RAYÓN CUPROAMIONIO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA
Departamento Académico de Ingeniería Química
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA
QUÍMICA
QUÍMICA ORGÁNICA
“OBTENCIÓN DE RAYÓN CUPROAMONIO”
PROFESOR DE TEORÍA : Ing. Alcira Córdova Miranda
PROFESOR DE PRÁCTICA : Ing. Alcira Córdova Miranda
ALUMNOS : PILLACA GUILLEN YOMAR
GRACIANO LAPA, IDER
DIA DE PRÁCTICAS: martes HORA: 10:00 PM - 1 PM MESA: “3”
FECHA DE EJECUCIÓN: 30/07/2016 FECHA DE ENTREGA: 07/07/2016
AYACUCHO – PERÚ
2016

ÍNDICE
I. OBJETIVOS............................................................................................... 3
II. REVISION BIBLIOGRÁFICA............................................................................. 3
Estructura física del rayón .................................................................................................................................................4
Método de producción.......................................................................................................................................................6
RAYÓN DE CUPROAMONIO...............................................................................................................................................9
Aplicaciones del rayón de cuproamonio........................................................................................................................9
III. MATERIALES Y REACTIVOS.......................................................................... 10
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL................................................................. 11
V. OBSERVACIONES Y RESULTADOS EXPERIMENTALES........................................... 11
Resultado ............................................................................................................................................................................15
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................... 18
Rayón de cuproamonio ....................................................................................................................................................20

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
Facultad de Ingeniería Química y Metalurgia
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I. OBJETIVOS
- Obtener rayón de cuproamonio alterando la estructura de la celulosa
por reacción del reactivo de Schweitzer.
- Preparación de fibras a partir de celulosa.
II. REVISION BIBLIOGRÁFICA
Llamado también rayón Bermberg, rayón cupramoniacal. En 1919, la firma
alemana J. P. BembergAG, produce rayón a partir de regenerar celulosa solubilizada
con amoniaco y oxido de cobre. El rayón cuproamonio es muy similar al rayón
viscosa, pero es de mayor calidad y costo. Esta fibra es mucho más delgada que la
de la sedanatural, con un aspectoagradable a la vista y al tacto. Conella se elaboran:
Blusas, faldas, pantalones, vestidos, cortinas, gabardinas. Tiene gran resistencia al
uso y a la luz y presenta mayor facilidad para el tinte que otros rayones; se arruga
mucho menos y también es atacado por las polillas. Métodos de cuidados para las
prendas realizadas con cuproamonio:
- Las fibras las dañan los ácidos, son resistentes a los álcalis diluidos y no las
afectan los disolventes orgánicos.
- Es atacado por la polilla y el moho. No sufre gran daño con la luz solar.
- Resiste una temperatura de planchado relativamente alta. Arde con facilidad.
- Las telas tienden a encogerse progresivamente, no se puede controlar el
encogimiento con sanforizado.

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Estructura física del rayón
El rayón fue la primera fibra manufacturada, se produce a partir de un polímero que
se encuentra en la naturaleza, en este caso viene siendo la celulosa (madera, papel,
algodón). Las fibras de celulosa presentes en el algodón y en el lino son de gran
pureza (90-95%) y tienen aplicación textil directa (se pueden tejer sin tratamientos
químicos). En otros casos, la madera contiene del 40 al 60% de celulosa, el resto es
fundamentalmente lignina que es necesario eliminar para obtener la celulosa pura.
Por lo tanto no es una fibra sintética, sino una fibra celulósica manufacturada y
regenerada. Durante la década de los años 30, se fabricaba en forma de hilo, hasta
que se descubrió que las fibras rotas que se desechaban en la producción de hilo
valían para ser entretejidas. El rayón normal posee líneas longitudinales llamadas
estrías y una seccióncruzada de forma indentada circular. Las secciones cruzadas del
HWM y del rayón "cupra' son redondas. El rayón filamentoso tiene de 80 a 980
filamentos por hilo. Las fibras de rayón son por naturaleza muy brillantes, pero la
adición de pigmentos mates reduce su brillo natural.
Por otro lado, existe el rayón de cupramonio. Este tipo de rayón tiene propiedades
similares a la viscosa, pero durante su producción la celulosa es combinada con
cobre y amoniaco. Debido a los efectos medioambientales derivados de este método
de fabricación, el rayón de cupramonio ya no se produce en los Estados Unidos.

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El rayón fue la primera fibra importante fabricada por la industria. Está hecho de
celulosa reconstituida. La celulosa es un polímero natural de origen vegetal que
forma la parte blanda de la madera y de los tallos de las plantas. En la preparación
del rayón la celulosa se disuelve en medio básico, luego la disolución se extruye con
una jeringa en un baño ácido de neutralización y de la extrusión precipita la fibra de
rayón.
Para diluir la celulosa hay varios métodos que tienen en común el uso de un medio
fuertemente básico. Aquí se toma el papel de filtro (la celulosa más común del
Laboratorio) y se coloca en una solución que contiene el complejo tetraamino-
cobre(II), Cu(NH3)4 2+ ,a través del dihidróxido de tetraamino-cobre(II), llamado
reactivo deSchweitzer, en honor del descubridorde este procedimientodedisolución
de la celulosa.
La celulosa disuelta en el tetraamino-cobre(II) está muy concentrada. La disolución
recibeel nombre de viscosa, que es tambiénel nombre de la seda artificialelaborada
con rayón. A esta celulosa disuelta se la hace precipitar, mediante la neutralización

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en medio ácido de la viscosa. La celulosa natural tiene un peso molecular entre
300000 y 1000000, según el origen. La celulosa natural es altamente cristalina e
insoluble en agua. El polímero que se fabricará aquí, el rayón de cupramonio, que es
una celulosa regenerada, difiere de la celulosa natural debido a la intensa
degradaciónque ha sufrido la celulosa original en el procesode disolución. Las fibras
de rayón son mucho menos cristalinas que las de la celulosa original.
La estructura del rayón puede representarsepor la repeticiónnveces dela estructura
siguiente.
Método de producción
El rayón normal (o viscosa) es la forma más producida de rayón. Este método de
producción de rayón ha sido empleado desde principios de los 90 y tiene la
capacidad de producir tanto filamentos como fibras entretejidas. El proceso se
basa en la siguiente serie de pasos:
1. Selección de la celulosa: La producción empieza con celulosa procesada.
2. Inmersión: La celulosa es disuelta en sosa catictira.

7
3. Prensado: La solución es prensada por
rodillos para eliminar el exceso de
líquido.
4. Elaboración de pasta blanca: Las hojas
prensadas sondespedazadas o trituradas
para producir lo que se conoce como
"pasta blanca".
5. Envejecimiento: Se consigue
exponiendo la "pasta blanca" a la acción
del oxígeno.
6. Xantación: La 'pastablanca"envejecida es
mezclada con disulfuro de carbono en un
proceso conocido como xantación,
7. Pasta amarilla: La xantación modifica la
composición de la mezcla de celulosa
resultado un producto llamado "pasta
amarilla".
8. Obtención de la viscosa: La "pasta
amarilla" es disuelta en una solución
cáustica para formar viscosa,
9. Maduración: La viscosa se deja reposar durante un tiempo. dejando que se
madure.
10.Filtración: Tras la maduración, la viscosa es filtrada para eliminar cualquier
partícula no disuelta.
11.Degasificación: Cualquier burbuja de aire se elimina de la viscosa por presión
12.Extrusión: La solución de viscosa es estriada a través de un molde parecido a
una alcachofa de ducha con agujeros muy pequeños
13.Baño ácido: Una vez que la viscosa sale del molde permanece sumergida en
ácido sulfúrico, resultando los filamentos de rayón.

8
14.Estirado: Los filamentos de rayón son estirados para fortalecer las fibras
15.Lavado: Las fibras son lavadas para eliminar cualquier residuo químico
16.Corte: SI lo que se desea producir sonfilamentos, el proceso acaba aqui. si no
se sigue con el entretejido.
Durante este procesoseproduceuna degradaciónparcialdelas fibrasdecelulosa por
lo que la longitud de las cadenas en el producto final es menor. Dependiendo del
procedimiento químico usado el rayón recibe diferentes nombres, tales como rayón
viscosa o rayón de cuproamonio entre otros. El rayón es, por tanto, una fibra de
celulosa manufacturada y regenerada. Se le puede considerar una fibra artificial
obtenida a partir de un polímero natural, a diferencia de otras fibras sintéticas que se
obtienen a partir de productos petroquímicos.
las fibras de celulosa se tratan con una disolución de sosa y disulfuro de carbono,
S2C. La sosa produce rotura de cadenas de celulosa dando una celulosa de menor
peso molecular. El xantato de celulosa así obtenido es una masa viscosa que se
extruye a través de unos orificios de platino (hilado en húmedo). Las fibras
resultantes se coagulan en un baño que contiene H2SO4, Na2SO4 y ZnSO4; así se
obtiene una celulosa regenerada (rayón viscosa)
O O
HO OH
O
OH
O
HO OH
OH
O
n
NaOH(ac) S2C O O
HO OR
O
OR
O
HO OR
O
O
S
S Na
n
H+
Rayón viscosa
celulosa
R =
S
S Na

9
RAYÓN DE CUPROAMONIO
En este proceso, la celulosa purificada se trata con el reactivo de Schweitzer que
se prepara “in situ” por reacción de una disolución acuosa de amoniaco con sulfato
de cobre sólido.
CuSO4(s) + 6NH3 + 2H2O Cu(OH)2(s) + 2NH4 + SO4
-2
La disolución del hidróxido de cobre en amoniaco, así obtenida, recibe el nombre
de reactivo de Schweitzer. Este reactivo, fuertemente básico, reacciona con los
grupos hidroxilo libre de las cadenas de celulosa dando lugar a un complejo de
cobre, soluble en agua, que permite su hilado. La masa viscosa así obtenida, una
vez hilado, se trata con ácido sulfúrico diluido para regenerar la celulosa que ahora
recibe el nombre de rayón cuproamoniacal. Las fibras resultantes poseen filamentos
más finos que los de la seda natural, con un aspecto agradable a la vista y al tacto.
Aplicaciones del rayón de cuproamonio.
Se utiliza principalmente en la industria textil en la elaboración de revestimiento, en
playeras, blusas, faldas, pantalones, vestidos, cortinas etc. En otras áreas, se utiliza
en la confección de decoraciones (colchas, mantas, tapicería, etc.), en la industria
(material quirúrgico, productos no tejidos, armazón de neumáticos) y otros. Usos
productos para higiene femenina.

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III. MATERIALES Y REACTIVOS
 1 pipeta 2 ml 1 perilla
 1 espátula 1 piseta
 1 mechero 1 probeta 15 ml
 2 vasos de precipitado 100 ml 1 gotero
 1 vidrio reloj 1 baño maría
 1 vaso de precipitado 50 ml 1 matraz aforado 50 ml
 2 papel filtro
 1 jeringa con aguja (cualquier tamaño) celulosa 1 g (algodón, papel, cartón,
etc.
 Reactivo
Sulfato de cobre amoniaco
Ácido sulfúrico

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IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se agregan 5 g de CuSO4 y 15 ml de agua a un vaso de 100 ml, se calienta
suavemente la mezcla en baño maría hasta disolución total del sulfato de cobre y
posteriormente se enfría la solución. A la solución se agregan 1.6 ml de NH3 30%
gota a gota y con agitación constante observando la formación de un precipitado
azul pálido. Se filtra en vacío lavando con 10 ml de agua y el sólido se coloca en un
vaso de 50 ml.
El sólido obtenido se disuelve con la menor cantidad posible de NH3 concentrado
(aproximadamente 7 ml), esta operación debe realizarse en campana de extracción.
En la solución obtenida se agregan poco a poco y con agitaciónconstante pequeños
trozos de celulosa hasta que se adquiera una consistencia viscosa.
La jeringa sin aguja se llena con el producto obtenido, se coloca la aguja y
lentamente de manera continua se impulsa el producto sobre un vaso que contenga
50 ml de una solución de H2SO4 al 5%. Se espera a que el coagulado tome una
coloración blanca, enjuagar el producto en agua.
V. OBSERVACIONES Y RESULTADOS EXPERIMENTALES
Al inicio de esta práctica se mezcló con agitación 5 g sulfato
de cobre y 15 ml e agua en un vaso de precipitado, y se
calentó en baño María hasta la disolución del compuesto,
una vez disuelto completamente se agregó y con agitación
1.6 mL de una solución de NH3 al 30%, observando la
formación de un precipitado de color azul claro, este
precipitado se filtró en una bomba de vacío, junto con 10 ml
de agua, obteniendo el sólido puro que se colocó en un vaso de precipitado
de 50 ml.

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Este sólido se disolvió con 7 ml de NH3 concentrado, observando
un cambio de color a una tonalidad de azul más oscuro, después a
esta solución se le agregaron 0.15 g de papel y 0.28g de cartón
observándose la desaparición de los compuestos agregados y al
mismo tiempo la formación de una solución viscosa, una vez todo
el contenido obtuvo la misma consistencia se extrajo la solución del
vaso con una jeringa sin aguja y a esta se le agrego a una solución
de 50 ml de H2S04 al 5% (la cual se preparó agregando 2.5 ml de ácido sulfúrico y
aforando hasta 50ml con agua), observándose la formación de hebras de color azul,
que pasado el tiempo cambiaban de color a una tonalidad blanca, esta se pasó a
un vaso de precipitado con agua para finalmente ser lavada y posteriormente
colocarlo en un recipiente para su secado.
CuSO4 Diluido Cu(OH)2 color turquesa

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Filtración de Cu(OH)2 complejo de tetraaminocobre
El papel(celulosa) le da el aspecto
viscoso
El compuesto y solución de ácido
sulfúrico (al 5%),

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Fibra de rayón cuproamoniacal Fibras de color blanco

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Resultado
Al inicio de esta práctica se hizo reaccionar una solución acuosa de sulfato de cobre
con amoniaco, esto se realizó para formar un compuesto de sulfato de amoniaco
más hidróxido de cobre, este último es un compuesto de color turquesa, lo que
explica el precipitado de ese color y se filtró al vacío para contener solo este
compuesto y eliminar el resto.
(1)Cu2+
(aq) + 2NH3(aq) + 2H2O(aq) Cu(OH)2(s) + NH4 (ap)
Azul turquesa
Después a este compuesto resultante de hidróxido de cobre se le agrego amoniaco
otra vez, pero esta vez se realizó con el fin de formar un complejo de
tetraaminocobre (Cu(NH3)42+ + 2OH-) o reactivo de Schweitzer, el cual, al ser
fuertemente básico, reacciona con los grupos hidroxilo libre de las cadenas de
celulosa del papel y el cartón dando lugar a un complejo de cobre
(2)Cu(OH)2(s) + 4NH3(aq) Cu(NH3)4
2+ + 2OH-
(aq)
Turquesa azul oscuro
Al final se agregó el compuesto a una solución de ácido sulfúrico (al 5%), esto
debido a que este procedimiento regenera la celulosa, la cual ahora recibe el
nombre de rayón cuproamoniacal, además las fibras, que inicialmente son de color
azul, difunden el complejo de cobre en la disolución neutralizándolo, observando un
cambio de color a un color en las fibras ahora de color blanco.
(3)SO4
2- + 2NH4+(aq) (NH4)2SO4

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 La reacción (1) muestra la formación del hidróxido de cobre (II) cuando se
añade amoníaco acuoso, no en exceso, a una disolución que tiene iones
cobre (II).
 Los complejos acuosos del cobre (II) son de color azul. Los cristales de
hidróxido de cobre(II) son de color verde azulado, o turquesa.
 La reacción (2) muestra la formación del complejo tetraamino-cobre(II), de
intenso color azul oscuro, al añadir exceso de amoníaco al hidróxico de
cobre(II).
 La reacción (3) muestra la formación del sulfato de amonio, entre los iones
sulfato procedentes de la disolución del sulfato de cobre(II) pentahidrato y el
ión amonio de la disolución.
FORMULA PARA EL PRODUCTO COMPLEJO

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Para obtener el rendimiento de rayón obtenido, tenemos que tomar en cuenta la
cantidad de celulosa utilizada, es decir la cantidad de papel y cartón utilizado, dando
entre ambos un peso total de 0.423 g y después obtenemos el peso de la cantidad
de celulosa obtenida a partir de la resta del producto antes y después de secar la
celulosa, dando como resultado 0.3579 gr de celulosa obtenida, por tanto, mediante
una regla de 3 podemos obtener la cantidad de celulosa de la siguiente manera:
0.43 gr de celulosa total = 100%
0.31gr de celulosa obtenida =X
% 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (
0.31𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑙𝑢𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑎
0.43𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑙𝑢𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
) (100%) = 72.09%

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VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones:
 Obtuvimos rayón cuproamoniacal satisfactoriamente con la alteración de la
celulosa con el reactivo de Schweitzer.
 Pudimos comprender el método utilizado para la fabricación de rayón, el cual
es un producto ampliamente utilizado dentro de la industria textil, además
pudimos observar que este método es un método efectivo para la obtención
de rayón ya que obtuvimos un rendimiento de 72%.
Recomendaciones:
 Se recomienda que el operador debe utilizar bata de laboratorio, guantes y
gafas protectoras para el uso y la manipulación de los reactivos ya que como
el amoniaco comercial es irritante y puede causar quemaduras en los ojos,
piel y aparato respiratorio. Los compuestos de cobre son dañinos si se
ingieren o inhalan.
 El ácido sulfúrico es muy fuerte y tiene un gran poder deshidratante. Puede
provocar quemaduras. Si hay salpicaduras, deben neutralizarse con
bicarbonato de sodio y enjuagarse con abundante agua.

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VII. BIBLIOGRAFÍA
 Juan María Fernández. (1 de mayo de 2008.). RAYON
CUPROAMONIO. 7 junio de 2016, de Aulas Virtuales del IES Jorge
Manrique Sitio web:
http://aulas.iesjorgemanrique.com/calculus/quimica/practicaslab/ray
on/rayon.html.
 Nakajima. (2000). Advanced Fiber spinning Tecnology. 7 julio 2016,
de society of fiber science & Tecnology Sitio web:
https://books.google.com.pe/books?id=sxUsqJQUKY0C&pg=PA78
&dq=rayon+cuproamonio&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwi_teXfzuHN
AhWDGR4KHbM0AhAQ6AEIYDAJ#v=onepage&q=rayon%20cupro
amonio&f=false.
 Allinger, N. L. (1984). Química orgánica. Segunda edición. Volumen I.
España: Editorial Reverté.
 Montalvo Gonzáles, R. (2013). Introducción a la química heterocíclica.
México: Universidad Autónoma de Nayarit.
 Sánchez Ordoñez, M.J. et Sánchez Maza, M.Á. (2012). Iniciación en
materiales, productos y procesos textiles. Colombia: IC Editorial.

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Rayón de cuproamonio
DIAGRAMA DE FLUJO
Se agregan 5 g de CuSO4 y 15 ml de
agua a un v.p. de 100 ml, se calienta s
la mezcla en baño maría hasta
disolución total del sulfato de cobre y
posteriormente se enfría la solución.
A la solución se agregan 1.6 ml de NH3
30% gota a gota y con agitación observe
la formación de un precipitado azul
pálido. Se filtra en vacío lavando con 10
ml de agua y el sólido se coloca en un
vaso de 50 ml. El sólido se disuelve con la menor
cantidad posible de NH3 concentrado
(aprox. 7 ml), esta operación se
realiza en campana de extracción.
En la solución obtenida se agregan poco a
poco y con agitación constante pequeños
trozos de celulosa hasta que se adquiera
una consistencia viscosa.
La jeringa (sin aguja) se llena con el
producto, se coloca la aguja y se impulsa el
producto sobre un vaso que contenga 50 ml
de una solución de H2SO4 al 5%.
Se espera a que el coagulado tome una
coloración blanca, enjuague el producto en
agua.

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