Determinacion de Cobre, analisis

DETERMINACION DE COBRE

Practica Nº 8 DETERMINACIÓN DE COBRE

DETERMINACION DE COBRE

INTRODUCCIÓN La yodometría constituye una parte de los métodos de oxidaciónreducción, que se refiere a las valoraciones de substancias reductoras mediante soluciones de yodo, y a las determinaciones de yodo por medio de soluciones de tiosulfato de sodio. La yodometria es un método volumétrico indirecto, donde un exceso de iones yoduro son adicionados equivalente de yodo que será titulado con una solución estandarizada de tiosulfato de sodio. Este método será utilizado en esta practica para determinar la cantidad de cobre presente en una muestra de mineral. Este método es usado en América en casi todas las industrias metalúrgicas del cobre, y da tan buenos resultados como el método electrolítico si se tienen en cuenta ciertas condiciones. .

DETERMINACION DE COBRE

I.

OBJETIVO

Esta práctica tiene como objetivo cuantificar la cantidad de cobre presente en un mineral, concentrado para ello una volumetría redox indirecta.

II.

ASPECTO TEORICO El Cobre (Cu) Elemento del grupo B sus estados de oxidación: +1; +2, Se presenta en estado libre como cobre metal y en minerales sulfurados y oxidados de cobre. Cobre Reacciones Es poco reactivo conforme a su potencial para la reacción. Cu+2 + 2e  Cu0 E= +0.337 voltios En presencia de oxígeno recciona con los ácidos sin desplazar hidrógeno gas.

Oxidantes Los oxidantes más fuertes oxidan los iones yoduro a yodo y los reductores fuertes reducen el yodo a yoduro. Por este motivo, los métodos volumétricos involucrando el yodo se dividen en dos grupos: a) Los métodos indirectos (yodometria), en que los oxidantes son determinados haciéndolos reaccionar con un exceso de iones yoduro y determinándose el yodo liberado con un reductor

DETERMINACION DE COBRE estándar, como el tiosulfato de sodio (p. ej.: determinación de halogenos, determinación de ozono, determinación de cerio (Ce4+), determinación de hierro (Fe3+),etc.)

b)b) Los métodos directos (yodimetria), en que se utiliza una solución estándar de yodo para determinarse reductores fuertes, generalmente en medio neutro o ligeramente ácido (p. ej.: determinación

de

agua

por

el

método

de

Karl

Fisher,

determinación de hidrazina, determinación de estaño (Sn 2+), determinación de arsenico (As(III), etc) Estos métodos volumétricos son fundamentados en la semireacción: Eº = 0,535 Volts

Los iones yoduro son reductores débiles que reducen oxidantes fuertes, cuantitativamente. Los iones no son usados directamente como titulante por varias razones, entre ellas por la falta de un indicador visual apropiado y por lenta la velocidad de reacción. Las principales fuentes de errores en titulaciones yodométricas (y yodimétricas) son la oxidación de la solución de yoduro por el aire y la pérdida de yodo por volatilización. En el primer caso, los iones

DETERMINACION DE COBRE yoduro en medio ácido son oxidados lentamente por el oxígeno atmosférico, según:

Esta reacción es lenta en medio neutro, pero su velocidad aumenta con la disminución del pH y realmente es acelerada por la intensa exposición a la luz. Ella también es afectada por la reacción de los iones yoduro con otras sustancias oxidantes presentes en el medio y por la presencia de sustancias que presentan efectos catalíticos. En la titulación yodométrica de agentes oxidantes, donde un exceso de yoduro se está presente en la solución, no se debe demorar mucho para empezar la titulación del yodo. Si es necesario un periodo más grande de tiempo para completarse la reacción, el aire debe ser evacuado de la solución y la atmósfera en contacto con ella debe ser inerte (p. ej.: argón, nitrógeno o dióxido

de

carbono).

Esto

puede

hacerse

adicionandose,

consecutivamente, tres o cuatro porciones de algunos miligramos de bicarbonato de sodio, después de la adición del ácido usado para ajustar el medio reaccional. Poco después a está operación, un exceso de yoduro de potasio es adicionado, en su forma sólida, y el frasco de titulación es inmediatamente cerrado. Esta operación reducirá la cantidad de aire disuelta en la solución y generará una atmósfera (local) con exceso de CO2. El yodo es soluble en agua en la proporción de 0,001 mol L -1,a la temperatura ambiente, pero su solubilidad es aumentada en la presencia

de

iones

yoduro.

Así,

la

pérdida

de

yodo

por

volatilización es evitada por la adición de un gran exceso de iones yoduro, los cuales reaccionan con el yodo para formar iones triyoduro, según la ecuación:

DETERMINACION DE COBRE K = 7,68 X 102 En titulaciones a una temperatura de aproximadamente 25ºC, las pérdidas de yodo por volatilización son despreciables si la solución contiene aproximadamente 4% m/v de yoduro de potasio. En días calientes, o cuando sea necesario, puede reducirse las pérdidas de yodo por volatilización titulandose la solución en un baño de hielo.

La formación de la espécie I 3- no altera ni introduce errores mensurables en el método yodométrico, porque los potencialesestándar de electrodo de las semi-reacciones Eº = 0,535 Volts Eº = 0,536 Volts Son casi idénticos y, como consecuencia, la formación de los iones I3- afecta muy poco al par I2/I-. Reacción entre el yodo y el tiosulfato Los iones tiosulfato son oxidados a tetrationato por el yodo.

Los agentes oxidantes fuertes como los iones bromato y los iones hipoclorito

oxidan

cuantitativamente

los

iones

tiosulfato

a

tetrationato, mientras otros agentes oxidantes, como por ejemplo, permanganato de potasio, dicromato de potasio y sulfato cérico, provocan una oxidación incompleta formando sulfato. Así, para evitarse la acción indeseable de estos oxidantes en los resultados del análisis, tenemos que garantizar sus ausencias en solución antes de la titulación del yodo liberado con la solución de tiosulfato. Esto se hace adicionandose un gran exceso de yoduro de potasio a la solución, antes de la cuantificación del yodo.

DETERMINACION DE COBRE Determinación de punto final El yodo presente en una solución acuosa de yoduro tiene una intenso color amarillo-castaño, que incluso es visible con gran dilución (una gota de una solución de yodo 0,1 mol L -1 en 100 mL de agua presenta un color amarillo-pálido). Cuando se titula soluciones

incolores

con

una

solución-estándar

de

yodo

(yodimetria), el propio yodo sirve como indicador, aunque el uso de un indicador auxiliar (p. ej.: almidón) proporciona una detección más sensible del punto final. En yodometria es común el uso de indicadores porque el viraje es menos perceptible, debido a la fatiga visual al que el analista es sometido. El indicador generalmente usado también es una solución acuosa de almidón, con el cual puede determinarse concentraciones de yodo en solución de hasta 2 X 10-7 mol L-1. El almidón es una sustancia formada por 2 constituyentes macromoleculares lineales, llamados amilosa ( - amilosa) y amilopectina ( - amilosa). Estas sustancias forman complejos de adsorción (complejos de transferencia de carga) con el yodo. En el caso de la amilosa, que posee conformación helicoidal, se cree que el intenso color azul sea resultante de la adsorción del yodo (en la forma I5- ) en estas cadenas. Ya el complejo yodoamilopectina produce un color violáceo, de forma irreversible. De esta forma, el almidón soluble comercializado para el uso como indicador debe consistir básicamente de amilosa, separada de la amilopectina.

La solución de almidón, si no es convenientemente conservada, se descompone en pocos días, principalmente debido a acciones bacterianas

y

los

productos

de

su

decomposición

pueden

consumir yodo y también interferir en las propiedades indicadores

DETERMINACION DE COBRE del almidón. La sensibilidad de la reacción del almidón con el yodo disminuye con el aumento de la temperatura y en la presencia de alcohol etilico y/o metilico. a una solución conteniendo el agente oxidante, que reaccionará produciendo una cantidad

III.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Materiales: 

Balanza analítica



Plancha



Matraces graduados



Pipeta



Pinzas

2. Reactivos: 

Acido perclórico



Hidróxido de amonio



Bifluoruro de amonio



Yoduro de potasio



Solución almidón al 0.5%



Solución thiosulfato de sodio

DETERMINACION DE COBRE

3. -

Procedimientos realizados en el laboratorio:

Pesamos con ayuda de la balanza analítica 0.3gr de la muestra y la colocamos en un matraz de 250 ml. Los pesos obtenidos fueron:

-

Peso – Cardenas:

0.3072gr

Peso – Chamana:

0.2999gr

Peso - Maximiliano:

0.3091gr

Peso – Rey:

0.3005gr

Peso – Rodriguez B.

0.3089gr

Luego se procede a adicionar una pisca de clorato de potasio mas 10ml de acido nítrico

y se lleva a plancha

hasta ataque completo, esto es la disolución total del mineral, pasa de un color amarillento a un verde claro.

DETERMINACION DE COBRE

-

adicionamos 10 ml de acido clorhídrico y llevamos a plancha, después adicionamos 10ml de acido sulfúrico y llevamos a plancha hasta que salga humos blancos.

-

Sacamos de plancha y dejamos que esta se enfrié volviéndose un color turquesa. Ahora diluimos con agua destilada a un aprox. de 40ml y después 10 ml de agua de bromo, llevamos a plancha dejándolo hervir unos minutos hasta eliminación de exceso de agua de bromo.

-

Retiramos y procedemos a enfriar de manera moderada y adicionamos

15ml

de

hidróxido

de

amonio

hasta

precipitación del fierro con agitación constante, este pasa de celeste claro a marrón, luego a verdoso y por ultimo llega a un azul intenso.

DETERMINACION DE COBRE

DETERMINACION DE COBRE

-

Adicionamos una pizca de bifloruro de amonio hasta completar la

precipitación del fierro por completo y

añadimos un pequeñísimo exceso.

-

Antes de la valoración añadimos 3gr aprox. de Yoduro de potasio y procedemos a titular con la solución de thiosulfato de sodio hasta que la solución declore a un amarillo claro.

-

Luego añadimos 5ml de solución de almidón y continuamos titulando hasta completa decloracion.

-

Anotamos los volúmenes obtenidos los cuales fueron:

Volumen – Cárdenas :

19.99ml

Volumen – Chamana :

19.35ml

Volumen – Maximiliano :

19.91ml

Volumen - Rey: Volumen – Rodríguez B.

19.29ml 19.72ml

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Factor Cobre -

cada

grupo

realizo

este

estándar

de

cobre,

pesamos

aproximadamente 0.1gr de cobre electrolítico y lo colocamos en matraz de 250ml y adicionamos 10ml de ácido nítrico. Los pesos de cada grupo fueron: Grupo – 1

0.1174gr

Grupo – 2

0.1268gr

Grupo – 3

0.1094gr

Grupo – 4

0.1097gr

-

Llevamos a pancha hasta completa disolución

-

Luego se procede a adicionar 5 a 7ml de ácido perclórico y se lleva a plancha

-

Sacamos

de

plancha

y

dejamos

que

esta

se

enfria

volviéndose un color turquesa. Ahora diluimos con agua destilada a un aprox. de 40ml y llevamos a plancha dejándolo hervir unos minutos.

DETERMINACION DE COBRE

-

Retiramos y procedemos a enfriar de manera moderada y adicionamos hidróxido de amonio hasta precipitación del fierro con agitación constante

-

Adicionamos

una pizca

de bifloruro

de amonio hasta

completar la precipitación del fierro por completo y añadimos un pequeñísimo exceso.

-

Antes de la valoración añadimos 3gr aprox. de Yoduro de potasio y procedemos a titular con la solución de thiosulfato de sodio hasta que la solución declore a un amarillo claro.

-

Luego añadimos 5ml de solución de almidón y continuamos titulando hasta completa decloracion.

DETERMINACION DE COBRE

-

Anotamos los volúmenes obtenidos los cuales fueron:

Volumen grupo - 1:

32.21ml

Volumen grupo - 2:

34.75ml

Volumen grupo - 3:

30.10ml

Volumen grupo - 4: 30.15ml

-

Procedemos a realizar los siguientes cálculos:

Factor Cu

=

Peso de Cu electrolítico Volgastado de tiosulfato

Volgastado de tiosulfato x factor Cu %Cu x 100 = Realizamos cálculos y hallamos el factor Cu de cada grupo: Peso muestra Factor Cu grupo-1

=

0.1174gr = 3.6448 0.03221lt

Factor Cu grupo-2

=

0.1268gr = 3.6489 0.03475lt

Factor Cu grupo-3

=

0.1094gr = 3.6345 0.03010lt

Factor Cu grupo-4

=

0.1097gr = 3.6384 0.03015lt

Promedio:

Ahora calculamos el % Cu y los resultados fueron:

3.6416

DETERMINACION DE COBRE

%Cu Cárdenas

=

%Cu Chamana

=

%Cu Maximiliano =

%Cu Rey

%Cu Rodriguez B.

=

=

0.01999 x 3.6416x 100 = 0.3072 0.01935 x 3.6416x 100 =

23.6964% 23.4961%

0.2999

0.01991 x 3.6416x 100 = 0.3091

23.4566%

0.01929 x 3.6416x 100 = 0.3005

23.4077%

0.1972 x 3.6416 x 100 =

23.2478%

0.3089

DETERMINACION DE COBRE

IV. 

CONCLUSIONES

En forma rápida la cantidad de cobre presente usando como método una volumetría con Yodo en forma indirecta (yodimetria).



Se observo que ante la falta de reactivos necesarios , se pueden usar otros que tienen la mismas funciones y que la guía es solo un indicativo de los muchas otras maneras de poder cuantificar el cobre



Se pudo observar el cambio característico de color (punto final) dela reacción que se produce al momento de valorar. Se hallo



Cuando la solución madre se torna de color celeste al agregar el fluoruro de sodio es un indicativo de que todos los interfentes se han aislado y se esta en condiciones para realizar la titulación

V.

RECOMENDACIONES 

Tener cuidado de que la muestra no se pegue en las paredes del matraz al momento de disolver.



No excederse el consumo de amoniaco, pues solo es hasta que empiece la precipitación del hidróxido férrico.



Cuando se va usar ácidos fuertes tener en cuenta que estos se deben agregar en la campana de extracción



Agregar el yoduro de potasio solamente cuando este todo listo para titular

DETERMINACION DE COBRE

VI.



BIBLIOGRAFIA

Análisis Químico Cualitativo Daniel C. Harris



Química Analítica Cualitativa Fritz James



Análisis Químico Cualitativo Ayres



Guía de laboratorio - Análisis Mineral Cuantitativo Ing. Pilar Aviles Mera

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VII. CUESTIONARIO 1. ¿Que función tiene la adición de ácido perclórico? Tiene la función de un agente oxidante muy fuerte y de un buen deshidratante, es pues útil para la dilución del mineral y para la oxidación de cobre Cu0

_______

> Cu++ +2e-

2. ¿Qué función tiene la adición de NH4OH? Se agrega hidróxido de amonio para eliminar las interferencias de hiero. Arsénico y/o antimonio de manera que el arsénico y el antimonio se oxiden as u estado de oxidación mas altos, y además para ayudar la precipitación de oxido férrico hidratado como hidróxido férrico y para eliminar el exceso de acidez.

3. ¿Por qué la adición del indicador solución de almidón se realiza casi al final de titulación? En los métodos indirectos no debe añadirse el indicador hasta que

se

haya

valorado

la

mayor

parte

del

yodo;

una

concentración elevada de yododa con el almidón un complejo con propiedades indicadoras disminuidas.

DETERMINACION DE COBRE

CONTENIDO

I.

OBJETIVO

II.

ASPECTO TEORICO

III.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

IV.

CONCLUSIONES

V.

RECOMENDACIONES

VI.

BIBLIOGRAFÍA

VII. CUESTIONARIO