Ciclo de cobre

Electrodeposición de cobre, ciclo del cobre, y recuperación de residuos



Laboratorio de Química Inorgánica, Escuela de Química, Universidad Nacional, 2013, Costa Rica

Recibido el
31 de octubre del 2013


Abstract:
Para este experimento se trató de ilustrar un sistema químico oscilante asociado con procesos termodinámicos irreversibles que se encuentra lejos del equilibrio comoes el caso del ciclo de cobre llevado a cabo.
Para la primera parte del experimento se realizó una curva de calibración de [Cu(H2O)6], para determinar las concentraciones de cobre en los demás procedimientos.
Se realizó la electrodeposición de cobre (II) con láminas de cobre, disolución de cobre, láminas de hierro y una fuente de poder.
Inicialmente se determinó el efecto del tiempo variandoeste en cada medición utilizando una misma concentración de la disolución de cobre.
Posteriormente se determinó el efecto de la concentración al variar las concentraciones de las disoluciones de cobre.
Por último, se trataron los residuos de cobre al tratar los residuos con NaOH, ya que a pH neutro el cobre precipitó, se filtró y se disolvió con H2SO4 para calentar y obtener cristales.
Laelectrodeposición fue exitosa al obtener gráficas exponenciales al aumentar el tiempo de aplicación del voltaje y al aumentar la concentración en la disolución de Cu2+. Además, se realizó exitosamente el ciclo de recuperación del cobre al obtener sulfato de cobre como producto final, pasando por compuestos como el nitrato de cobre, hidróxido de cobre, óxido de cobre y por último el sulfato.
Con estopodemos decir que la electrodeposición es un método eficiente para la extracción y tratamiento del cobre.




En la primera parte del experimento se preparó una curva de calibración para el [Cu(H2O)6]2+.
Para esto se disolvió un alambre de cobre en ácido nítrico.
Se adicionó H2SO4 concentrado a la disolución y se preparó una disolución madre de Cu2+ 0,100mol/L para realizar lacurva a partir de diferentes concentraciones y tomando la absorbancia a la longitud de onda de máxima absorbancia del Cu2+ (808nm) según el espectro realizado y se adjunta en la Figura 1.

Seguidamente a partir de la disolución madre de cobre obtenida a partir de los alambres, se realizó una nueva disolución 0,05mol/L de Cu2+.
Se conectó una lámina de cobre al polo positivo de una fuente depoder y la lámina de hierro al polo negativo.
Se introdujeron las láminas en 50 mL de la disolución 0,05mol/L de Cu2+ y se aplicó una diferencia de potencial de 6V por 60 segundos.
La lámina de hierro se pesó al inicio y al final de la prueba y se determinó la absorbancia de la disolución de cobre luego de realizada la electrodeposición..
Se realizó cuatro veces más el procedimiento perocambiando el tiempo de aplicación del voltaje como indica el cuadro 1.

Cuadro 1. Variación en la cantidad electrodepositada de cobre en función del tiempo.
Muestra
Tiempo (s)
Masa Inicial (g)
Masa Final (g)
Concentración
Cu2+(mol/L)
1
60
5,84
6,01
0,0507
2
120
8,7
8,9
0,0511
3
180
12,57
12,8
0,0520
4
240
11,03
11,3
0,0522
5
300
5,44
5,9
0,0531



Gráfico 1. Masade cobre electrodepositado en la lámina de hierro en función del tiempo de aplicación de voltaje


Gráfico 2. Concentración de la disolución de Cu2+ en función del tiempo de aplicación de diferencia de voltaje.

Posteriormente se realizó la misma electrodeposición de cobre en láminas de hierro solo que en este caso en lugar de cambiar el tiempo de aplicación de la diferencia de voltaje, elfactor variante fue la concentración de la disolución de cobre en la cual se llevó a cabo la electrodeposición, manteniendo el tiempo constante en todas las mediciones (120s.).

Cuadro 2.Variación en la cantidad electrodepositada de cobre en función de la concentración.
Muestra
Concentración inicial Cu2+
Masa Inicial (g)
Masa Final (g)
Conc. Final Cu2+
1
0,02
8,55
8,66
0,0310
2
0,04...