la quimica del cobre | Guías, Proyectos, Investigaciones de Química Inorgánica

EL COBRE
ElcobrecuyosímboloesCu,eselelementoquímicodenúmeroatómico29.Setratadeunmetal
detransicióndecolorcobrizo,esdecir,rojizoanaranjado,debrillometálicoque,juntocon
laplata,eloroyelroentgenio,formapartedelallamadafamiliadelcobre.Esunodelosmejores
conductoresdeelectricidad(elsegundodespuésdelaplata).Graciasasualtaconductividad
eléctrica,suductilidadysumaleabilidad,eselmaterialmásutilizadoparafabricarcables
eléctricosyotroselementoseléctricosycomponenteselectrónicos.
Elcobreformapartedeunacantidadmuyelevadadealeacionesquegeneralmentepresentan
mejorespropiedadesmecánicas,aunquetienenunaconductividadeléctricamenor.Lasmás
importantesseconocenconlosnombresdebroncesylatones.Porotraparte,elcobreesun
metalduraderoporquesepuedereciclarunnúmerocasiilimitadodevecessinquepierdasus
propiedadesmecánicas.Elcobrefueprobablementeelprimermetalenserdescubiertoy
trabajadoporelhombre.Elusodelcobrehizoposiblequelascivilizacionesmásantiguas
evolucionarondesdelaedaddepiedrahastaladelbronce
.
Actualmente,siguesiendoun
elementomuyimportanteeneldesarrollodenuevastecnologías.Enlanaturaleza,elcobrese
encuentraprincipalmenteenlosmineralescalcocita,calcopiritaymalaquita.Tambiénestá

presenteenlaconstitucióndelaturquesa,unmineralnotanabundante,perobienconocidoy
apreciadoporsurarabelleza.
Actualmente,elcobreseextraemedianteprocesoshidrometalúrgicosypirometalúrgicos(uso
purificadoporelectrólisisparaserutilizadoenaplicacioneseléctricas,yaquelasimpurezas
disminuyenconsiderablementelaconductividaddelmetal.Enesteproceso,elcobreimpurose
utilizacomoánodoyelcobrepurocomocadupenunasolucióndeácidosulfúricoquecontiene
ionesdecobre(II).Losmetalesenlamuestraquesonmásreactivosqueelcobre(hierroyzinc,
porejemplo)seoxidanypermanecenensolucióncomoiones.Losmetalesmenosreactivosqueel
cobre(platayoro)noseoxidanenelánodo.Elresultadofinaldelprocesoeselpasodelcobredel
ánodoaldemof.
PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DEL COBRE
PROPIEDADES FISICAS
Elcobreposeevariaspropiedadesfísicasquepropiciansuusoindustrialenmúltiplesaplicaciones.
Eseltercermetal,despuésdelhierroydelaluminio,másconsumidoenelmundo.Esdecolor
rojizoydebrillometálicoy,despuésdelaplata,eselelementoconmayorconductividadeléctrica
ytérmica.Esunmaterialabundanteenlanaturaleza;tieneunprecioaccesibleysereciclade
formaindefinida;formaaleacionesparamejorarlasprestacionesmecánicasyesresistentea
lacorrosiónyalaoxidación.
laconductividaddelcobrerecocidomedidaa20°Cesiguala5,80×107S/m.Aestevalorde
conductividadseleasignauníndice100%IACSylaconductividaddelrestodelosmaterialesse
expresaenporcentajedeIACS.Lamayoríadelosmetalestienenvaloresdeconductividad
inferioresa100%IACS,peroexistenexcepcionescomolaplatayloscobresespecialesdemuyalta
conductividaddesignadosC-103yC-110.

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EL COBRE

El cobre cuyo símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color cobrizo, es decir, rojizo anaranjado, de brillo metálico que, junto con la plata, el oro y el roentgenio, forma parte de la llamada familia del cobre. Es uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, su ductilidad y su maleabilidad, es el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros elementos eléctricos y componentes electrónicos. El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes se conocen con los nombres de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas. El cobre fue probablemente el primer metal en ser descubierto y trabajado por el hombre. El uso del cobre hizo posible que las civilizaciones más antiguas evolucionaron desde la edad de piedra hasta la del bronce. Actualmente, sigue siendo un elemento muy importante en el desarrollo de nuevas tecnologías. En la naturaleza, el cobre se encuentra principalmente en los minerales calcocita, calcopirita y malaquita. También está presente en la constitución de la turquesa, un mineral no tan abundante, pero bien conocido y apreciado por su rara belleza. Actualmente, el cobre se extrae mediante procesos hidrometalúrgicos y pirometalúrgicos (uso purificado por electrólisis para ser utilizado en aplicaciones eléctricas, ya que las impurezas disminuyen considerablemente la conductividad del metal. En este proceso, el cobre impuro se utiliza como ánodo y el cobre puro como cadup en una solución de ácido sulfúrico que contiene iones de cobre (II). Los metales en la muestra que son más reactivos que el cobre (hierro y zinc, por ejemplo) se oxidan y permanecen en solución como iones. Los metales menos reactivos que el cobre (plata y oro) no se oxidan en el ánodo. El resultado final del proceso es el paso del cobre del ánodo al demof. PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DEL COBRE PROPIEDADES FISICAS El cobre posee varias propiedades físicas que propician su uso industrial en múltiples aplicaciones. Es el tercer metal, después del hierro y del aluminio, más consumido en el mundo. Es de color rojizo y de brillo metálico y, después de la plata, es el elemento con mayor conductividad eléctrica y térmica. Es un material abundante en la naturaleza; tiene un precio accesible y se recicla de forma indefinida; forma aleaciones para mejorar las prestaciones mecánicas y es resistente a la corrosión y a la oxidación. la conductividad del cobre recocido medida a 20 °C es igual a 5,80 × 107 S/m. A este valor de conductividad se le asigna un índice 100 % IACS y la conductividad del resto de los materiales se expresa en porcentaje de IACS. La mayoría de los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100 % IACS, pero existen excepciones como la plata y los cobres especiales de muy alta conductividad designados C-103 y C-110.

CARACTERISTICAS QUIMICAS

En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos. El más común es el +2, aunque también existen algunos con estado de oxidación +1. Expuesto al aire, el color rojo salmón, inicial se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso (Cu 2 O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO). La coloración azul del Cu+2^ se debe a la formación del ion [Cu (OH 2 ) 6 ]+2. Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso. También pueden formarse pátinas de cardenillo, una mezcla venenosa de acetatos de cobre de color verdoso o azulado que se forma cuando los óxidos de cobre reaccionan con ácido acético. Los ácidos oxácidos atacan al cobre, por lo cual se utilizan estos ácidos como decapantes (ácido sulfúrico) y abrillantadores (ácido nítrico). El ácido sulfúrico reacciona con el cobre formando un sulfuro, CuS (covelina) o Cu 2 S (calcocita) de color negro y agua. También pueden formarse sales de sulfato cúprico (antlerita) con colores de verde a azul verdoso. Estas sales son muy comunes en los ánodos de los acumuladores de plomo que se emplean en los automóviles. El ácido cítrico disuelve el óxido de cobre, por lo que se aplica para limpiar superficies de cobre, lustrando el metal y formando citrato de cobre. Si después de limpiar el cobre con ácido cítrico, se vuelve a utilizar el mismo paño para limpiar superficies de plomo, el plomo se bañará de una capa externa de citrato de cobre y citrato de plomo con un color rojizo y negro. ALEACIONES Y TIPOS DE COBRE Existe una amplia variedad de aleaciones de cobre, de cuyas composiciones dependen las características técnicas que se obtienen, por lo que se utilizan en multitud de objetos con aplicaciones técnicas muy diversas. El cobre se alea principalmente con los siguientes elementos: Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si, Cd, Cr y otros en menor cuantía. Latón (Cu-Zn), Bronce (Cu-Sn), Alpaca (Cu-Ni-Zn), Cobre-cadmio (Cu-Cd), Cobre-cromo (Cu- Cr) y Cobre-cromo-circonio (Cu-Cr-Zr), Cobre-hierro-fósforo (Cu-Fe-P), Cobre-aluminio (Cu-Al), Cobre-berilio (Cu-Be), Cobre-plata (Cu-Ag) o cobre a la plata, Constantán (Cu 55 Ni 45 ), Manganina (Cu 86 Mn 12 Ni 2 ). PROPIEDADES GENERALES DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICION los elementos de transición (elementos del bloque d y f) son mas numerosos que los elementos de los grupos principales, aunque algunos de ellos son escasos y poco utilizados, otros juegan un papel importante en muchos aspectos de la sociedad moderna. Todos estos son metales, El hierro (Fe) es el más utilizado en estructuras, así como metales importantes en aleaciones y utilizados en

RESUMEN

En la siguiente practica de laboratorio cuyo objetivo es reconocer e identificar las diversas transformaciones químicas, que se pueden generar durante el proceso del ciclo del cobre, el cual pertenece a los metales de transición de la tabla periódica. Para ello inicialmente tomamos cloruro cúprico para proceder a generar una serie de reacciones y/o transformaciones químicas en donde algunos productos son separados por técnicas como la decantación y la evaporación. Durante todo el proceso se evidencian cambios de coloración, formación, precipitadas y desprendimiento de calor, indicándonos respectivamente que ha ocurrido una transformación química. De igual modo se realizan cálculos estequiométricos durante el proceso. Finalmente es posible mediante estos procedimientos obtener como resultado nuevamente el producto inicial, aunque con algunas características diferentes como sus coloraciones que es más verde en comparación con la inicial. **¿A CUENTAS MOLES EQUIVALE? MOLES DE CUCL ¿POR QUÉ EL COLOR? este color se debe a que el complejo (CuCl2-H2O) entra en contacto con el agua destilada y absorbe lentamente la humedad para formar un di hidrato color azul verdoso. **¿CUANTAS MOLES DEL METAL EXISTEN? ¿CUANTOS ATOMOS? ¿QUE OCURRE EN LA INTERFACE METAL SOLUCION? En esta parte agregamos aluminio a la solución que se había obtenido y nos da una coloración oscura, al entrar en contacto con el aluminio. *¿ENCUENTRA ALGUNA EXPLICACION PARA LA REACCION? el resultado que se realizó en la solución de agua destilada con el solido cobre se observa que cambia de un color azul verdoso a azul vivo, ya que se vuelve complejo porque entran en contacto con el agua (moléculas). *¿SEGÚN LA APARIENCIA DE LA SOLUCIÓN FINAL, HA UTILIZADO EN EXCESO LO ESTEQUIOMÉTRICO O FUE SUFICIENTE EL ALUMINIO? El aluminio se presento en este caso como reactivo en exceso ya que se observa que quedo en la superficie, demostrando que fue en exceso. *¿PODRIA HACER UNA REPRESENTACION SIMBOLICA DE ESTE PROCESO?

CuO + Al + HNO3 -> Cu (NO3)2 + NO2(g) *¿QUE RELACION GUARDA CON ESTE PROCESO, EL COMCEPTO DE REACTIVO LIMITANTE? Para este caso el reactivo limitante es el cobre ya que se disolvió totalmente en la solución. *¿PODRIA HACER UN ESTIMADO DEL Al NECESARIO? OBTENCION DEL NITRATO DE COBRE ll El nitrato de cobre es disuelto en 10 Ml de agua destilada aprox. Luego a la solución formada de agregamos NaOH (hidróxido de sodio) gota a gota hasta obtener un PH alrededor de 11 (básico), observándose al fondo del vaso precipitado nitrato de cobre Cu (No3)2 + 2 NaOH -> Cu (OH)2 + 2NaNO El color visto presenta una tonalidad azul, esta permite una serie de propiedades entre ellas, es un sólido, un peso molecular de 99,58 g/mol un punto de fusión de 22g°C de degradación, densidad de 3,37 g/ cm, insoluble en agua 2,9 microgramos/l a 25°C, soluble rápidamente en ácidos, en soluciones concentradas alcalinas de hidróxidos para dar un color azul profundo. [Cu (OH) 2ni-2]<2- Su estabilidad depende del método de separación, se puede descomponer dando uso del cobrell negro (CuO) si permanece en reposo unos días en calentamiento. En presencia de un exceso de álcali se disuelve sobre los 50°C. I al compuesto anterior (Cu (OH)2) le agregamos ácido clorhídrico (HCL) de procurando que el PH de la solución fuese cercano a 1. Con esto observamos que la solución toma una coloración verde, la cual es separada por decantación y luego por evaporación donde es evidente un compuesto solido verde, este hace referencia al cloruro cúprico se ha obtenido nuevamente (se convierte al compuesto que tomamos inicialmente, CuCl2) aunque con un color más verde. Cu (OH)2 + 2HCL -> CuCl2 + 2H2O ANALISIS DE RESULTADOS:

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