La química nos sorprende con su versatilidad y la variedad de sus aplicaciones y usos. Los procesos que permiten la transformación de la materia son objeto de amplio estudio y llaman la atención de profesionales de diversas áreas, el manejo de bases teóricas es fundamental para identificar los factores que propician esos cambios en la materia.
Pero más allá de la teoría, muchas veces es necesario lo tangible para lograr una mejor compresión de muchos fenómenos.
Ya, en uno de mis post anteriores titulado:
La electrodeposición una herramienta química para la protección de metales contra la corrosion.
Les hable de los conceptos teóricos y la utilización de las reacciones redox en la protección de metales, para complementar dicha información, en esta publicación les demostrare de forma experimental la aplicación de una reacción redox para la obtención de hidróxido cúprico y el galvanizado o electrodeposición del cobre en una placa de hierro.
Fundamentos del procedimiento experimental.
Como es bien sabido en una reacción redox ocurren dos procesos de forma simultánea, el de oxidación y el de reducción, los cuales se asocian a la trasferencia o flujo de electrones desde la sustancia que se oxida a la que se reduce, estos procesos pueden ser acelerados mediante la aplicación de electricidad y un medio adecuado para que se generen las reacciones.
En el procedimiento que acá se describe, se forzara la oxidación del cobre ante el hierro presente en una celda electroquímica mediante la aplicación de un voltaje continuo, la reacción se desarrollara en un medio acuoso alcalinizado con NaOH.
El cobre estará sometido a la carga positiva proveniente de la fuente de poder, actuando en consecuencia como el ánodo de la celda, esto producirá la liberación de sus cationes a la fase acuosa, parte de estos cationes serán atraídos por la carga eléctrica negativa proveniente del cátodo, que en este caso será el hierro y terminaran depositándose en la superficie de este metal. El resto de los cationes presentes en la fase acuosa reaccionan con los OH- aportados por el NaOH, produciendo hidróxido cúprico como se muestra en la siguiente reacción:
Y este compuesto posteriormente se extraerá de la solución acuosa mediante el secado por evaporación.
Reactivos, materiales y equipos a utilizar.
Agua destilada.
Solución concentrada de Hidróxido de sodio o Soda caustica.
Cobre de cable.
Una placa delgada de hierro.
Adaptador o regulador de voltaje (12,5Volt).
Un vaso de precipitado.
Una cápsula de porcelana.
Horno de secado.
Pinzas.
Dos click, teipe y un pedazo de anime.
Descripción del procedimiento.
Inicialmente se procedió a la preparación de la base para la colocación de los electrodos, la cual se elaboró con un pedazo de anime rectangular que se forro con teipe, se le realización dos orificios con una distancia aproximada de 3 cm de separación, por dentro de estos orificios se colocaron posteriormente los electrodos, paras los cuales se utilizó la placa delgada de hierro en el cátodo, y el ánodo de celda se fabricó con el cobre sacado del cable, el cual se enrollo para darle la forma deseada.
Se hace uso de los clicks para conectar los electrodos de cobre y hierro con los cables de carga positiva y negativa del regulador de voltaje en forma respectiva.
Por otro lado, se procedió a llenar a la mitad el vaso de precipitado con el agua destilada y se le añadió una pequeña cantidad de la solución de soda caustica.
Se conectó el regulador de voltaje a la toma eléctrica y se sumergieron los electrodos en la solución alcalina previamente preparada, de forma inmediata se observó un burbujeo en ambos electrodos, lo cual indico el inició de la reacción.
En la medida en que fue transcurriendo el tiempo se observó como la solución acuosa se tornó a una coloración azulada, indicativo de la presencia de los cationes de cobre.
Después de una hora de reacción, se observó que había ocurrido la deposición del cobre a lo largo de toda la superficie de la placa de hierro, a pesar de que la solución ya se tornaba azul la intensidad de esta coloración indicaba que aún no se babia llegado a un punto de saturación en cuanto a la concentración de Cu+2.
Se dejó reaccionar por 4 horas más, para asegurar una mayor concentración de cationes de cobre en la solución, en este punto se desmonto el proceso y se transfirió la solución a una cápsula de porcelana.
Luego se lleva a un horno a 150°C por un lapso de 24 horas para garantizar la evaporación de toda el agua y de esta manera se obtuvo el hidróxido cúprico.
Consideraciones del procedimiento.
Una de las cosas que debo dejar claras es que este procedimiento se realiza a manera demostrativa, con el mismo no se asegura la pureza del hidróxido cúprico obtenido, debido a que no se garantiza la reacción de la totalidad de hidróxido de sodio, por lo que que pudieran haber trazas de este en el producto final. Para optimizar la eficiencia del proceso es necesario que se tomen en cuenta muchos factores que afectan la naturaleza del mismo, como el voltaje suministrado para generar la reacción, la concentración del hidróxido de sodio y la aplicación de un procedimiento más adecuado para la eliminación de las posibles impurezas.
Espero que esta publicación les haya sido útil, estoy a su disposición para responder dudas y comentarios.
¡Saludos cordiales!
@joseleogon
Referencias:
González, Jose L. (2018) La electrodeposición una herramienta química para la protección de metales contra la corrosion. Disponible en el siguiente ENLACE
BOT-Superzerocool (2018) Hidróxido de cobre (II). Disponible en el siguiente ENLACE
Fullquímica (2011) Reacciones Redox. Disponible en el siguiente ENLACE
Begonas (2017) Reacción redox sulfato de cobre y hierro. Disponible en el siguiente ENLACE
