (libres de Sn y sin recubrimientos) La condición prioritaria de un buen cementante es tener una buena superficie específica, y además estar machacados y troceados a un tamaño uniforme para permitir una buena manipulación y ejecución del proceso. Reacciones de cementación Las investigaciones desarrolladas en la cementación del cobre nos muestran las siguientes reacciones de cementación en los sistemas clorurante y sulfatante: 2 CuCl 2 + 2 FeCl 3 + 3 Fe° → 2Cu°+ 5 Fe Cl 2 CuS0 4 + Fe0→ Cu0+ FeSO 4 a) El cemento de cobre de alta calidad tiene la ventaja de oxidarse rápidamente, mediante la formación de una película de óxido de cobre en la superficie, lo que favorece su disolución. b) La presencia de iones Fe++ y aire producen iones Fe+++ que ayudan a disolver el cobre metálico. c) La cinética de lixiviación de Cu° es incrementada sustancialmente con el aumento de la temperatura. Caracterización del mineral sulfurado Se trabajó con un mineral de calcopirita sulfurada del Complejo Marañón. El análisis químico del mineral se muestra a continuación en la Tabla I: El análisis mineralógico de la muestra de mineral de cobre es la calcopirita, la cual se encuentra en gran porcentaje como partículas libres, así mismo está entrelazada con otros minerales que se encuentran en menor porcentaje.
Precipitación con equipos rotatorios discontinuos: Estos equipos fueron desarrollados en Alemania en la década del 60, y se les conoce como "fall-trommels". En Chile, fueron utilizados en la Mina La Cascada entre los años 1972 y 2000, y en Mantos Blancos desde 1991 a 1996. Cada reactor de estos equipos está formado por una botella de acero cilíndrica, cerrada y con un extremo semi-esférico. Su capacidad alcanza a los 33 metros cúbicos y tiene un eje inclinado a unos 25 grados por encima de la horizontal. A su vez, el reactor cuenta con los mecanismos necesarios para rotar lentamente sobre el eje a unas 0,3 rpm, similar a la rotación que mantienen los camiones que transportan cemento. La gran ventaja de estos reactores en relación al uso de las bateas, es que logran mantener la chatarra en movimiento permanente, con lo que el cobre depositado se despega continuamente, generando nuevas superficies de precipitación y pudiendo así alcanzar grandes rendimientos. MATERIALES: Balanza Vaso precipitado Pipeta Matraz aforado de 250 ml Hornalla eléctrica REACTIVOS: Sulfato de cobre Aleación de hierro Agua destilada DESARROLLO EXPEREMENTAL: 1): Preparar la solución de sulfato de cobre de 0.5 molar en el matraz aforado de 250 ml. 2): pesar la aleación de hierro que estén limpio.
3): colocar la solución de cobre en vaso precipitado. 4): colocar el hierro ya pesada en el vaso que ya está con la solución. 5): ayudar al proceso con una fuente de calor para que la reacción sea rápido. 6): controlar el tiempo 7): observar todos los cambios que ocurren en el proceso. 8): una vez terminada la precipitación quitar la fuente de calor. 9): separar el precipitado. 10): secar el precipitado y pesar en la balanza. 11): con todos los datos observados y tomados realizar los cálculos.
5. DATOS Y CALCULOS.
MATERIAL MASA
Chatarra de hierro (^) 22.9 g Papel filtro 1 g Vaso de precipitado 112.3 g Ánodo Fe 0 Fe+3^ + 3 e-0E = 0.036 v Cátodo Cu +2^ + 2 e-^ Cu^00 E = 0.340 v 3 Cu+2^ + 2Fe^0 2Fe+3^ + 3 Cu 0 E = 0.376 v Reacción general: 2 Fe^0 + 3 CuSO 4 * 5H 2 O Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3Cu^0 + 5 H 2 O INICIAL INTERMEDIO FINAL Cu +2^ Cu +1^ Cu 0 Fe 0 Fe +2^ Fe + Calculo de masa de Cu^0 por diferencia de masas: Masa vaso pp. + Masa de chatarra de hierro + Masa de Cu 0 = 135.7 g Masa de Cu 0 = 135.7 g - 22.9 g - 112.3 g Masa de Cu 0 = 0.5 g de Cu 0 Hallando valor teórico por medio de la reacción: 2 Fe^0 + 3 CuSO 4 * 5H 2 O Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3Cu^0 + 5 H 2 O