METODOS ANLITICOS DEL COBRE-COMPLETO.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTNEZ DE MAYOLO

0 QUMICA ANALTICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA DE MINAS

TRABAJO DE INVESTIGACIN

ASIGNATURA: QUMICA ANALTICA

DOCENTE: ING ENCIZO PINEDA, Juan

TEMA: MTODOS ANALTICOS DEL COBRE

ALUMNO: VERDE ALLAUCA, Edwin Luis

HUARAZ - ENERO DEL 2015


1 QUMICA ANALTICA

NDICE

PG.

PRESENTACIN ....................................................................... 3

1. OBJETIVOS .............................................................................. 4 2. GENERALIDADES .................................................................... 4 3. PROPIEDADES FISICOQUMICAS ............................................. 5 4. MINERALES DE COBRE ............................................................ 6

4.1 EL COBRE NATIVO ............................................................... 6 4.2 LOS MINERALES OXIDADOS ................................................. 6 4.3 LOS MINERALES SULFURADOS .............................................. 7

5. MENAS DE COBRE .................................................................. 7 5.1 MENAS SULFURADAS ............................................................ 7 5.2 MENAS OXIDADAS ............................................................... 7 5.3 CALCOPIRITA ...................................................................... 7 5.4 BORNITA ............................................................................ 7 5.5 CALCOCITA ......................................................................... 7

6. PREPARACIN DE MENAS DE COBRE .................................... 8

6.1 METODOS GENERALES ........................................................... 9 6.2 CONCENTRACION ............................................................... 10

7. ANALISIS DE COBRE EN MINERALES Y CONCENTRADOS ..... 10 8. ANALISIS DE COBRE EN SOLUCIONES .................................... 11

9. METODOS DE ANALISIS DEL COBRE ...................................... 11

9.1 GRAVIMETRA ................................................................... 11 9.1.1 TIPOS DE ANLISIS GRAVIMTRICOS ........................... 11

VOLATIZACIN ..................................................... 12 ELECTROGRAVIMETRA ......................................... 13

9.1.2 CLCULOS GENERALES .............................................. 13 CLCULOS ESTEQUIOMTRICOS ............................ 13 FACTOR GRAVIMTRICO ...................................... 14

9.1.3 CLASIFICACION DE LAS PARTICULAS DEL PRECIPITADO ... 14 TIPOS DE PRECIPITADO ........................................... 15 PUREZA DE LOS PRECIPITADOS ................................ 15


2 QUMICA ANALTICA

9.1.4 METODOS DE MINIMIZACION DE LA COMPRECIPITACION ............................................... 16

9.1.5 OPERACIONES GENERALES EN ANLISIS GRAVIMTRICO .. 16

ETAPAS DEL ANLISIS GRAVIMTRICO .............................. 16 REACTIVOS Y REACTANTES OCUPADOS .............................. 17 PROCEDIMIENTOS ........................................................ 18

9.2 ESPECTROSCOPA DE ABSORCIN ATMICA ............... 20

9.2.1 PRINCIPIOS EN LOS QUE SE BASA .......................... 21 9.2.2 TIPOS DE ATOMIZADORES ................................... 21 9.2.3 ANLISIS DE LOS LQUIDOS .................................. 21 9.2.4 METODOLOGIA ................................................ 22

9.3 MTODO COLORIMTRICO ............................................ 22

9.4 METODO DE ANALISIS VOLUMETRICO ........................... 23

9.4.1 PROCEDIMIENTO GENERAL ........................................ 24

9.4.2 REQUISITOS ............................................................. 24

9.4.3 SOLUCIONES PATRON ............................................... 24

9.4.4 MTODOS PARA LA PREPARACION DE UN PATRON ...... 24

REQUISITOS DE UN PATRON PRIMARIO ..................... 24

9.4.5 TIPOS DE REACCIONES EN EL ANALISIS VOLUMETRICO .. 25

9.4.6 REACTIVOS PARA EL ANALISIS VOLUMETRICO .............. 25

9.4.7 PROCEDIMIENTO DE ANLISIS PARA COBRE ................ 26

9.5 ELECTROQUMICA .......................................................... 26

9.6 GALVANOPLASTIA ......................................................... 27

10. CONCLUSIONES .................................................................... 28

11. RECOMENDACIONES ........................................................... 28

12. BIBLIOGRAFA ...................................................................... 29


3 QUMICA ANALTICA

PRESENTACIN

En esta ocasin, vamos investigar, indagar y detallar a conocer,

acerca de los mtodos del anlisis del cobre, ya que es un tema tan

importante en el proceso de aprendizaje de nuestra carrera

profesional y por ello trataremos los aspectos ms fundamentales que

se basan netamente en los diferentes mtodos que se analizan para

determinar la presencia del cobre, ya sea en un mineral o roca que se

desea analizar. Los factores que nos motivaron a tratar este tema

fueron, que como futuros ingenieros de minas, debemos de conocer

detalladamente acerca de la estructura y los diferentes mtodos del

anlisis del cobre; porque ms adelante nos ayudara para analizar y

saber de qu mineral se tratara un determinado yacimiento. Por ello,

surgi un inters enorme y crucial de conocer los diferentes anlisis

para este metal que es importante para la actividad minera.

Con ms detalles sobre este tema se conocer ms adelante,

analizando detalladamente los diferentes mtodos que se analizarn a

continuacin.


4 QUMICA ANALTICA

1. OBJETIVOS Investigar todo lo referido a los mtodos de anlisis del

Cobre.

Afianzar los conocimientos sobre propiedades y otros de

este mineral.

Conocer la tecnologa utilizada en los diferentes mtodos analticos del Cobre.

2. GENERALIDADES

EL COBRE

Cobre: Con la denominacin de cobre se designa el elemento qumico de este nombre as como los productos metalrgicos de

los que, solamente con carcter de impurezas, pueden formar parte otros elementos.

Cobre metal: Con esta denominacin se designa al cobre como elemento qumico. Se representa de forma cristalina de cubos

centrados en las caras, con un parmetro de red de 3,6078 x 10-8 centmetros, a 20 C.

Cobre Blister: Es el cobre obtenido industrialmente de los

minerales mediante la fusin por mata en hornos y ulterior tratamiento de ella en el convertidor.

Cscara de cobre o cobre de cementacin: Es el cobre

obtenido industrialmente por va hmeda, de disoluciones acuosas de sales cuprferas, en las que el ion ferroso substituye

al cobre con precipitacin de este.

Cobre de afino trmico: Es el obtenido industrialmente por

va seca, y en el que se han eliminado las impurezas, en cantidad y calidad, hasta un lmite tal que puede considerarse

prcticamente puro.

Cobre electroltico: Es el cobre obtenido por electrlisis acuosa y que a un elevado grado de pureza une la condicin de

una conductividad elctrica muy alta.

Cobre OFHC: (Oxigen Free High Conductivity) es un cobre libre de oxgeno y de alta conductividad elctrica. Se obtiene

refundiendo los ctodos de cobre electroltico, en hornos elctricos de induccin en atmsfera inerte. Posee gran


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ductilidad, pero tiene alguna impureza ms que el cobre

anteriormente citado, dichas impurezas afectan a la red cristalina.

3. PROPIEDADES FSICO-QUMICAS

Nombre: Cobre

Smbolo: Cu Nmero atmico: 29

Bloque: D ; Nmero de grupo: 12 Peso atmico: 63,546

Peso especfico: 8,96 Conductividad elctrica a 20C: 5,96 107 Sm1 Resistividad elctrica a 20C: 1,71 108 m Conductividad calorfica a 0C: 0,268 cal/cm x s C

Punto de fusin: 1.083C

Punto de ebullicin: 2.595C Calor latente de fusin: 24 cal/g

Calor especfico medio: 0,0915 cal/g C Dureza, fundido: 40-32 HB

Alargamiento fundido: 40-25 % Cristalizacin:(en la red hexagonal compacta) a=2.7A; c=

4.9

El cobre es un metal de color rojo ms o menos oscuro, pero siempre de agradable aspecto, que lo hace til para

aplicaciones artsticas. Es, el segundo mejor conductor del calor y la electricidad. Por eso se utiliza mucho para la construccin

de aparatos y tiles de intercambio de calor y, sobre todo, para la construccin de lneas elctricas.

Es un metal muy dctil y maleable, pues llega a tener un alargamiento del 50% antes de romperse; pero adquiere gran acritud cuando se deforma en fro, duplicando su resistencia

mecnica y su dureza, y reducindose su alargamiento. Este aumento de resistencia que produce la deformacin del fro, se

utiliza para muchas aplicaciones del cobre; pero, en cambio, tiene el inconveniente de que obliga a recocerlo frecuentemente

cuando se lamina o se estira.

El agua pura no ataca al cobre a ninguna temperatura, lo que

se utiliza para la fabricacin de calderas de cobre. Los agentes atmosfricos forman en su superficie una pelcula verde

griscea compuesta de sulfato de cobre bsico, y en las regiones marinas, de cloruro de cobre y, a veces, carbonato,


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que reduce el progreso de la oxidacin a 0,5 a 1 milsima de

milmetro por ao.

Al calentar el cobre se forma, a los 120, una pelcula rojiza de Cu2O, que ms tarde se convierte en negruzca al formarse CuO.

A partir de los 500 el cobre se oxida rpidamente en toda su masa. Dicho metal se alea fcilmente

PRESENCIA EN AGUAS

En aguas naturales no suele encontrase en concentraciones superiores a 1 mg/l.

CRISTALOGRAFA DEL COBRE

LEGISLACION Segn el RD 140/2003, el valor paramtrico para el Cu es: 2,0

mg/l.

4. MINERALES DE COBRE Los minerales de cobre utilizados industrialmente pertenecen a

tres grupos:

4.1. El cobre nativo: diseminado en la ganga, forma yacimientos raros, solo importantes en algunos de los estados

de Amrica del norte y en Rusia.

4.2. Los minerales oxidados: La cuprita,2, es fcil de tratar; La azurita (Azul), 23 . ()2, Y la malaquita (verde), 3. ()2, son minerales carbonatados que se lleva a xidos por calcinacin.


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4.3. Los minerales sulfurados: son los ms abundantes: la

calcosina (gris o negra), 2; la calcopirita o pirita de hierro, 2: al antimonio, al arsnico, al cinc y est asociada a la pirita de hierro, 2; al antimonio, al arsnico, al cinc e incluso a la plata y el oro.

5. MENAS DE COBRE

Raramente contienen grandes cantidades de cobre, pero se compensa con su gran abundancia, los minerales principales es

la calcopirita, sulfuro de cobre y hierro, de la que se extrae, aproximadamente la mitad de la

produccin mundial.

5.1 Menas sulfuradas: - De grano superior para la fusin directa. - De grano medio, que exigen la concentracin para

hacerlas explotables.

- De grano bajo, que requieren la concentracin y extraccin en gran escala del mineral, estas operaciones ,

en unin con la molienda, son econmicas. Es aconsejable la biohidrometalurgia.

- Pitiricas.

5.2 Menas oxidadas: - De grano superior y medio, que se puede convertir en

cobre negro, con el hierro y otras impurezas o bien mezcladas con menas sulfuradas o concentrados la mata

por fusin. - De grano bajo o inferior: que se tratan por lixiviacin, a

menudo con previo ataque biolgico anaerbico.

5.3 CALCOPIRITA (CuFeS2): Es un mineral de cobre muy

extendido, de color verdoso o amarillo latn, que presenta una densidad de 4,2 (g/cm3).


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5.4 BORNITA (Cu5FeS4): Mineral de cobre muy extendido; est presente en filones cuprferos, en yacimientos de contacto

y sedimentarios. Tiene un color pardo rojizo y una densidad de 4,9 a 5,3 (g/cm3).

5.5 CALCOCITA (Cu2S): Es un mineral compuesto de sulfato

de cobre. Es opaco con un color ceniza claro. Su densidad vara de 5,5 a 5,8 (g/cm3).

6. PREPARACION DE LAS MENAS DE COBRE La metalurgia del cobre vara con la composicin del mineral. Los

minerales que contienen cobre nativo se trituran, se lavan y se separa el cobre para fundirlo y prepararlo en barras.

Si la mena consiste en xido o carbonato de cobre, se tritura y se

trata con cido sulfrico diluido para producir sulfato de cobre disuelto del que se obtiene el metal por electrlisis o, utilizando

chatarra, por desplazamiento con el hierro:

4 + = + 4 Los xidos y los carbonatos tambin se reducen con carbn

cuando los minerales tienen bastante riqueza en cobre. Los minerales ms importantes, los sulfuros, contienen entre el 1 y el


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12% de cobre; estos se muelen y se concentran por flotacin. Los

concentrados se reducen en un horno, quedando cobre metlico crudo, llamado Blister, aproximadamente del 98% de pureza.

El cobre crudo es posteriormente purificado por electrlisis, hasta

una pureza superior al 99,9%.

6.1 MTODOS GENERALES Despus de los tratamientos preliminares se aplica principalmente

la concentracin por flotacin a los minerales sulfurados. Si el contenido de cobre es superior al 3 %, la extraccin se hace por

va seca (pir metalurgia), y si est comprendido entre 0,3, y 3 %, se realiza por va hmeda (hidrometalurgia).

Extraccin por va seca o pirometalrgia: Es obtiene un cobre bruto, a travs de un concentrado denominado mata, El

tratamiento de los sulfuros de cobre por va seca comprende cuatro fases:


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6.2 CONCENTRACIN

El 90% de las menas de cobre sulfuradas, extradas de las minas, se concentran por procedimiento de flotacin. Mediante

la adicin de productos qumicos como el isopropil, el cianuro sdico y el cal, que hacen flotar los sulfuros de cobre y deja los

sulfuros de hierro en el fondo, debido a que el cal y el cianuro sdico forman la pirita.

7. ANALISIS DE COBRE EN MINERALES Y CONCENTRADOS

PROCEDIMIENTOS:

a. Se pesan 0.5 g. aprox. De mineral o de concentrado finamente pulverizado.

b. Se agrega 2 ml de agua destilada y luego 5 ml de HNO3 cc. y 5 ml de HCL cc.

Si se trata de un mineral piritoso, que contenga azufre, se agrega 0.5 g. de Clorato de

Potasio para una mejor y ms rpida oxidacin. c. Calcular y digerir sobre plancha de calentamiento hasta la

presencia de fuertes humos blancos de SO3, lo que indica una completa sulfatizacin.

d. Se deja enfriar, y luego se agregan 20 ml de agua destilada y se hierve por 5 minutos para disolver las sales solubles.

e. Se filtra lavando de 6 a 7 veces con agua destilada caliente. f. Al filtrado se le agregan 5 ml de H2SO4 y en seguida 30 ml de

soluc. de Tiosulfato de Sodio para precipitar. (Para separar el cobre del resto de los metales).

g. Tapar con una luna de reloj y se pone a hervir fuertemente hasta que se aglomere el precipitado negro de Sulfato Cobre.

h. Filtrar en caliente, lavando unas 10 veces con agua bien caliente.

i. El filtro conteniendo el precipitado de Sulfuro de Cobre se calcina un horno hasta transformar totalmente el Sulfuro de

Cobre en Oxido de Cobre.


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j. El producto calcinado se vaca a un vaso de 250 ml que

contenga algunos cristales de Clorato de Potasio, luego adicionar 10 ml de HNO3 cc y luego se evapora hasta casi

sequedad. k. Dejar enfriar, y luego agregar 10 ml de agua destilada y se

calienta un poco. l. Agregar luego 5 ml de solucin de NaOH al 10 % y en seguida

5 ml de cido Actico Glacial. m. Dejar en reposo unos minutos, luego se agregan 25 ml de

solucin de KI y se titula inmediatamente con Tiosulfato de Sodio, agregando como indicador gotas de solucin de

Almidn al 10%, la titulacin vara de azul a incoloro.

8. ANALISIS DE COBRE EN SOLUCIONES: En las soluciones en que el Cobre esta al de SULFATO DE

COBRE. (CuSO4).

PROCEDIMIENTOS: 1.- Medir con una pipeta volumtrica 25 ml de solucin de

Cobre. 2.- Adicionar 25 ml de agua destilada.

3.- Adicionar Tiosulfato de Sodio al 5%, el cual provocara la precipitacin del Cobre.

4.- Luego seguir la secuencia del anlisis de Cobre en minerales a partir del paso 7 hasta la titulacin con la solucin de

Tiosulfato.

9. METODOS DE ANLISIS DEL COBRE

9.1 GRAVIMETRA:

El anlisis gravimtrico consiste en separar y pesar, en el estado de mayor pureza, un elemento o compuesto de composicin

conocida que se encuentra en una relacin estequiomtrica definida con la sustancia que se determina.

La medida que caracteriza a los mtodos gravimtricos, es la de la masa, magnitud carente de toda selectividad, ya que la

poseen todas las especies qumicas, lo que hace necesario efectuar separaciones lo ms perfectas posibles.

9.1.1 TIPOS DE ANLISIS GRAVIMTRICOS

Son mtodos basados en masar un slido seco que, o bien, es el propio analto o un compuesto relacionado estequiomtricamente

con l. Un mtodo de anlisis gravimtrico por lo general se basa en una reaccin qumica con sta:

+


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En donde a son las molculas de analto A, que reaccionan con r molculas de reactivo R. El producto, AaRr, es por regla general una sustancia dbilmente soluble que se puede

pesar como tal despus de secarla, o que se puede calcinar para formar otro compuesto de composicin conocida y despus

pesarlo. Para disminuir la solubilidad del precipitado normalmente se

aade un exceso de reactivo R. Para que un mtodo gravimtrico sea satisfactorio, debe cumplir

los siguientes requisitos: 1. El proceso de separacin debe ser completo, para que la

cantidad de analto que no precipite no sea detectable analticamente (por lo general, al determinar un componente

principal de una muestra macro es de 0.1 mg o menos). 2. La sustancia que se pesa debe tener una composicin definida

y debe ser pura o casi pura. Si esto no se cumple, se pueden obtener resultados errneos.

Para el anlisis, el segundo requisito es el ms difcil de cumplir. Los errores debidos a factores tales como la solubilidad del

precipitado por lo general se pueden minimizar y rara vez causan un error significativo. El problema de mayor importancia es

obtener precipitados puros que se puedan filtrar con facilidad. Se ha realizado amplia investigacin acerca de la formacin y las

propiedades de los precipitados, y se han obtenido conocimientos notables que le permiten al analista minimizar el

problema de la contaminacin de los precipitados.

VOLATILIZACIN En este mtodo se miden los componentes de la muestra que

son o pueden ser voltiles. El mtodo ser directo si evaporamos el analto y lo hacemos pasar a travs de una sustancia

absorbente que ha sido previamente pesada as la ganancia de peso corresponder al analto buscado; el mtodo ser indirecto

si volatilizamos el analto y pesamos el residuo posterior a la volatilizacin as pues la prdida de peso sufrida corresponde al

analto que ha sido volatilizado. El mtodo por volatilizacin solamente puede utilizarse si el

analto es la nica sustancia voltil o si el absorbente es selectivo para el analto.

El analto o sus productos de descomposicin se volatilizan a una temperatura adecuada. El producto voltil se recoge y se pesa o,

como opcin, se determina la masa del producto de manera indirecta por la prdida de masa en la muestra.


13 QUMICA ANALTICA

ELECTROGRAVIMETRA

Este mtodo se basa en la deposicin sobre un electrodo de un compuesto de relacin conocida con el analto que se requiere

cuantificar. La cuantificacin se realiza mediante la diferencia de peso que se produce en los electrodos antes y despus de

realizar una reaccin rdox en la solucin problema, que se ocasione la precipitacin del analto o de un compuesto formado

por el mismo. Precipitacin:

Tcnica analtica clsica que se basa en la precipitacin de un compuesto de composicin qumica conocida tal que su peso

permita calcular mediante relaciones, generalmente estequiomtrica, la cantidad original de analto en una muestra.

En este tipo de anlisis suele prepararse una solucin que contiene al analto, a la que posteriormente se agrega un agente

precipitante, que es un compuesto que reacciona con el analto en la solucin para formar un compuesto de muy baja

solubilidad. Posteriormente se realiza la separacin del precipitado de la solucin madre empleando tcnicas sencillas de

separacin tales como la decantacin y/o el filtrado. Una vez separado el slido precipitado de la solucin se procede

a secarlo en un horno o estufa para eliminar el remanente de humedad, para finalmente pesarlo y relacionar de esta forma la

cantidad de precipitado con la cantidad de analto en la muestra original. El analto a cuantificar se establece de acuerdo a la

reaccin y su relacin estequiomtrica con el agente precipitante En este mtodo el analto es convertido en un precipitado poco

soluble, luego se filtra, se purifica, es convertido en un producto de composicin qumica conocida y se pesa.

Para que este mtodo pueda aplicarse se requiere que el analto cumpla ciertas propiedades:

o Baja solubilidad. o Alta pureza al precipitar.

o Alta filtrabilidad. o Composicin qumica definida al precipitar.

9.1.2 CLCULOS GENERALES

Los clculos se realizan con base en los pesos atmicos y moleculares y se fundamentan en una constancia en la

composicin de sustancias puras y en las relaciones ponderales (estequiometria) de las reacciones qumicas.

CLCULOS ESTEQUIOMTRICOS

En el procedimiento gravimtrico acostumbrado, se pesa el precipitado y a partir de este valor se calcula el peso del analto

presente en la muestra analizada. Por consiguiente, el porcentaje de analto A es:


14 QUMICA ANALTICA

% =

Para calcular el peso del analto a partir del peso del precipitado, con frecuencia se utiliza un factor gravimtrico. Este factor se

define como los gramos de analto presentes en un gramo (o el equivalente a un gramo) del precipitado. La multiplicacin del

peso del precipitado P por el factor gravimtrico nos da la cantidad de gramos de analto en la muestra:

=

Por lo tanto:

% =

100

El factor gravimtrico aparece en forma natural si para resolver el problema se considera la relacin estequiomtrica entre el

nmero de moles participantes.

FACTOR GRAVIMTRICO: Un factor gravimtrico (o factor qumico) puede definirse como el

peso de una sustancia deseada equivalente al peso unitario de una sustancia dada. Los factores gravimtricos se obtienen con

base en las siguientes reglas: El factor gravimtrico est representado siempre por el peso atmico o el peso frmula de la sustancia buscada por numerador y el peso de la sustancia pesada por denominador.

Aunque la conversin de la sustancia que se busca en la que se pesa se verifica mediante una serie de reacciones, solamente

estas dos sustancias estn implicadas en el clculo del factor; no se tienen en cuenta las sustancias intermedias.

El nmero de veces que los pesos atmicos o formulares de las sustancias figuran en el numerador y en el denominador del

factor, debe representar la estequiometria de la reaccin qumica que se lleva a cabo.

Los factores gravimtricos son fundamentales para realizar los clculos, especialmente cuando se hacen anlisis repetidos de un

determinado constituyente.

9.1.3 CLASIFICACIN DE LAS PARTCULAS DEL PRECIPITADO

El tamao de las partculas del precipitado es funcin de la naturaleza del precipitado y de las condiciones experimentales

bajo las cuales se producen. Se sabe que el dimetro de los

iones es de algunas dcimas de angstrom (1 = 1 1011 = 1 10 8). Cuando se sobrepasa el producto de solubilidad de un compuesto, los iones comienzan a unirse, formando una red


15 QUMICA ANALTICA

cristalina que crece lo suficiente para que la fuerza de gravedad

lleve al fondo del recipiente. Como regla general, se dice que una partcula (esfrica) debe

tener un dimetro mayor a 10-4 cm aproximadamente, para que pueda precipitarse en una solucin.

Tipos de precipitado:

Por el tamao, el precipitado puede ser:

1. Coloidal: Estas partculas tienen un tamao aproximado del orden de los micrmetros, no se sedimentan, no se pueden

filtrar usando medios comunes de filtracin. 2. Cristalinos: Estas partculas tienen un tamao aproximado

del orden de milmetros, por lo tanto sedimentan con facilidad y pueden ser filtrados usando una gran variedad de medios.

Factores que determinan el tamao de las partculas: o Solubilidad del precipitado en el medio.

o Temperatura. o Concentracin de reactivos.

o Rapidez con que se mesclan los reactivos.

Sobresaturacin relativa: Est dado por la siguiente ecuacin:

=

Dnde: S=solubilidad del precipitado en el medio10 Q=Concentracin del soluto en cualquier instante en el medio.

Pureza de los precipitados:

Toda analto debe ser lo ms puro posible, pero en la realidad sabemos que es casi imposible, por lo tanto solo queda

establecer una escala y conocer los motivos por los cuales se puede contaminar durante la formacin del precipitado.

Coprecipitacin:

Es el proceso mediante el cual una sustancia, que en condiciones normales es soluble, es acarreada junto al precipitado deseado.

Puede ocurrir por formacin de cristales mezclados, permitiendo que la impureza penetre en la red cristalina del precipitado, a lo

que se llama oclusin; o por absorcin de iones que son arrastrados con el precipitado durante el proceso de coagulacin.

En la Coprecipitacin por oclusin, las sustancias contaminantes pueden ser iones extraos o el mismo disolvente; mientras que

en l absorcin las impurezas son solamente iones retenidos en la superficie del precipitado.


16 QUMICA ANALTICA

9.1.4 MTODOS DE MINIMIZACIN DE LA

COPRECIPITACIN

Adicin de dos reactivos: Se puede utilizar para controlar la concentracin de la impureza

y la carga elctrica de las partculas elementales del precipitado. En el caso de los xidos hidratados, la carga se puede controlar

utilizando el pH adecuado. Lavado:

Empleado con precipitados gelatinosos y coagulados, se debe adicionar al agua un electrolito para evitar la peptizacin.

Digestin:

Es til para los precipitados cristalinos, algo benfica para los precipitados coagulados, pero no se emplea para precipitados

gelatinosos.

Reprecipitacin: Se utiliza cuando se puede disolver el precipitado con facilidad,

principalmente en el caso de xidos hidratados y sales cristalinas de cidos dbiles.

Separacin:

Se realiza antes de formar el precipitado, separando la impureza o cambiando su naturaleza qumica por medio de alguna

reaccin. Precipitacin homognea:

La velocidad de formacin del precipitante en la solucin que contiene el constituyente a precipitar se controla cinticamente,

evitando regiones locales de alta concentracin, de manera de mantener la sobresaturacin siempre pequea.

Posprecipitacin:

Se denomina de esta manera al proceso mediante el cual se deposita una impureza luego de haber precipitado la sustancia

deseada. Difiere de la coprecipitacin por el hecho de que la contaminacin aumenta al dejar el precipitado deseado con el

licor madre; por el cual debe filtrarse inmediatamente despus de su formacin.

9.1.5 OPERACIONES GENERALES EN ANLISIS

GRAVIMTRICO

ETAPAS DEL ANLISIS GRAVIMTRICO:

1. Preparacin de la muestra:

La muestra debe estar en estado lquido y si es slida se deber disolver.


17 QUMICA ANALTICA

Se deben eliminar las interferencias, usando tcnica de separacin, ajuste del pH o adicin de agentes complejantes que enmascaren las interferencias y no precipiten.

Tener un ajuste de pH ptimo del medio, ayuda a disminuir la solubilidad del precipitado.

El volumen de la muestra debe ser el preciso para obtener un volumen de precipitado medible.

2. Precipitacin:

Se debe aadir un agente precipitante para la formacin de precipitado.

La reaccin debe ser cuantitativa, en lo ideal debe precipitar por completo el analto.

El precipitado debe ser insoluble, con solubilidad S menor a 106 , as se puede evitar prdidas en la etapa de lavado.

La precipitacin debe ser selectiva, sin interferencias o un mnimo.

3. Filtrado y lavado:

Filtracin: Se debe separar la fase lquida del soluto. Lavado con agua: As se elimina el agente precipitante y del

mayor nmero de contaminantes. Lavado con disolucin de electrolito: En precipitados coloidales

coagulados para que no se produzca la PEPTIZACIN del coloide.

4. Secado y/o calcinacin:

Si el precipitado estn en forma adecuada (estructura molecular deseada) para ser masada, se debe secar en una

estufa de 110 a 120 C, durante 1 a 2 horas. Esto se realiza para eliminar el agua de humedad.

Si el precipitado no se encuentra en forma adecuada para ser masada, se debe calcinar a temperaturas altas en un horno

Mufla, as se transforma la muestra en la estructura molecular deseada. 12

REACTIVOS Y REACTANTES OCUPADOS:

PLS (pregnant leach solution):

Es una solucin de sulfato de cobre (CuSO4), producto de la lixiviacin de mineral oxidado de cobre. El contenido de esta

solucin puede llegar a ser, dependiendo las condiciones y minerales, hasta 9 gramos por litro (gpl).


18 QUMICA ANALTICA

Hidrxido de potasio:

El hidrxido de potasio (tambin conocido como potasa custica) es un compuesto qumico inorgnico de frmula

KOH. El KOH es higroscpico absorbiendo agua de la atmsfera, por

lo que termina disolvindose al aire libre. Por ello, el hidrxido de potasio contiene cantidades variables

de agua. Su disolucin en agua es altamente exotrmica, con lo que la temperatura de la disolucin aumenta, llegando

incluso, a veces, al punto de ebullicin.

PROCEDIMIENTOS

Materiales y equipos: 1. Mechero.

2. Crisol Gooch. 3. Mufla elctrica.

4. Embudo de separacin. 5. Soporte y anillo.

6. Pinza para el crisol. 7. Matraz Kitazato.

8. Papel indicador pH Universal. 9. Vaso de precipitados de 250 mL.

10. Estufa elctrica. 11. Desecador.

12. Tela de asbesto. 13. Piseta.

14. Crisol de porcelana. 15. Balanza.

16. Pinza para Crisol. 17. Guantes de ltex.

18. Delantal blanco.

Reactivos:

1. 10 mL de muestra para analizar,

PLS, sulfato de cobre. 2. Hidrxido de potasio, KOH a 2N

3. Agua destilada.


19 QUMICA ANALTICA

Descripcin: Se disponen 10 ml de PLS en un

vaso precipitado y se diluyen con agua destilada hasta los 50 ml.

Siguiente a esto se lleva a la plancha para calentar, a una

temperatura de estufa elctrica de 300C.

Al calentar se adicionan 10 ml

de hidrxido de potasio y se reserva. Al instante comienza a

cambiar la solucin a un color verdoso oscuro, se aglomera y

coagula, por ltimo queda flotando y se disuelve.

Un instante despus se le adicionan 10 ml ms de

hidrxido de potasio y se observa un precipitado color negro- caf.

Luego se transporta la solucin precipitada y se filtra en dos

unidades paralelamente para apurar el proceso de filtrado,


20 QUMICA ANALTICA

colocando papel filtro dentro del filtro cnico llamado embudo d

separacin, y se procede a vaciar la solucin precipitada dentro de l, para que comience a separarse la fase solida de la liquida

por decantacin, y se deja por un momento. Se debe sealar que la decantacin de la fase liquida a travs del filtrado se

hace por efecto de la gravedad, no hay otro tipo de fuerza o instrumento asociado a esto, el lquido que pasa a travs del

papel filtro avanza por debajo del embudo de separacin y se acumula en los vasos precipitados instalados en la base del

embudo de separacin hasta separar completamente ambas fases.

Para finalizar, se trasvasijan las tortas a un crisol de porcelana y este se lleva al desecador a una temperatura de entre 110 y

120 C.

9.2 ESPECTROSCOPA DE ABSORCIN ATMICA

En qumica analtica, la espectrometra de absorcin atmica es una tcnica para determinar la concentracin de un elemento

metlico determinado en una muestra. Puede utilizarse para analizar la concentracin de ms de 62 metales diferentes en

una solucin. Aunque la espectrometra de absorcin atmica data del siglo XIX, la forma moderna fue desarrollada en gran

medida durante la dcada de los 50 por un equipo de qumicos de Australia, dirigidos por Alan Walsh.


21 QUMICA ANALTICA

9.2.1 PRINCIPIOS EN LOS QUE SE BASA

La tcnica hace uso de la espectrometra de absorcin para evaluar la concentracin de un analito en una muestra. Se basa

en gran medida en la ley de Beer-Lambert. En resumen, los electrones de los tomos en el atomizador pueden ser

promovidos a orbitales ms altos por un instante mediante la absorcin de una cantidad de energa (es decir, luz de una

determinada longitud de onda). Esta cantidad de energa (o longitud de onda) se refiere especficamente a una transicin de

electrones en un elemento particular, y en general, cada longitud de onda corresponde a un solo elemento. Como la cantidad de

energa que se pone en la llama es conocida, y la cantidad restante en el otro lado (el detector) se puede medir, es posible,

a partir de la ley de Beer-Lambert, calcular

Cuntas de estas transiciones tiene lugar, y as obtener una seal que es proporcional a la concentracin del elemento que se

mide. Instrumentos

Para analizar los constituyentes atmicos de una muestra es necesario atomizarla. La muestra debe ser iluminada por la luz.

Finalmente, la luz es transmitida y medida por un detector. Con el fin de reducir el efecto de emisin del atomizador (por

ejemplo, la radiacin de cuerpo negro) o del ambiente, normalmente se usa un espectrmetro entre el atomizador y el

detector.

9.2.2 TIPOS DE ATOMIZADORES Para atomizar la muestra normalmente se usa una llama, pero

tambin pueden usarse otros atomizadores como el horno de grafito o los plasmas, principalmente los plasmas de

acoplamiento inductivo. Cuando se usa una llama, se dispone de tal modo que pase a lo largo lateralmente (10 cm) y no en

profundidad. La altura de la llama sobre la cabeza del quemador se puede controlar mediante un ajuste del flujo de mezcla de

combustible. Un haz de luz pasa a travs de esta llama en el lado ms largo del eje (el eje lateral) e impacta en un detector.

9.2.3 ANLISIS DE LOS LQUIDOS

Una muestra de lquido normalmente se convierte en gas atmico en tres pasos:

1. Desolvacin. El lquido disolvente se evapora, y la muestra

permanece seca.

2. Vaporizacin. La muestra slida se evapora a gas.


22 QUMICA ANALTICA

3. Atomizacin. Los compuestos que componen la muestra se

dividen en tomos libres. Fuentes de luz

La fuente de luz elegida tiene una anchura espectral ms estrecha que la de las transicionesatmicas.* Lmparas de

ctodo hueco. En su modo de funcionamiento convencional, la luz es producida por una lmpara de ctodo hueco. En el interior

de la lmpara hay un ctodo cilndrico de metal que contiene el metal de excitacin, y un nodo. Cuando un alto voltaje se aplica

a travs del nodo y el ctodo, los tomos de metal en el ctodo se excitan y producen luz con una determinada longitud de onda.

El tipo de tubo catdico hueco depende del metal que se analiza. Para analizar la concentracin de cobre en un mineral, se utiliza

un tubo catdico de cobre, y as para cualquier otro metal que se analice. Lseres de diodo. La espectrometra de absorcin

atmica tambin puede ser llevada a cabo mediante lser, principalmente un lser de diodo, ya que sus propiedades son

apropiadas para la espectrometra de absorcin lser. La tcnica se denomina espectrometra de absorcin atmica por lser de

diodo (DLAAS o DLAS), o bien, espectrometra de absorcin por modulacin de longitud de onda.

9.2.4 METODOLOGIA

Preparacin de la muestra

Se pesa 1 gramo de muestra en este caso (suelo), se carboniza a 500C, seguidamente se adiciona 1 ml de HCl 37% y 3 ml de

HNO3 , se coloca en una plancha de calentamiento hasta evaporar;

luego se adiciona 10 ml de HCl 37% se evaporar hasta sequedad se lava con agua destilada y se filtra, luego se lleva al aforo en

un baln de 100 ml, se toma una alcuota de 1 ml y se diluye a 50 ml con HCl 0,5 N.

Preparacin de patrones de cobre Se pesa aproximadamente 0,0181 g de Cu0 en un vaso de

precipitado de 100 ml, seguidamente se adiciona 20 ml de HNO 3, se calienta a ebullicin durante 10 minutos, se filtra, se diluye

a100 ml con agua destilada, se toma alcuota de10 ml, se diluye a 100 ml con HNO3 1% se toman alcuotas que respecten al

clculo correspondientes para tener concentraciones de 0,0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 y 5.0 se afora a 50 ml con HCl 0,5 N y

finalmente se hace la lectura en el equipo de Absorcin Atmica.

9.3 MTODO COLORIMTRICO

1. El ion cuproso en solucin neutra o ligeramente acida reacciona con el 2,9 dimetil-1,10-fenantrolina (neocuproina)

para formar un complejo en el que se unen dos moles de


23 QUMICA ANALTICA

neocuproina a un mol de ion cuproso. El complejo se puede

extraer por gran nmero de disolventes orgnicos entre los cuales se encuentra una mezcla de cloroformo-metanol, para dar

una solucin amarilla con una capacidad de absorcin molar de 8.000 a 457 nm. La reaccin es virtualmente especfica para

cobre; el color sigue la ley de Beer hasta una concentracin de 0.2 mg Cu/25 ml de disolvente; se obtiene un desarrollo

completo del color cuando el pH de la solucin acuosa esta entre 3 y 9; el color es estable en el disolvente anterior durante varios

das. Se trata la muestra con clorhidrato de hidroxilamina para reducir

los iones cpricos a cuprosos. Se emplea citrato sdico para acomplejar los iones metlicos que pueden precipitar al subir el

pH. Se ajusta el pH entre 4 y 6 con hidrxido de amonio, se aade una solucin de neocuprina en metanol, y el complejo

resultante se extrae con cloroformo. Despus de diluir el cloroformo hasta volumen exacto con metanol, se mide la

absorbancia de la solucin a 457 nm. Evitamos las interferencias aadiendo cido sulfuroso para

reducir el in cromato y el crmico complejo. En presencia de cantidades excesivas de otros iones oxidantes, utilcense hasta

20 ml adicionales de solucin de clorhidrato de hidroxilamida. Tambin interfieren cianuro, sulfuro y materia orgnica, pero

pueden ser eliminados por digestin. La concentracin mnima detectable que corresponde a 0,01 de

absorbancia o 98 por ciento de transmitancia es de 3 microgramos de cobre cuando se emplea una clula de 1 cm, y

de 0,6 microgramos de cobre cuando se emplea una clula de 5 cm.

1.2 El in cuproso forma un quelato de color naranja soluble en

agua con disulfonato de batucuproina. Aunque el color se forma en el intervalo de pH de 3,5 a 11,0 el intervalo de pH

recomendado es de 4 a 5. La muestra se tampona a un pH de 4,3 y se reduce con

clorhidrato de hidroxilamina. Se mide la absorbancia a 485 nm. El mtodo puede aplicarse de cobre hasta al menos 5 ppm con

una sensibilidad de 20 microgramos por litro con clula de 5 cm. Existen una serie de interferencias que pueden tolerarse con un

error inferior al 2 %. Tambin pueden interferir cianuro, tiocianato, persulfato y EDTA.

9.4 METODO DE ANALISIS VOLUMETRICO

Este mtodo consiste en la medicin de la capacidad de combinacin de una sustancia, por medio de la medicin

cuantitativa del volumen necesario para reaccionar estequiometricamente con otra sustancia.


24 QUMICA ANALTICA

9.4.1 PROCEDIMIENTO GENERAL

Preparar un patrn de referencia. Disolver la muestra (tratamiento previo).

Medir una porcin de muestra (alcuota). Conocer la reaccin (cuando termina).

Aadir el patrn desde una bureta. Registrar los datos (volmenes, masas).

Calcular la concentracin.

9.4.2 REQUISITOS La reaccin entre el analito y el valorante debe ser sencilla

(estequiomtrica). Alta velocidad de reaccin.

Reaccin completa en el punto final.

Debe conocerse exactamente la concentracin del valorante.

Disponer de un indicador para la reaccin. Deben usarse instrumentos de medida exactamente

calibrados (mat. Volumtricos, balanzas).

9.4.3 SOLUCIONES PATRON

La exactitud de un anlisis volumtrico depende directamente

de la concentracin del valorante. Caractersticas de una solucin patrn:

Alta estabilidad: se determina su concentracin vez. Reaccionar rpido con el analito.

Reaccionar completamente con el analito, para alcanzar el punto final.

Selectividad con el analito.

9.4.4 MTODOS PARA LA PREPARACION DE UN PATRON

1. MTODO DIRECTO: se pesa exactamente una cantidad de patrn primario, se disuelve en el solvente adecuado y se lleva

a un volumen final en un matraz.

2. METODO INDIRECTO: No se usan patrones primarios. Se prepara una solucin de concentracin aproximada y se valora

con un patrn primario.

REQUISITOS DE UN PATRON PRIMARIO

Alta pureza y conocida. Estabilidad atmosfrica.

Termoestable (secado).


25 QUMICA ANALTICA

Alto peso equivalente (error en la pesada).

No ser higroscpico ni eflorescente. Soluble en el medio de reaccin.

Relacin estequiomtrica sencilla y definida con el analito.

Debe existir un indicador para la reaccin.

9.4.5 TIPOS DE REACCIONES EN EL ANALISIS VOLUMETRICO

1. ACIDO-BASE: Involucran transferencia de protones. Se

conocen como reacciones de neutralizacin. Se dividen en:

Acidimetras: anlisis de bases. Alcalimetras: anlisis de cidos.

2. PRECIPITACION: se producen compuestos de baja

solubilidad. No se cuantifica la masa del precipitado, se mide el volumen necesario para que ocurra la precipitacin.

3. FORMACION DE COMPLEJOS: se forman complejos de

coordinacin:

+ ( ) ( )

4. OXIDACION-REDUCCION: se presenta transferencia de electrones, lo que se evidencia en el cambio del nmero de

oxidacin. La factibilidad para llevar a cabo un anlisis volumtrico redox

depende del valor del potencial. 9.4.6 REACTIVOS PARA EL ANALISIS VOLUMETRICO:

cido clorhdrico

cido ntrico

cido sulfrico (1+3)

Hidrxido de amonio

Bifloruro de Amonio o Fluoruro de Amonio

Yoduro de Potasio

Solucin indicadora de almidn: 1 g disuelto en 100 ml de

agua destilada hirviendo

Solucin de tiosulfato de sodio 0,1 N: Pesar 12,4 g de

223. 52 disolver en agua y aflorar a 1 lt.


26 QUMICA ANALTICA

9.4.7 PROCEDIMIENTO DE ANLISIS PARA COBRE

MUESTRA 0.5 1.0 G

- 10 ml de .

- 10 ml de 3 .

- Calentar hasta eliminar vapores nitrosos.

- 3 ml de 24 (1+3) y 10 ml de agua.

- Calentar.

- Evaporar hasta densos humos blancos.

- Enfriar.

- Agregar 50 ml de agua.

- Calentar para disolver la pasta.

- Neutralizar con 4, usando papel indicador.

- 1 g de Bifloruro de amonio.

- 3 g de yoduro de potasio.

- Agitar hasta disolucin completa.

- Empezar a titular con disolucin de tiosulfato 0.1 N (0.5

ml).

- Agregar 50 ml de solucin de almidn (da color azul

intenso).

- Continuar con la titulacin hasta aparicin de un color

blanco de paja.

- 1 ml tiosulfato 0.1 N 0.06357 g de Cu.

9.5 ELECTROQUMICA

Para poder entrar a fondo de los baos galvnicos, es necesario

conocer sobre electroqumica, por medio de la cual se explica realmente como se adhiere un metal a otro gracias a la

electrolisis.

En los baos galvnicos pueden existir iones extraos, como lo son el Mg2+, Ca2+ y Cl- los cuales son introducidos usualmente

por agua de mala calidad. La calidad del agua destilada debe ser vigilada diariamente. Esto puede tambin realizarse con una

unidad de media de la conductividad, la cual puede enviar un mensaje de error cuando se sobrepasa el lmite permitido de 10

micros siemens.

El contenido de hierro del electrolito de cobre es medido

fotomtricamente y no debera exceder los 100 ppm. Las impurezas de hierro pueden ser eliminadas por limpieza

selectiva, la cual consiste en someter al proceso de electro deposicin de un cilindro a bajo voltaje por varias horas, lo cual

causa la deposicin del hierro sobre este. El voltaje necesario


27 QUMICA ANALTICA

exacto no puede ser definido y debera ser variado durante el

proceso entre 0.5 1.5 voltios.

El proceso puede resumirse en el traslado de iones metlicos desde un nodo (carga negativa) a un ctodo (carga positiva)

en un medio liquido (electrolito), compuesto fundamentalmente por sales metlicas. Esencialmente es el proceso electroqumico

para pintar por medio de la corriente piezas metlicas que no contienen carbono tales como el aluminio y el cobre.

9.6 GALVANOPLASTIA

La galvanoplastia es el proceso basado en el traslado de iones metlicos desde un nodo a un ctodo en un medio lquido,

compuesto fundamentalmente por sales metlicas y ligeramente aciduladas.

Desde el punto de vista de la fsica, es la electrodeposicin de un

metal sobre una superficie para mejorar sus caractersticas. Con ello se consigue proporcionar dureza, duracin, o ambas.

Otra de las importantes aplicaciones de la galvanoplastia es la de

reproducir por medios electroqumicos objetos de muy finos detalles y en muy diversos metales.


28 QUMICA ANALTICA

10 CONCLUSIONES

Se obtuvo mayor conocimiento acerca de los mtodos

analticos que ayudan a determinar la presencia de cobre en

la composicin de algunos minerales.

La cantidad de muestra para los anlisis generalmente son

pequeos.

Se reconoci algunos equipos de alta tecnologa que se

utilizan en el anlisis de determinacin del cobre, como en la

galvanoplastia, la espectroscopia de absorcin, etc.

Se recopilo datos de experimentacin de los diferentes

mtodos analticos, ya sea los reactivos, los materiales y

equipos, como tambin los procedimientos que se realizan

para la determinacin del cobre. Los mtodos ms utilizados para la determinacin del cobre

son los mtodos gravimtricos y el volumtrico.

11 RECOMENDACIONES

El tamao de la muestra debe ser grande.

Preparar un patrn de concentracin lo ms exacta posible.

El volumen del valorante consumido no debe ser pequeo.

El tamao de la muestra no debe hacer que el volumen

consumido sea excesivo.

La valoracin debe ser directa a punto final, evitar retroceso.

Utilizar un ensayo en blanco.

Realizar cada titulacin un mnimo de tres veces.

Cuando se realice las

Tener mucha precaucin con los reactivos que se va a

utilizar en el experimento, as evitar daos internos y fsicos.

Tener siempre puesto el guardapolvo al momento de realizar

el experimento.

Utilizar los materiales bien limpios, caso contrario no se

realizara satisfactoriamente el experimento.

Manipular el cido ntrico y clorhdrico siempre en la

campana extractora.

Realizar el calentamiento; de la mezcla de la muestra con los

cidos en la campana extractora de gases. Para evitar

inhalar dichos gases.


29 QUMICA ANALTICA

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