Reacción+del+nítrico+con+el+cobre





El objetivo de esta práctica es el estudio de la reacción entre el nítrico y el cobre, que forma ``vapores rutilantes´´ y de una reacción en equilibro que viene dada por la temperatura a la que esta sometida dichos vapores.

El ácido nítrico (HNO3) es un es un líquido viscoso, corrosivo y tóxico que puede ocasionar graves quemaduras en los seres vivos. Se utiliza para fabricar explosivos cómo la nitroglicerina y trinitrotolueno (TNT), así como fertilizantes como el nitrato de amonio. Tiene usos adicionales en metalurgia y en refinado, ya que reacciona con la mayoría de los metales y en la síntesis química. Cuando se mezcla con el ácido clorhídrico forma el agua regia, un raro reactivo capaz de disolver el oro y el platino. El ácido nítrico también es un componente de la lluvia ácida. El ácido nítrico puro es un líquido viscoso, incoloro e inodoro. A menudo, distintas impurezas lo colorean de amarillo-marrón. A temperatura ambiente libera humos rojos o amarillos. El ácido nítrico concentrado tiñe la piel humana de amarillo al contacto, debido a una reacción con lacisteina presente en la queratina de la piel. El ácido nítrico es un agente oxidante potente. sus reacciones con compuestos como los cianuros, carburos, y polvos metálicos pueden serexplosivas. Las reacciones del ácido nítrico con muchos compuestos orgánicos, como de la trementina, son violentas, la mezcla siendohipergólica (es decir, autoinflamable). Es un oxácido fuerte: en solución acuosa se disocia completamente en un ion nitrato NO3- y un protón hídrico. Las sales del ácido nítrico (que contienen el ion nitrato) se llaman nitratos.Cuando se junta con metales, estos forman por oxidación iones positivos, y el ácido nítrico se reduce a NO2, NO, N2O, N2, NH2OH ó NH4+. La acción del nítrico sobre los metales es diferente segun cambie su temperatura y la concentración del ácido. En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos, siendo el más común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1.Expuesto al aire, el color rojo salmón, inicial se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO).45 La coloración azul del Cu+2se debe a la formación del ion [Cu (OH2)6]+2.46Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico(carbonato cúprico) de color verde y venenoso.47 También pueden formarse pátinas de cardenillo, una mezcla venenosa de acetatos de cobre de color verdoso o azulado que se forma cuando los óxidos de cobre reaccionan con ácido acético,48 que es el responsable del sabor del vinagre y se produce en procesos de fermentación acética. Al emplear utensilios de cobre para la cocción de alimentos, deben tomarse precauciones para evitar intoxicaciones por cardenillo que, a pesar de su mal sabor, puede ser enmascarado con salsas y condimentos y ser ingerido.Los halógenos atacan con facilidad al cobre, especialmente en presencia de humedad. En seco, el cloro y el bromo no producen efecto y el flúor sólo le ataca a temperaturas superiores a 500 °C.45. Los ácidos oxácidos atacan al cobre, por lo cual se utilizan estos ácidos como decapantes (ácido sulfúrico) y abrillantadores (ácido nítrico). Elácido sulfúrico reacciona con el cobre formando un sulfuro, CuS (covelina) o Cu2S (calcocita) de color negro y agua. También pueden formarse sales de sulfato cúprico (antlerita) con colores de verde a azul verdoso. Estas sales son muy comunes en los ánodos de los acumuladores de plomo que se emplean en los automóviles. La mayoría de los metales son atacados por el ácido nítrico. Son excepciones el platino, el iridio, rodio, tántalo y oro. En dichas reacciones se pueden producir no solamente los óxidos del nitrógeno (I),(II) y (IV), sino también nitrógeno libre, hidroxilamina e incluso amoniaco; son reacciones redox características, pero con unos mecanismos bastante complejos. A pesar de que el cobre es un oligoelemento necesario para la vida, unos niveles altos de este elemento en el organismo pueden ser dañinos para la salud. La inhalación de niveles altos de cobre puede producir irritación de las vías respiratorias. La ingestión de niveles altos de cobre puede producir náuseas, vómitos y diarrea. Un exceso de cobre en la sangre puede dañar el hígado y los riñones, e incluso causar la muerte.Ingerir por vía oral una cantidad de 30 g de sulfato de cobre es potencialmente letal en los humanos. Para las actividades laborales en las que se elaboran y manipulan productos de cobre, es necesario utilizar medidas de protección colectiva que protejan a los trabajadores. El valor límite tolerado es de 0,2 mg/m³ para el humo y 1 mg/m³ para el polvo y la niebla. El cobre reacciona con oxidantes fuertes tales como cloratos, bromatos y yoduros, originando un peligro de explosión. Además puede ser necesario el uso deequipos de protección individual como guantes, gafas y mascarillas. Además, puede ser recomendable que los trabajadores se duchen y se cambien de ropa antes de volver a su casa cada día. Como trabajamos con acidos es conveniente tener a mano agua, ya que si nos salpica un poco hay que lavarse con agua abundante por que generalmente son corrosivos. Al tener una combinacion de NO+NO2, se forma un gas, llamado ``vapores rutilantes´´ que en caso de inhalación, produce mareo por lo que si se inhala el vapor se debe ir a un sitio bien ventilado. Para mayor seguridad usaremos bata, gafas y guantes.

Para esta práctica usamos los siguientes materiales: Un matraz erlenmeyer, 3 tapones, un embudo de decantación, un soprte con pinzas y nueces, un tubo de goma, dos tubos de ensayo, una pinza y los materiales químicos: Cobre (Cu) (2 gramos) y ácido nítrico (HNO3) (5ml). Además cojemos una jeringilla pra estudiar como influye la presión en los vapores.Cuando montamos todos los materiales obtenemos el siguiente esquema: Una vez montado el esquema, cojemos el ácido nítrico 18 M y lo echamos con mucho cuidado en el embudo de decantación. Nos aseguramos que esta bien cerrado. Antes de iniciar la práctica tenemos que saber que el ácido nítrico es un ácido inestable, que al calentarlo se forma una reacción oxidación-reducción. 4 HNO3 -- 4NO2 ^ + 2H2O + O2 ^ 4N + 4e -- 4N (reducción) 2O - 4e --- O2 (oxidación) El nitrógeno pasa de pentavalente en el óxido nítrico a tetravalente en el óxido de nitrógeno reduciéndose, y el oxígeno pasa de combinado a libre oxidándose. Esta descomposición la produce mas lentamente la luz por eso, el ácido nítrico debe guardarse en frascos esmerilados.Los vapores rutilantes se disuelven en el ácido comunicándole al mismo coloración Rojo Pardo. Es un ácido Monoprótico, por eso solo forma sales neutras:Nitratos. HNO3 -- [H ]+[NO3 ] El radical nitrato posee una sola valencia, es decir, monovalente. Al formar sales, hay tantos radicales nitratos como valencias posea el metal. NaNO3 Nitrato se Sodio Ca (NO3)2 Nitrato de Calcio Ba(NO3)2 Nitrato de Bario Al(NO3)3 Nitrato de Aluminio La acción del nítrico es diferente según como se encuentre: en estado diluido o concentrado.Cuando el nítrico esta concentrado actúa con el cobre así: En cambio cunado esta diluido se forma otra reacción diferente: Nosotros usamos el nitrico concentrado por lo que se nos formará oxido de nitrógeno (NO2) que en temperaturas bajas es incoloro y en temperaturas altas es color rojo pardo. En el erlenmeyer hay 2 gramos de cobre. Echamos 2 gramos de cobre para formas 0.4 L de NO2. Echamos 5 ml en el embudo de decantación y abrimos la llave de paso. Vemos que se forma un gas de color rojo anaranjado- pardo y en el fondo del matraz se forma un líquido azul. Mientra tanto, calentamos el agua en una olla y picamos hielo en un vaso de precipitados. La reacción que se ha llevado a cabo has sido, como hemos estudiado antes, la formación del nitrato de cobre y el oxido de nitrógeno con agua. El color rojo pardo viene dado por la acción redox del ácido nítrico. El cobre, al unirse con el ion nitrato, forma el nitrato de cobre y tiene el color azul característico de la parte inferior del matraz. Con el tubo de goma, rellenamos los dos tubos de ensayo con el vapor y luego cojemos con la jeringilla un poco de vapor y vemos como influye la pesión en el gas. Como vemos en las imagenes, a menor presion, el color del gas es mas nitido e intenso, por el que, en el caso contrario, es menos nítido y claro a mayor presión. Pero teóricamente esto es incorrecto. La explicación sería al revés; a menor presión hay menos NO2, por lo que seria rojizo y a mayor presión seria incoloro. Esto es debido a que la presión influye a favor del equilibrio que tenga menos moles.La influencia de estos factores se puede predecir cualitativamente por el principio de Le Chatelier. ``Si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los facotres que influyen en el mismo, el sistema evoluciona en el sentido en el que se contrarrestre dicha modificación´´.([|Principio de Le Chatelier]) Una vez hicimos esto, el agua ya estaba hirviendo e introducimos con unas pinzas el tubo de ensayo en el agua. Observamos que al calentarlo obtiene un color mas itenso y nítido que al principio (Temperatura ambiente). Ahora cojemos el otro tubo y lo introducimos en el vaso de precipitados que tenia el hielo picado. Al principio no cambia de color pero al final observamos la incoloración. Una vez hecho esto, podemos acercar los dos tubos y ver su diferencia de coloración. Los dejamos reposar para que no se rompa el cristal al tener un cambio brusco de temperatura. Con estos datos sacamos la conclusion de que a menor temperatura el gas se vuelve incoloro y a mayor temperatura se vuevle color pardo rojizo, por lo que podemos sacar de la ecuación general, otra general para el dioxido de nitrogeno en función de la temperatura.



Esto es debido a un proceso exotermico que hace que las moleculas se asocien en función del frio y se disasocien con la presencia del calor. La gráfica general de la reacción quedaría:

Esta práctica es una de las pocas que hay en las que se formen ``vapores rutilantes´´, pero hay otra forma de realizarla: [|Reaccion del acido nitrico] La diferencia son los materiales y sustancias utilizadas. Por lo demás es la misma forma de estudiar la formación de ``vapores rutilantes´´

[|Ácido nítrico] [|Cobre] [|Práctica con otros materiales] [|añadido de la reaccion (portugues)]