Plab 02 Determinacion De Cobre En Minerales Por Volumetria Robert Aquije

TECNOLOGÍA DE ANÁLISIS QUÍMICO ANÁLISIS DE MINERALES

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CONTENIDO INTRODUCCION I.

OBJETIVOS ............................................................................................................................ 3

1.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................... 3 1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS ........................................................................................................... 3 II.

MARCO TEORICO ................................................................................................................ 3

2.1. TERMINOS Y DEFINICIONES ..................................................................................................... 3 2.2. CONDICIONES GENERALES....................................................................................................... 3 2.3. CONDICIONES DE SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE ......................................................... 6 III.

DESARROLLO EXPERIMENTAL ...................................................................................... 7

3.1. EQUIPOS Y MATERIALES ........................................................................................................... 7 3.2. REACTIVOS QUIMICOS ............................................................................................................... 7 3.3. PREPARACION DE SOLUCIONES .............................................................................................. 8 3.4. ESTANDARIZACION DEL Na2S2O3.5H2O ................................................................................... 9 3.5. PROCEDIMIENTO ......................................................................................................................... 9 3.6. DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO ............................................................................... 10 3.7. REACCIONES QUIMICAS .......................................................................................................... 10 3.8. CALCULOS Y RESULTADOS .................................................................................................... 11 3.9. ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS .......................................................................... 13 IV.

CONCLUSIONES ................................................................................................................. 14

V.

RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 14

VI.

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................... 14

VII.

ANEXOS ................................................................................................................................. 15

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INTRODUCCION

A través de los siglos el cobre, la plata y el oro han sido los metales favoritos para acuñar monedas, por ser tan duraderos y resistentes a la corrosión. Se emplea en joyería y artes decorativas. Se emplea en la industria electrónica por su capacidad para conducir la electricidad. El cobre en cantidades trazas es esencial para la vida, pero en cantidades grandes es tóxico, especialmente para las bacterias, algas y hongos. Entre los muchos compuestos del cobre utilizados como pesticidas están el acetato básico, carbonato, cloruro, hidróxido y sulfato. El compuesto de cobre más importante comercialmente es el CuSO4.5H2O. Además de sus aplicaciones en la agricultura, el CuSO4 se utiliza en baterías y depósitos electrolíticos, para preparar otras sales de cobre y en muchos procesos industriales. El cobre es muy utilizado, especialmente en sus aleaciones tales como bronce (Cu y Sn) y latón (Cu y Zn) por lo que se está haciendo muy escaso. El U.S. Bureau of Mines estima que las reservas mundiales conocidas de mena de cobre se habrán agotado en la primera mitad del próximo siglo. Las 2 clases principales de menas de cobres y hierro, tal como la calcopirita CuFeS2 y los carbonatos básicos, como la azurita Cu3(CO3)2(OH)2 y la malaquita Cu2CO3(OH)2. Hoy en día es provechoso utilizar menas que contienen tan sólo 0.25 de cobre. El crecido uso de fibra óptica en lugar de cobre en los cables de comunicaciones puede ayudar a disminuir la demanda de este metal. El uso de materiales superconductores en líneas de transmisión de la electricidad podría eventualmente proporcionar enormes ahorros.

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OBJETIVOS

1.1.OBJETIVO GENERAL

Determinar el % de cobre en una muestra de mineral por el método yodométrico, con tiosulfato de sodio como estándar.

1.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS

1.2.1. Preparación de la solución estándar tiosulfato de sodio pentahidratado. 1.2.2. Preparación de las soluciones complementarias. 1.2.3. Tratar la muestra adecuadamente para evitar errores producidos por la interferencia de otros metales; como el hierro, arsénico y antimonio. 1.2.4. Factorización del tiosulfato de sodio. 1.2.5. Aplicar la titulación indirecta (yodometría), utilizando una solución patrón de tiosulfato de sodio. 1.2.6. Realizar los cálculos respectivos y reportar el % de cobre en la muestra de mineral.

II.

MARCO TEORICO

2.1.TERMINOS Y DEFINICIONES

2.1.1. Concentrado de cobre: Mineral concentrado con alto contenido del elemento Cobre, presente como elemento mayoritario, obtenido como producto de un proceso metalúrgico.

2.2.CONDICIONES GENERALES

2.2.1. PRINCIPIO

La determinación Yodométrica del cobre se utiliza mucho para minerales y aleaciones.

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En este método los oxidantes son determinados haciéndolos reaccionar con un exceso de iones yoduro y determinándose el yodo liberado con un reductor estándar, como el tiosulfato de sodio. En ellas se hace reaccionar un oxidante cuya concentración deseamos conocer, con un exceso de yoduro generándose una cantidad estequiométrica de triyoduro según la reacción previa: 𝐴 𝑂𝑥 + 𝐵 𝐼 − ↔ 𝐶 𝑅𝑒𝑑 + 𝐷 𝐼3 − El triyoduro es posteriormente valorado con tiosulfato sódico de concentración exactamente conocida. Ambas especies reaccionan de acuerdo con la siguiente reacción volumétrica: 𝐼3 − + 2 𝑆2 𝑂3 −2 ↔ 3 𝐼 − + 𝑆4 𝑂6 −2 El reactivo valorante es el tiosulfato sódico (Na2S2O3), y a partir de las estequiometrias de las reacciones volumétrica y previa, podremos conocer la cantidad de Ox. Inicial. La disolución de tiosulfato solo puede utilizarse como reactivo valorante frente a yodo (triyoduro), por lo que su utilidad está limitada a las yodometrías. El triyoduro formado se valorará con el tiosulfato, que habremos puesto en la bureta, hasta decoloración de la solución (el yodo y el triyoduro son ambos coloreados mientras el yoduro es incoloro), o bien hasta viraje de almidón, que es un buen indicador de la presencia de yodo en las disoluciones (origina un color azul en presencia de yodo o triyoduro). El punto final se alcanza cuando desaparece el color azul oscuro, al agregar un ligero exceso de Na2S2O3. El indicador almidón se añade cuando se ha consumido la mayor parte del yodo. Si se añade demasiado pronto, el I- se adsorbe sobre el indicador y se llega muy lentamente al punto final, siendo muy difícil detectarlo. Las valoraciones deben efectuarse en el menor tiempo posible con el fin de evitar que el I- sea oxidado por el oxígeno del aire.

El tiosulfato de sodio puede conseguirse fácilmente de gran pureza, pero el sólido esflorece fácilmente y además sus disoluciones se descomponen con facilidad. Por ello, se preparan disoluciones de concentración aproximada que se normalizan frente a yodo (o triyoduro) y deben normalizarse frecuentemente. ELABORADO POR: Equipo de Trabajo Nº2

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Este método de ensayo da excelentes resultados y es más rápido que la determinación electrolítica de cobre.

2.2.2. INTERFERENCIAS

Los elementos más comunes que se encuentran asociados con el cobre en la naturaleza, que interfieren en el método y que pueden volverse inactivos, son hierro, arsénico y antimonio.

El hierro férrico es reducido por el yoduro. Las interferencias del hierro se evitan usando el NH4F, que se forma el NH4(FeF6), el cual no reacciona con el yoduro, en soluciones levemente acidas. De esta forma el hierro se hace inactivo y el pH se ajusta al valor correcto, donde la reducción de los iones cúpricos es completa. El arsénico y el antimonio no deben estar presentes en forma trivalente, pues consumen yodo. Estos elementos generalmente estarán presentes en el estado pentavalente como consecuencia del ataque oxidante, utilizado para disolver la muestra.

Los minerales del Cu comúnmente contienen Fe, As y Sb. Estos elementos en sus E.O. más altos (como se encuentran por lo general después del proceso de disolución) oxidan al Icausando interferencia. La interferencia de Fe se puede evitar con la adición de bifluoruro de amonio, NH4HF2, que convierte al ión hierro (III) en el complejo estable FeF6-3. El Sb y As no oxida al I- excepto en soluciones muy ácidas. Al ajustar con amortiguador el pH alrededor de 3.5 se elimina la interferencia de estos dos elementos. Pack sugirió utilizar un amortiguador de ftalato con este propósito. Sin embargo, investigaciones posteriores demostraron que una solución de ión bifluoruro, HF2- adicionado al complejo de hierro forma un amortiguador común con un pH aproximado al deseado por lo que es innecesario un amortiguador adicional. Reacción producida: 2 𝐶𝑢+2 + 4 𝐼 − → 2𝐶𝑢𝐼(𝑠) + 𝐼2 Cuando se adicionan iones I- a una solución de Cu (II), se forma un precipitado de CuI.

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La reacción se desplaza hacia la derecha con la formación del precipitado y también por la adición de exceso de ión yoduro. Juzgando por las magnitudes de potenciales normales de los pares Cu+2/Cu+ (+0.15V) e I2/2I(+0.54V) se debería esperar que la reacción considerada se produzca en dirección contraria. La causa de no-ocurrencia entre la dirección de reacción, supuesta a base de la magnitud de potenciales normales, y la dirección de reacción, supuesta a base de la magnitud de potenciales normales, y la dirección verdadera radica en la escasa solubilidad de CuI. La concentración de la forma reducida, es decir, de los iones Cu+2 disminuye mucho debido a la precipitación de CuI, y el potencial normal del par Cu+2/Cu+ (de hecho, del par Cu+2/CuI es mayor que el par I2/2I-). Para que esta reacción reversible se produzca de una manera suficientemente completa y en la dirección necesaria, es indispensable un gran exceso de IK (cuanto mayor será este último tanto menor será el potencial del par I2/2I-). A pesar de que los iones H+ no intervienen en esta reacción, para inhibir la hidrolisis de sales de cobre, que disminuye el potencial del par Cu+2/CuI y retarda la reacción, conviene crear un medio débilmente acido. El pH de solución se debe mantener de preferencia entre 3 y 4 por medio de un sistema amortiguador. En valores de pH más altos ocurre una hidrólisis parcial del ión Cu (II) y la reacción con el I- es lenta. En solución muy ácida sucede la oxidación del ión yoduro catalizada por el Cu a una velocidad apreciable. Si el almidón que se emplea en el amortiguador (como el acetato) forma un complejo bastante estable con el ión Cu (II), esto, puede evitar que la reacción entre los iones Cu (II) y I- se complete. Conforme el I2 se elimina por la titulación con S2O3-2, el complejo de Cu (II) se disocia para formar más ión Cu (II), el cual a su vez reacciona con el I– para liberar más I2, ión que origina que el punto final se repita. Se ha encontrado que el I2 se adsorbe en la superficie del precipitado del yoduro de cobre (I), haciéndolo aparecer grisáceo en vez de blanco. A menos que el yodo se desplace el punto final se alcanzara demasiado rápidamente y puede volver a aparecer si el yodo se desadsorbe lentamente de la superficie del precipitado. Foote y Vance encontraron que la adición de KSCN justo antes de alcanzar el punto final da un cambio de color más definido. Hay dos razones que explican esto: ELABORADO POR: Equipo de Trabajo Nº2

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1º El CuSCN es menos soluble que el CuI y la reacción se completa aún en presencia de aniones que pueden formar complejos. 2 𝐶𝑢+1 + 2 𝐼 − + 2 𝑆𝐶𝑁 − → 2 𝐶𝑢𝑆𝐶𝑁(𝑠) + 𝐼2 2º El SCN- de Cu (I) se puede formar sobre la superficie de las partículas de I- de Cu (I) ya que están precipitados. 2 𝐶𝑢𝐼(𝑠) + 2 𝑆𝐶𝑁 − → 2 𝐶𝑢𝑆𝐶𝑁(𝑠) + 𝐼2 El ión SCN- se adsorbe con mayor fuerza que el ión I3- en la superficie del CuSCN. Con esto el yodo es desplazado de la superficie y puede reaccionar con rapidez con el tiosulfato. El tiocianato no se debe agregar hasta que la mayor parte del I2 se haya titulado, ya que el yodo pierde oxidar al S2O3-2.

2.3.CONDICIONES DE SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE

2.3.1. El estudiante involucrado en la práctica deberá de cumplir en todo momento lo establecido en las normas de seguridad y aplicar las buenas prácticas de laboratorio (BPL). 2.3.2. El estudiante involucrado en la práctica de laboratorio deberá de usar en todo momento los equipos de protección personal “EPP´s” adecuados (respirador con filtro para gases ácidos, lentes de seguridad, guantes de nitrilo, zapatos de cuero, delantal blanco). 2.3.3. Se debe de inspeccionar los equipos y materiales para el control de riesgos (materiales de vidrio, calorímetro, termómetro, MSDS de los reactivos químicos). 2.3.4. Si se van a realizar tareas nuevas se hará un análisis de riesgo teniendo en cuenta el compromiso de calidad seguridad y medioambiente. 2.3.5. Al finalizar la práctica de laboratorio, realizar orden y limpieza.

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DESARROLLO EXPERIMENTAL

3.1.EQUIPOS Y MATERIALES

3.1.1. Campana extractor de gases 3.1.2. Plancha de calor c/controlador de temperatura 3.1.3. Balanza analítica (sensibilidad 0.1 mg) 3.1.4. Espátula metálica 3.1.5. Pincel #8 3.1.6. Luna de reloj de Ø 9 cm 3.1.7. Matraz erlenmeyer de 250 ml 3.1.8. Probeta graduada de 10 ml 3.1.9. Fiola volumétrica de 100 ml ± 0.05; clase A 3.1.10. Vasos de precipitados de 150 ml (5 und) 3.1.11. Pinza metálica para vasos 3.1.12. Varilla de vidrio 3.1.13. Embudo de vidrio 3.1.14. Bombilla de succión 3.1.15. Pizeta de 500 y 1000 ml 3.1.16. Soporte y pinza para bureta 3.1.17. Bureta graduada de autocero de 50 ± 0.1 ml 3.1.18. Agitador magnético, magneto y varilla imantada 3.1.19. Frascos c/ámbar de 100 ml (5 und) 3.1.20. Detergente p/lavado de material de vidrio

3.2.REACTIVOS QUIMICOS

3.2.1. Ácido Nítrico conc. (HNO3, densidad 1.416 g/ml, 67-69% de pureza) 3.2.2. Ácido Perclórico conc. (HClO4, densidad 1.19 g/ml, 37% de pureza) 3.2.3. Ácido Acético glacial conc. (CH3COOH) 3.2.4. Hidróxido de Amonio conc. (NH4OH, densidad 0.89 g/ml, 28-30% de pureza) ELABORADO POR: Equipo de Trabajo Nº2

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3.2.5. Fluoruro de Amonio (NH4F, 99-100% de pureza) 3.2.6. Yoduro de Potasio (KI, 99-100% de pureza) 3.2.7. Tiocianato de Amonio (NH4SCN, 99-100% de pureza) 3.2.8. Almidón (C6H10O5, 99-100% de pureza) 3.2.9. Urea (CH4N2O, 99-10% de pureza) 3.2.10. Carbonato Sódico (Na2CO3, 99.99% de pureza) 3.2.11. Nitrato de plata (AgNO3; 99-100% de pureza) 3.2.12. Tiosulfato de Sodio (Na2S2O3.5H2O, 99.99% de pureza) 3.2.13. Cobre metálico “patrón primario” (Cuº, 99.99% de pureza) 3.2.14. Agua (cuando se menciona agua, nos estamos refiriendo a agua desionizada o agua destilada)

3.3.PREPARACION DE SOLUCIONES

3.3.1. Solución de Tiosulfato de Sodio, 100 ml al 0.025 M Pesar 0.6205 g de Na2S2O3.5H2O, disolver en agua desionizada fría y agregar 0.05 g de Na2CO3 (para evitar descomposición por las bacterias), llevar a un volumen de 100 ml en una fiola aforada, enrazar y medir el pH > 9, homogeneizar y guardar en un frasco ámbar rotulado.

3.3.2. Solución de Ácido Nítrico, 30 ml de (1:1): Medir 15 ml de HNO3 conc, disolver en 15 ml de agua desionizada fría, homogeneizar y guardar en frasco ámbar rotulado.

3.3.3. Solución de Urea, 20 ml al 10%: Pesar 2 g de NH2CONH2, disolver en agua desionizada fría, homogeneizar y guardar en frasco ámbar rotulado.

3.3.4. Solución de Hidróxido de Amonio, 50 ml de (1:1): Medir 25 ml de NH4OH conc, disolver en 25 ml de agua desionizada fría, homogeneizar y guardar en frasco ámbar rotulado.

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3.3.5. Solución de Ácido Acético, 20 ml de (1:1): Medir 10 ml de CH3COOH conc, disolver en 10 ml de agua desionizada fría, homogeneizar y guardar en frasco ámbar rotulado.

3.3.6. Solución de Fluoruro de Amonio, 30 ml al 25% Pesar 7.5 g de NH4F, disolver en 20 ml de agua desionizada fría, homogeneizar y guardar en frasco ámbar rotulado.

3.3.7. Solución de Yoduro de Potasio, 30 ml al 25%: Pesar 7.5 g de KI, diluir en 30 ml de agua desionizada fría, homogeneizar y guardar en frasco ámbar rotulado.

3.3.8. Solución de Almidón, 20 ml al 1%: Pesar 0.2 g de C6H10O5, disolver en pequeña cantidad de agua fría, luego agregar lentamente 20 ml de agua caliente, llevar a hervir por 2 minutos, homogeneizar y guardar en frasco ámbar rotulado.

3.3.9. Solución de Tiocianato de Amonio, 20 ml al 10% Pesar 2 g de NH4SCN, disolver en 20 ml de agua desionizada fría, homogeneizar y guardar en frasco ámbar rotulado.

3.4.ESTANDARIZACÓN DE LA SOLUCION DE TIOSULFATO DE SODIO

3.4.1. Método de Digestión Rápida con HNO3 (1:1)

1. Pesar entre 0.0500 a 0.0600 g de cobre metálico y transferir a matraz erlenmeyer de 250 ml. 2. Agregar 5 ml de Ácido Nítrico (1:1), llevar a la plancha a una temperatura de 180 °C ± 20 °C, hasta desprendimiento de vapores blancos y llevar a pastoso. Retirar y enfriar completamente a temperatura ambiente.

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3. Lavar las paredes del matraz y completar con agua fría hasta un volumen de 80 ml, agregar 10 ml de disolución de Urea y se lleva a ebullición por 5 minutos aproximadamente para disolver las sales solubles. Retirar y enfriar completamente. 4. Proseguir como se muestra y enuncia desde el punto 3.5.4 del presente procedimiento. 5. Registrar los gastos obtenidos utilizados en la titulación en el cuadro N°1.

3.4.2. Método de Digestión con HClO4 Conc.

1. Pesar entre 0.0500 a 0.0600 g de cobre metálico y transferir a matraz erlenmeyer de 250 ml. 2. Agregar 3 ml de Ácido Perclórico concentrado, llevar a la plancha a una temperatura de 180 °C ± 20 °C, hasta desprendimiento de vapores blancos y llevar a pastoso. Retirar y enfriar completamente a temperatura ambiente. 3. Lavar las paredes del matraz y completar con agua fría hasta un volumen de 50 ml, y se lleva a ebullición por 5 minutos aproximadamente para disolver las sales solubles. Retirar y enfriar completamente a temperatura ambiente. 4. Proseguir como se muestra y enuncia desde el punto 3.5.4 del presente procedimiento. 5. Registrar los gastos obtenidos utilizados en la titulación en el cuadro N°1.

3.5.PROCEDIMIENTO

1. Pesar 0.2500g de muestra y transferir a un matraz Erlenmeyer de 250 ml. 2. Adicionar 3 ml de Ácido Perclórico concentrado, llevar a la plancha a una temperatura de 225 °C ± 20 °C, hasta completa disolución de la muestra, desprendimiento de vapores blancos y disgregar hasta estado pastoso. Retirar y enfriar completamente a temperatura ambiente. 3. Lavar las paredes del matraz y completar con agua desionizada fría hasta un volumen de 50 ml, y se lleva a ebullición por 5 minutos aproximadamente para disolver las sales solubles. Retirar y enfriar completamente a temperatura ambiente. 4. Luego adicionar gota a gota la solución de hidróxido de amonio, hasta precipitar totalmente el hierro como Fe(OH)3, en caso de los metálicos la aparición de color “azul encendido” y en el caso de la muestra un precipitado de color “marrón azulado”. ELABORADO POR: Equipo de Trabajo Nº2

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5. Regular el pH, adicionando 6 ml de solución de Ácido Acético. 6. Adicionar 10 ml de solución de Fluoruro de Amonio, para acomplejar todo el hierro presente hasta que la solución se torne a un color “celeste claro”, adicionar un ligero exceso, y lavar las paredes del matraz. 7. Adicionar 10 ml de solución de Yoduro de Potasio y la solución se tornará “amarillo mostaza”, y llevar a homogenizar en el agitador magnético. 8. Procede a titular con la solución de Tiosulfato de Sodio, hasta que se torne “amarillo pálido”, en ese momento hacemos un alto a la titulación para agregar 10 ml de solución de Almidón y continuar titulando hasta que el color “azul-violeta” comience a virar a un” blanco lechoso”. En ese punto hacemos un alto y adicionamos 5 ml de solución de Tiocianato de Amonio, donde se observa que el color “azul” se intensifica, continuar titulando rápidamente hasta que se observe el viraje “blanco lechoso” para el caso del metálico u “amarillo patito a blanco” para el caso de las muestras. 9. Registrar los gastos obtenidos utilizados en la titulación en el cuadro N°1. 10. Finalizado los ensayes químicos, realizar orden y limpieza. Nota1: Considerar otro peso de muestra cuando los gastos de titulación son muy altos o muy bajos, o cuando se requiera por instrucción respectiva.

Nota2: La concentración de la solución titulante puede ser modificado cuando se analiza concentrados de cobre de baja concentración.

Nota3: Para cualquiera de los ensayos se puede utilizar nitrato de plata como indicador para que el viraje sea más notorio, a un amarillo intenso en lugar de un blanco.

Nota4: Ensayar por quintuplicado cobre metálico.

Nota5: Ensayar en paralelo por triplicado la muestra de referencia interno de Cobre.

Nota6: Ensayar por duplicado la muestra problema (%cobre por analizar).

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3.6.DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO Cuadro Nº1: Datos experimentales obtenidos en laboratorio para volumetría del cobre. Masa de Na2S2O3.5H2O (g): Volumen de aforo solución Na2S2O3 (ml): Cu° Metálico N° Gasto Na2S2O3 Masa Cu° (ml) (g) 1 25.00 ml 0.2000 g 2 30.00 ml 0.2500 g

0.6205 g 100.00 ml Muestra Gasto Na2S2O3 Masa Muestra (ml) (g) 100.00 ml 0.2500 g -

3.7.REACCIÓN QUÍMICA – VOLUMETRÍA DEL COBRE 

Reacción en la digestión acida del HNO3 con el cobre metálico y con la muestra (Chalcopirita) - “Ataque Químico” 𝑪𝒖𝟎 (𝒔) + 𝟒 𝑯𝑵𝑶𝟑 (𝒄𝒐𝒏𝒄) → 𝑪𝒖(𝑵𝑶𝟑 )𝟐 (𝒂𝒄) + 𝟐 𝑯𝟐 𝑶(𝒍) + 𝟐 𝑵𝑶𝟐 (𝒈) ↑ color turqueza

vapor pardo rojizo

𝑪𝒖𝑭𝒆𝑺𝟐 (𝒔) + 𝟐𝟐 𝑯𝑵𝑶𝟑 (𝒄𝒐𝒏𝒄) → 𝑪𝒖(𝑵𝑶𝟑 )𝟐 (𝒂𝒄) + 𝑭𝒆(𝑵𝑶𝟑 )𝟑 (𝒂𝒄) + 𝟐 𝑯𝟐 𝑺𝑶𝟒 (𝒂𝒄) + 𝟗 𝑯𝟐 𝑶(𝒍) + 𝟏𝟕 𝑵𝑶𝟐 (𝒈) ↑ color turqueza



vapor pardo rojizo

Reacción de los nitratos formados con el NH4OH 𝑪𝒖(𝑵𝑶𝟑 )𝟐 (𝒂𝒄) + 𝟐 𝑵𝑯𝟒 𝑶𝑯(𝒂𝒄) → [𝑪𝒖(𝑵𝑯𝟑 )𝟐 ](𝑶𝑯)𝟐 (𝒂𝒄) + 𝟐 𝑯𝑵𝑶𝟑 (𝒂𝒄) complejo azul intenso

𝑭𝒆(𝑵𝑶𝟑 )𝟑 (𝒂𝒄) + 𝟑 𝑵𝑯𝟒 𝑶𝑯(𝒂𝒄) → 𝑭𝒆(𝑶𝑯)𝟑 (𝒔) ↓ + 𝟑 𝑵𝑯𝟒 𝑵𝑶𝟑 (𝒂𝒄) precipitado pardo rojizo



Reacción de los compuestos formados con el CH3COOH: solución tampón [𝑪𝒖(𝑵𝑯𝟑 )𝟐 ](𝑶𝑯)𝟐 (𝒂𝒄) + 𝟑 𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶𝑯(𝒂𝒄) → 𝑪𝒖(𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶)𝟐 (𝒂𝒄) + 𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶𝑵𝑯𝟒 (𝒂𝒄) + 𝑵𝑯𝟒 𝑶𝑯(𝒂𝒄) + 𝑯𝟐 𝑶(𝒍)

color celeste claro 𝑭𝒆(𝑶𝑯)𝟑 (𝒂𝒄) + 𝟑 𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶𝑯(𝒂𝒄) → 𝑭𝒆(𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶)𝟑 (𝒂𝒄) + 𝟑 𝑯𝟐 𝑶(𝒍)

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Reacción del acetato férrico formado con el NH4F: 𝑭𝒆(𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶)𝟑 (𝒂𝒄) + 𝟔 𝑵𝑯𝟒 𝑭(𝒂𝒄) → (𝑵𝑯𝟒 )𝟑 [𝑭𝒆𝑭𝟔 ](𝒂𝒄) + 𝟑 𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶𝑵𝑯𝟒 (𝒂𝒄) complejo cristalino



Reacción del acetato cúprico formado con el IK: 𝟐 𝑪𝒖(𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶)𝟐 (𝒂𝒄) + 𝟒 𝑲𝑰(𝒂𝒄) → 𝟐 𝑪𝒖𝑰(𝒔) ↓ +𝟒 𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶𝑲(𝒂𝒄) + 𝑰𝟐 (𝒂𝒄) precipitado amarillo mostaza



Reacción del yoduro cuproso por la adición del KSCN: 𝟐 𝑪𝒖+𝟏 (𝒔) + 𝟐 𝑰− (𝒔) + 𝟐 𝑺𝑪𝑵− (𝒂𝒄) → 𝟐 𝑪𝒖𝑺𝑪𝑵(𝒔) ↓ +𝑰𝟐 (𝒂𝒄) precipitado blanco lechoso



Reacción del (ión yoduro + yodo elemental = ión triyoduro) formado con la adición del almidón: 𝑰𝟐 (𝒂𝒄) + 𝑰− (𝒂𝒄) ↔ 𝑰𝟑 − (𝒂𝒄) 𝑰𝟑 − (𝒂𝒄) + 𝒂𝒍𝒎𝒊𝒅𝒐𝒏(𝒂𝒄) ↔ 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒍𝒆𝒋𝒐 𝒂𝒛𝒖𝒍 − 𝒗𝒊𝒐𝒍𝒆𝒕𝒂∗ (𝒂𝒄)

* Con el almidón produce un complejo color azul-violeta ya que el yodo se introduce entre las espiras de la molécula de almidón. No es por lo tanto una verdadera reacción química, sino que se forma un compuesto de inclusión que modifica las propiedades físicas de esta molécula, apareciendo la coloración azul-violeta intenso. 

Reacción del triyoduro con la adición del Na2S2O3 – “Durante la titulación”: 𝑰𝟑 − (𝒂𝒄) + 𝟐 𝑺𝟐 𝑶𝟑 = (𝒂𝒄) → 𝟑 𝑰− (𝒂𝒄) + 𝑺𝟒 𝑶𝟔 = (𝒂𝒄)

“Esto indica el punto final de la titulación, viraje de azul-violeta a un blanco lechoso”.

3.8.CALCULOS Y RESULTADOS ELABORADO POR: Equipo de Trabajo Nº2

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3.8.1. Factor de Tiosulfato de Sodio para Cobre (f):

𝒇=

𝑾𝑪𝒖° 𝑮𝑵𝒂𝟐 𝑺𝟐 𝑶𝟑

Dónde: -

f: factor, equivalente gramo de cobre por ml de solución de Tiosulfato de Sodio, g/ml.

-

𝑮𝑵𝒂𝟐 𝑺𝟐 𝑶𝟑 : Gasto de solución de Tiosulfato de Sodio en la titulación del metálico, ml.

-

𝑾𝑪𝒖° : Peso del cobre metálico, g.

 Calculamos el factor de la solución preparada de Na2S2O3 para el cobre:

f1 =

0.06 g = 0.002400 g/ml 25.00 ml

f2 =

0.07 g = 0.002333 g/ml 30.00 ml

factor promedio, f = 0.002367 g/ml

3.8.2. Ley de Cobre (%)

%𝑪𝒖 = 𝒇 ∗

𝑮𝑵𝒂𝟐 𝑺𝟐 𝑶𝟑 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑾𝒎

Dónde: -

%𝑪𝒖: Contenido de Cobre en la muestra, %.

-

f: factor, equivalente gramo de cobre por ml de solución de Tiosulfato de Sodio, g/ml.

-

𝑮𝑵𝒂𝟐 𝑺𝟐 𝑶𝟑 : Gasto de solución de Tiosulfato de Sodio en la titulación, ml.

-

𝑾𝒎 : Peso de muestra a ensayar, g.

 Calculamos la ley de cobre en la muestra de mineral analizada, %Cu:

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%Cu = 0.002366 g/ml ∗

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100.00 ml ∗ 100 0.2500 g

%𝐶𝑢 = 0.946667 ∗ 100 %Cu = 94.67%

3.8.3. Normalidad de la solución de Na2S2O3 (N): #𝐸𝑞𝑢𝑖𝑣𝑁𝑎2 𝑆2 𝑂3 = #𝐸𝑞𝑢𝑖𝑣𝐶𝑢0

𝑽𝑵𝒂𝟐 𝑺𝟐 𝑶𝟑 ∗ 𝑵𝑵𝒂𝟐 𝑺𝟐 𝑶𝟑 =

𝑾𝑪𝒖𝟎 ∗𝜽 ̅ 𝑪𝒖 𝑴

Para el peso de metálico se toma el promedio, 0.0600g + 0.0700 g / 2 = 0.0650g Para el gasto de Na2S2O3 se toma el promedio, 25ml + 30ml / 2 = 27.5 ml ≈ 0.0275 L

0.0275 L ∗ NNa2 S2O3 =

0.0650 g ∗2 63.546 g/mol

NNa2 S2 O3 =

0.0650 g ∗2 63.546 g/mol ∗ 0.0275 L

NNa2 S2 O3 =

0.130 eq 1.747515 L

NNa2 S2 O3 = 0.07439 eq/L NNa2 S2 O3 = 0.07439 N 3.9.ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

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Cuadro N°2: Resultados de los cálculos realizados, de la práctica determinación de cobre en minerales por volumetría “método yodométrico con tiosulfato de sodio”. DESCRIPCION Masa de Na2S2O3, g Volumen de aforo de la solución Na2S2O3, ml Factor de la solución de Na2S2O3 para cobre, g/ml Normalidad de la solución de Na2S2O3, eq/L Masa de muestra de mineral para el análisis, g Gasto del titulante Na2S2O3 factorizado, ml Ley de cobre en la muestra de mineral, %Cu

RESULTADO 0.6205 g 100.00 ml 0.002367 g/ml 0.07439 N 0.2500 g 100.00 ml 94.67 %

Del cuadro N°2, el dato más significativo es el resultado de la ley de cobre en la muestra de mineral siendo este de 326.66 %Cu, que a nuestro criterio como químicos y conocedores de la materia este resultado es totalmente imposible encontrarlo, por ello vamos a realizar el siguiente análisis para determinar las posibles fuentes de error que nos condujeron a este resultado.  Al momento de adicionar el NH4OH al cobre metálico luego de disgregarla con HNO3, se observó una coloración azul intenso “formación del complejo cobre amoniacal”, por lo podemos afirmar que el cobre metálico es de 99.99% de pureza “patrón primario”.  Al momento de adicionar el NH4OH a la muestra de mineral luego de disgregarla con HNO3, se observó un precipitado de color pardo rojizo, el cual este no indica que hubo presencia de fierro, por lo podemos estimar que el mineral contiene en su mayoría Chalcopirita “CuFeS2 – 34.63 %Cu”, aunque no se descarta que pudiese haber presencias menores de Calcocita “Cu2S – 79.85 %Cu”, cuprita “Cu2O – 88.82 %Cu”, pirita “FeS2” y contaminantes como el arsénico y el antimonio en forma de sulfuros asociados al mineral; por ende hay presencia de interferentes Fe, As, Sb en la muestra para volumetría del cobre.  Siendo la cuprita el mineral que contiene más alto la presencia de cobre asociado a su estructura molecular con un 88.82 %Cu, entonces es a partir de ello que podemos afirmar que con una ley de 326.66 %Cu reportado, hemos caído en un “error significativo” de un 268% de error de análisis de cobre a nuestro mineral comparándolo con la cuprita y de un 843% de error de análisis de cobre a nuestro mineral comparándolo con la Chalcopirita. ELABORADO POR: Equipo de Trabajo Nº2

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 Referente a los interferentes Fe, As y Sb: Si bien es cierto se pudo haber controlado y aislado el As y el Sb al llevar la solución a pH 3 a 4 y mantenerlo con la solución tampón inofensivos, pero consiguiente a ello no se usó el NH4F para aislar el Fe y mantenerlo inofensivos, por ende todo el fierro consumió también al valorante “tiosulfato de sodio” ya que para nuestros cálculos el gasto de Na2S2O3 se le asigna netamente para el cobre.  Este error significativo de análisis tanto aleatorios como sistemáticos, se pudo haber debido a que en su mayoría no se utilizaron todos los reactivos y a proporción estequiométrica, ya que en la sección de reacciones químicas (3.7) se demuestra la importancia que cumple cada insumo químico utilizado en el método de ensayo “determinación de cobre en muestra de mineral por volumetría” por inexistencia en el almacén del laboratorio de TAQ, material volumétrico con falta de calibración, balanza analítica deficiente/descalibrada, reactivos químicos con veracidad adulterada, falta de técnica “sesgo del analista” no logrando evitar por completo controlar la interferencia de Fe, As y Sb durante el ensayo químico, en pocas palabras “no se cumplió con lo estipulado en el procedimiento” para el respectivo análisis.

IV.

CONCLUSIONES

4.1.Una de las técnicas más eficaces para la determinación de Cu es la titulación por yodometría. 4.2.Mediante el análisis cuantitativo de cobre, se pudo demostrar que la muestra de mineral escogido contiene cobre. 4.3.En el ámbito laboral minero, la determinación de cobre es muy importante y nos permitirá elegir el método más favorable y establecer la ley del mineral, con lo cual sabremos si la explotación de una mena resulta rentable y para el control diario del proceso de recuperación del cobre (flotación, lixiviación) en planta concentradora.

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RECOMENDACIONES

Como medidas de control y acciones correctivas generales se recomienda:

5.1. Cumplir con lo estipulado en el procedimiento de trabajo. 5.2.Concentración en las actividades y aplicar las buenas prácticas de laboratorio (BPL). VI.

BIBLIOGRAFIA 

Análisis Químico Cuantitativo “Voguel Arthur – Editorial Kapeluz – Argentina.



PA-LQ-017 Determinación de Cobre en Concentrado de Cobre por Volumetría; Johann Albert Arroyo Rojas / Glencore Mining – Unidad Minera Quenuales 2017.

VII.

ANEXOS

Anexo A: Hoja de reporte

TECNOLOGÍA DE ANÁLISIS QUIMICO INFORME DE ANALISIS

Grupo de Trabajo N° 2 Ing. Robert Aquije Pasache

DE: PARA:

Reportado por:

N° 01

N° 0001

Código TAQ-IV 00001

Johann Arroyo Rojas – Estudiante de TAQ-IV

REFERENCIA Concentrado de Cobre

FECHA DE Zn ANALISIS % 04/10/2017 94.67

Ica 09 de Noviembre del 2017 ELABORADO POR: Equipo de Trabajo Nº2

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