Este documento describe un experimento de laboratorio para refinar cobre mediante electrólisis. El objetivo era determinar el porcentaje de impurezas en una lámina de cobre comercial utilizando electrólisis con una solución de sulfato de cobre. Los resultados mostraron que la lámina contenía un 52.14% de impurezas. El análisis de los resultados también discute posibles fuentes de error experimental.

1. ESPOL
LABORATORIO DE
QUÍMICA GENERAL 2
2DO TÉRMINO
2016 - 2017
Nombre: Valdospino Cevallos Denisse
Paralelo: 2
Profesor: PhD. Joel Vielma
Fecha de entrega: 20/noviembre/2016
Guayaquil - Ecuador
REFINACIÓN DE COBRE
Ilustración 1. Foto tomada en el laboratorio de Química General 2. Practica #4

2. 1. Tema:
REFINACIÓN DE COBRE (Cu)
2. Marco teórico
La gran mayoría de los metales en la naturaleza, no se encuentran libres o en su
forma nativa, sino mas bien se encuentran formando compuestos, tales como
óxidos, sulfuros, carbonatos, silicatos, etc. Debido a esto existe la metalurgia, que
es la ciencia y tecnología que se aplica para la obtención o extracción de metales a
partir de los minerales que los contienen, también se encarga de la preparación y
del estudio de las relaciones existentes entre las estructuras y sus propiedades.
(blog.educastur).
La palabra metalurgia son dos palabras que derivan del griego, y se traducen como
metal y trabajo. (Lastarria, 1892).
Además la metalurgia se encarga de la preparación de los metales para ser usados
como metales puros o como aleaciones, en diferentes industrias. (Escuela Superior
Politecnica del Litoral - ICQ, 2003).
La metalurgia se divide en tres etapas principales, además existen diferentes
técnicas dependiendo del yacimiento y del metal que se vaya a extraer; las etapas
principales son la de concentración del mineral o tratamiento preliminar, la
reducción y la refinación. (Escuela Superior Politecnica del Litoral - ICQ, 2003).
Esta práctica consiste en realizar la refinación de una lámina de cobre de tipo
comercial, es decir la tercera etapa principal de la metalurgia en la que se extraen
las impurezas presentes en la lámina, mediante la electrólisis. Aquí se usan dos
electrodos, ambos de cobre uno puro y el otro impuro y como solución
electrolítica sulfato de cobre. (Escuela Superior Politecnica del Litoral - ICQ, 2003).
El cobre es uno de los metales más antiguos que favorece el desarrollo sostenible y
es el segundo metal más consumido debido a su alta conductividad eléctrica,
resistencia a la corrosión, entre otras propiedades. No solo se lo utiliza en su forma
pura, si no que además sus aleaciones son utilizadas en diferentes tipos de cables,
en la electrónica, iluminación, telecomunicaciones, entre otras. (Rubio, 1999).

3. El mineral que contiene cobre se encuentra comúnmente en pórfidos en zonas
conocidas, según el tipo de mineral es decir, pueden ser en zonas de óxidos de
cobre, en zonas de sulfuros de cobre primarios o en zonas de sulfuros de cobre
secundarios, la técnica metalúrgica a aplicar va a depender del mineral del que se
tenga que hacer la extracción. (Rubio, 1999).
En la pirometalurgia, los ánodos pasan a ser refinados para producir cátodos que
contengan un 99,9% de cobre. En la refinación se utiliza el electrorefino, esta
técnica consiste en colocar en celdas los ánodos y separarlos con una placa inerte
que será el electrodo negativo, y se sumergen estos en una disolución de sulfato
de cobre (solución electrolítica), se utiliza una corriente eléctrica de bajo voltaje,
esta es selectiva para el cobre y disuelve los ánodos en la solución electrolítica y en
la placa inerte se depositan los iones de cobre que resultan, así se obtienen los
cátodos. (Rubio, 1999).
3. Objetivo general
 Realizar el proceso de electrólisis para determinar el porcentaje de
impurezas que contiene una placa de cobre de calidad comercial.
4. Objetivos específicos
 Se procederá a armar el circuito para realizar el proceso de electrólisis.
 Se llevará el control de tiempo que durará la electrólisis.
 Se determinará la masa al inicio y al final de la electrólisis, para obtener
mediante cálculos el porcentaje de impurezas en el cobre.
 Se obtendrá, al finalizar, una lámina de cobre refinada, es decir en la que se
habrán eliminado las impurezas.

4. 5. Materiales y equipos
Reactivos
 Sulfato de cobre CuSO4 [0.3]M
Batería o fuente de poder
Amperímetro
Vaso de precipitación y terminales tipo lagarto
Lámina de cobrecomercial (ánodo)
Lámina de cobreelectrolítico (cátodo)
Balanza analítica
Cables, vidrio de reloj e interruptor

5. 6. Procedimiento experimental
Se procedió a anotar las masas de los electrodos, cátodo y ánodo, en
la tabla de datos y resultados de la práctica. Estos valores estaban
disponibles en un papel junto al resto de materiales que se iban a
usar para la práctica.
Se armó la celda elctrolítica siguiendo el patrón que se muestra
en la figura de la páctica, el terminal positivo de la fuente de
poder se conectó directamente al ánodo o lámina de cobre
comercial, el terminal negativo de la fuente se conectó al
terminal negativo del amperímetro, del terminal positivo del
amperímetro se conectó en serie el interruptor y del cable que
salía desde este se conectó el cátodo o lámina de cobre
electrolítica. se muestra en la ilustración como quedó conectada
cada equipo de la celda.
Una vez armada la celda, se revisó que los electrodos estuvieran
sumergidos en la solución electrolítica y que estuviera todo bien
conectado, y se procedió a permitir el paso de la intensidad de
corriente la cual debía estar entre 0.1 a 0.2 Angstrom y al mismo
tiempo en que se permitió el paso de corriente se activo el
cronometro para tomar los 30 minutos que debía durar el proceso de
eletrólisis.
Cuando ya habían pasado los 30 minutos, se desconectó el circuito y se
secó ambos electrodos, luego de secarlos se procedió a pesarlos cada
uno y se anotó estos valores en la tabla de datos. Finalmente se
realizaron los calculos respectivos y utilizando la fórmula que se
muestra en el manual de practicas se cálculo el porcentaje de
impurezas.

6. Ilustración 2. Montaje de la celda electrolítica, para la práctica de refinación de cobre. Foto tomada en el laboratorio
de química durante la práctica.
7. Resultados obtenidos
Tabla 1. Datos
Tiempo 1800 s
Voltaje 1 V
Intensidad
Inicial 120 x 10-3 A
Media 124 x 10-3 A
Final 120 x 10-3 A
Tabla 2. Datos y resultados
ÁNODO CÁTODO TOTAL
Masa inicial m a1 = 9,0489 m c1 = 39,7949 m1= 48,8438
Masa final m a2 = 8,9906 m c2 = 39,8228 m2 = 48,8134

7. Cálculos
o Reacciones:
𝐶𝑢(𝑎𝑐)
2+
+ 2𝑒−
→ 𝐶𝑢(𝑠) (Oxida = ánodo)
𝐶𝑢(𝑠) → 𝐶𝑢(𝑎𝑐)
2+
+ 2𝑒−
(Reduce = cátodo)
𝑚 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎𝑠 = 𝑚1 − 𝑚2
𝑚 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎𝑠 = 48,8438 − 48,8134 = 𝟎. 𝟎𝟑𝟎𝟒 𝒈𝒓
∆𝑚 𝑎 = 𝑚 𝑎1 − 𝑚 𝑎2
∆𝑚 𝑎 = 9,0489 − 8,9906 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟖𝟑 𝒈𝒓
% 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎𝑠 =
100 × 𝑚
∆𝑚 𝑎
% 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎𝑠 =
100 × 0,0304
0,0583
= 𝟓𝟐, 𝟏𝟒% 𝒅𝒆 𝒊𝒎𝒑𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂𝒔
o Cálculo de la masa liberada teóricamente.
∆𝑚 𝑎 =
𝐸𝑞 − 𝑔𝑟
𝐹
× 𝐼 𝑡
∆𝑚 𝑎 =
31,77
96500
× (120× 10−3) × (1800) = 𝟎, 𝟎𝟕𝟏𝟏 𝒈𝒓
Tabla 3. Resultados
Masa de impurezas 0,0304 gr
Porcentaje de impurezas % 52,14%
∆𝒎 𝒂 experimental 0,0583 gr
∆𝒎 𝒂 teórico 0,0711 gr

8. 8. Análisis de los resultados
Durante la práctica se pudo observar como se depositaba material que se iba
desprendiendo de la lámina de cobre comercial en el fondo del vaso de
precipitación (Ver ilustración 2). Se observó además como ligeramente cambiaba la
tonalidad de la solución electrolítica a medida que sucedía la electrólisis.
Otra de las observaciones, fue el cambio de tonalidad en la lámina electrolítica que
fue la que actuó como cátodo y también al extraer la lámina comercial se pudo ver
como se desprendía material al ubicarla sobre el paño para secarla antes de que se
pesara por segunda ocasión. (Ver ilustración 3)
Se obtuvo el siguiente error porcentual (18,0%) para la masa liberada durante la
electrólisis, comparando el valor experimental con el valor teórico que se obtuvo
utilizando la primera ley de Faraday.
%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =
| 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 |
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
× 100
% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 ∆𝑚 𝑎 =
| 0,0711 − 0,0583|
0,0711
× 100 = 18,0%
Los motivos por los cuales se considera que se produjo el error en la determinación
de la cantidad de masa liberada durante la electrólisis, pueden ser debido a haber
realizado en primer lugar la conexión incorrecta de los electrodos y haber
permitido que exista el paso de intensidad de corriente durante un tiempo de
aproximadamente 17 minutos, para luego hacer la correcta conexión y empezar el
procesos electrolítico, otro de los motivos que se consideran por los que se pudo
haber producido el error es por no haber secado correctamente los electrodos y
también probablemente porque se cometió el error de manipular los electrodos
con las manos.
El porcentaje de impurezas que se obtuvo en la refinación del cobre fue de 52,14%
el cuál puede ser considerado un valor muy alto que además es otra de las
explicaciones que se puede dar para el error que se produce en el valor de masa
liberada.

9. 9. Conclusiones y recomendaciones
 Se comprobó una vez más que existe la liberación de masa durante la
electrólisis, esto fue visible como ya se mostró en la ilustración.
 Se obtuvo la cantidad de masa liberada durante la electrólisis y se comparó
este valor obtenido experimentalmente con el valor teórico obtenido
haciendo uso de la ley de Faraday.
 Al haber pesado al inicio y al final ambos electrodos, se pudo comprobar
que en el cátodo existe un aumento de masa, mientras que en el ánodo la
masa disminuye.
 Se recomienda que para reducir los errores porcentuales, se evite mover
los electrodos una vez iniciada la electrólisis.
 Se obtuvo el porcentaje de impurezas presente en la lámina de cobre
comercial, mismo que fue de 52,14%.
 Se recomienda secar bien los electrodos y no manipularlos con las manos
para no alterar los resultados y que no se produzca un mayor error
porcentual.
Ilustración 3. Se observa en el fondo del vaso de
precipitación como se ha depositado el material
desprendido del ánodo durante la electrólisis.
Foto tomada durante la práctica en el laboratorio
de Química General 2.
Ilustración 3. Se muestra como se ha modificado
la lámina de cobre comercial o ánodo después de
la electrólisis y como se desprende el material de
esta.

10. 10. Bibliografía
blog.educastur. (s.f.). Recuperado el 18 de 11 de 2016, de Metalurgia General:
http://blog.educastur.es/tecnoaller/files/2011/02/principios-de-metalurgia.pdf
(2009). Química la Ciencia Central. En L. B. BROWN, Química la Ciencia Central (págs. 842 -
872). México: Pearson Pretince Hall.
Escuela Superior Politecnica del Litoral - ICQ. (2003). Manual de Prácticas de Química
General 2. Guayaquil.
Lastarria, W. (22 de 9 de 1892). Introducción a la metalurgia general. Recuperado el 16 de
11 de 2016, de http://www.cec.uchile.cl/~bibliofcfm3/sites/default/files/249-
270.pdf