INFORME DEL LABORATORIO EXTRACCION DE COBRE UTILIZANDO SULFATO DE SODIO EN SOLUCIÓN ACIDA

INTRODUCCION

En la industria metalúrgica existen dos grandes formas de extraer los metales de los minerales, por vía seca (Pirometalurgia), o por vía húmeda (Hidrometalurgia), en la cual se aprovecha la corriente eléctrica y los potenciales electroquímicos que cada ion posea, en nuestro caso extrajimos cobre por vía de Hidrometalurgia, obteniendo cobre con una pureza del 99.99 %.
En la industria el método mas efectivo para la extracción del cobre es por vía Hidrometalurgia porque el metal sale con una pureza muy alta, y en la cual se aprovecha casi en su totalidad el cobre que pueda traer el mineral.

MARCO TEORICO

ELECTRÓLISIS:

Es un proceso que tiene lugar cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos electrodos y se realiza una reacción redox. La diferencia de potencial aplicada a los electrodos depende del electrolito y del material que constituye los electrodos. Las pilas que producen corriente eléctrica se denominan pilas voltaicas mientras que las pilas que consumen corriente eléctrica se denominan pilas electrolíticas.

En algunas electrólisis, si el valor de la diferencia de potencial aplicada es tan sólo ligeramente mayor que el calculado teóricamente, la reacción es lenta o no se produce, por lo que resultanecesario aumentar el potencial aplicado. Este fenómeno se da cuando en alguno de los electrodos se produce algún desprendimiento de gas. El potencial añadido en exceso se denomina potencial de sobretensión.

La cantidad de producto que se forma durante una electrólisis depende de:
a. La cantidad de electricidad que circula a través de la pila electrolítica.
b. De la masa equivalente de la sustancia que forma el electrolito.
La cantidad de electricidad que circula por una celda electrolítica puede determinarse hallando el producto de la intensidad de la corriente, expresada en amperios por el tiempo transcurrido, expresado en segundos. Es decir, Q(culombios) = I*t.
Primera Ley de Faraday: La masa depositada por electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha circulado.

Segunda Ley de Faraday: Si varias celdas electrolíticas conectadas en serie y provistas de electrodos inertes son atravesadas por la misma cantidad de corriente eléctrica, las cantidades de sustancia depositadas en cada electrodo son proporcionales a los equivalentes-gramo de las sustancias depositadas.

Se denomina equivalente electroquímico de una sustancia a la masa en gramos de duicha sustancia depositada por el paso de un culombio. De acuerdo con esta definición podemos escribir:
disfrazado

, esta conexión cierra externamente el circuito, y por esto lo vamos a



llamar circuito externo en el cual siempre ocurre el fenómeno eléctrico.

Circuito externo, ocurre el fenómeno eléctrico como causa o como efecto.


Circuito interno, ocurre el fenómeno químico
como causa (si es galvánica)
o como efecto (si es electrolítica)


+ +
- -



+ +
- -



+ +
- -

Internamente, en el líquido electrolítico, donde está siempre presente el fenómeno químico, el circuito se cierra cuando los iones migran endirecciones opuestas como causa (en forma espontánea) si es celda galvánica o como efecto si es celda electrolítica:

Metodología de trabajo
Vamos a trabajar alfabéticamente: primero lo primero, siempre primero (otro accidente de ABC para aprender asociando)

Electrodos:
hay dos,
Ánodo
y cátodo,
primero
Ánodo.
Signos
hay dos,
Más
y menos
primero
Más.
Circuitos
hay dos,
Interno
y externo
primero
Externo.
Reacciones
hay dos,
oxidación
y reducción
primero
Oxidación.
Los anteriores primerazos los podemos ordenar en el siguiente cuadro






En el cuadro anterior vemos que podemos definir (usando los primerazos) que:



Ánodo es el electrodo




de signo mas




en el circuito externo



en el cual ocurre una reacción de oxidación


Y como solo son dos electrodos, el cátodo es el otro electrodo y en él ocurre la otra reacción, es decir la de reducción.
Cuadro resumen
causa
efecto
nombre de la celda
símbolo
Electricidad
Química
Celda Electrolítica




+ -
Alfabéticamente: causa esta antes que efecto, electricidad antes que química y electrolítica antes que galvánica este accidente de ABC nos permite definir que: celda electrolítica es aquella en la cual la Electricidad es la causa y la química el efecto y la galvánica lo contrario- la química la causa y la electricidad el efecto-
Química
Electricidad
Celda galvánica









Criterios específicos
Todo electrodo (por causa – efecto), posee signos contrarios en los circuitos interno–externo, ya que si el electrodo tiene signo másen el circuito externo como causa, en el circuito interno atrae a los iones negativos y rechaza los iones positivos como efecto.







+ causa


+















+ -
+ -
+ -


+


- -.
- -
+ +


+ -
+ -
+ -


-


- -.
- -
+ +


+ -
+ -
+ -


efecto

--.
- -
+ +


+ -
+ -
+ -





- - - -
+ +

















La polaridad de un electrodo la determina el signo que él posea según la causa con esto nos evitamos aprender la polaridad de los electrodos por memoria y por convención)

Para celda electrolítica:













+
-

El electrodo de la izquierda es el ánodo ya que posee signo más en el circuito externo ( inducido por la fuente de corriente directa) y atrae los iones negativos (por eso se llaman aniones) y repele los iones positivos.

causa



+



-



efecto







Anodo









(+)
+
-
cátodo
La polaridad del ánodo es positiva porque es el signo que él posee en el circuito externo, donde está la causa.


causa



- -
efecto
+ +



- -

+ +



---

+ +







Para celd m=P I t /(96500 n)

MATERIALES UTILZIADOS

1 Placa de plomo
2 Placas de Acero inoxidable
Solución de Acido Sulfúrico
Fuente de Voltaje

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Durante este laboratorio inicialmente se preparo un montaje en el cual quedaran tres (3) palcas separadas aproximadamente 2 cm una de la otra, posteriormente se preparo un solución de acido sulfúrico con una normalidad 2N en 400 ml, posteriormente se coloco el montaje en la solución acida y se le dejo pasar una corriente de 1.5 Amp. durante 8 días a la que previamente se le añadieron 20 gr de Sulfato de cobre Cu2SO4, y al final se peso la muestra en el catodo del montaje.

MONTAJE EXPERIMENTAL

Cu2SO4
H2SO4

PLOMO ACERO




CALCULOS

Se peso la muestra encontrada en el catodo y arrojaron 10 gr de cobre.

PILA I
Catodo: Cu++ + 2e- Cu Qpila=11.393 gr* 2 f63.54 gr = 0.3586 f
Anodo: S2O8 + 2e- 2SO4
Pila: Cu++ + 2SO4 + 2e- Cu + S2O8 + 2e-
PILA II
Catodo: SO4 + 4H+ + 2e- H2SO3 + H2O
Anodo: ½ O2 + 2H+ + 2e- H2O
Pila: SO4 + 4H+ + H2O + 2e- H2SO3 + H2O + ½ O2 + 2H+ + 2e-
PILA III
Catodo: 2H+ + 2e- H2 Qtotal= 1amp *86400 seg96500 coul=0.895 f
Anodo: ½ O2 + 2H+ + 2e- H2O
Pila: 2H+ + H2O + 2e-H2 + ½ O2 + 2H+ + 2e-

CALCULOS
* Tiempo teórico requerido para que se deposite todo el cobre

gr=Q*(PMn)96500
gr=i*t*(PMn)96500
t= gr*96500i*(63.54n)

t= 11.393 gr*965001 amp*(63.542)=34605.7441 segundos

34605.7441*1 min60 seg = 576.7624minutos

576.7624*1 hora60min = 9.6127 Horas

ANALISIS DE RESULTADOS
Al final de nuestro experimento encontramos 10.9 gramos de cobre en nuestro catodo, cuando esperabamos obtener 11.393, creemos que los 0.493 restantes que nos faltaron se perdieron tal vez por algún error en la toma de los datos, o se pudieron perder mientras se hacia alguno de los procedimientos, pero creemos que la practica fue exitosa puestos que pudimos sacar el 90% del cobre que había en el sulfato de cobre.

CONCLUSIONES

* La extracción de los metales por vía hidrometalurgia da excelentes resultados, puesto que obtiene casi siempre mas del 80% de extracción.
* La pureza del cobre obtenido es del 99.99%.
* Las perdidas son insignificantes comparadas con la muestra inicial, y con la esperabamos obtener.