Reacciones redox en medio acuoso: o cómo no es oro todo lo que reluce

Objetivo

La práctica consiste en cubrir de una película de zinc una moneda de cinco céntimos (moneda plateada) y su posterior transformación en una moneda dorada.

Antecedentes

Las monedas de 5 céntimos de euro son de acero recubierto de cobre. Tienen un diámetro de 21,25 mm, un grosor de 1,67 mm y un peso de 3,92 gramos y presentan un borde liso.

Primera parte: obtención de una moneda de «plata«

El proceso de conversión de una superficie de cobre en un recubrimiento plateado con zincato de sodio es conocido como electrodeposición de zinc. Este proceso es utilizado en una variedad de aplicaciones, como la producción de monedas, electrónica y joyería.

La electrodeposición de zinc implica sumergir la pieza de cobre en una solución de zincato de sodio y aplicar una corriente eléctrica. El zinc se deposita en la superficie del cobre, formando un recubrimiento plateado.

La corriente eléctrica se aplica a través de electrodos sumergidos en la solución. El cobre se conecta al electrodo negativo (cátodo) y el zinc al electrodo positivo (ánodo). Durante el proceso, el zinc se disuelve en la solución y se deposita en la superficie del cobre, formando un recubrimiento plateado.

El tiempo de electrodeposición varía dependiendo del grosor deseado del recubrimiento plateado. Un tiempo más largo dará lugar a un recubrimiento más grueso.

La electrodeposición de zinc es un proceso eficaz para convertir una superficie de cobre en un recubrimiento plateado. El proceso es fácil de llevar a cabo y permite obtener recubrimientos de alta calidad y durabilidad.

Alternativamente, se puede obtener similar resultado sin utilizar corriente eléctrica, y solamente sumergir la moneda de cobre en la disolución de zincato de sodio caliente.

Segunda parte: obtención de una moneda de «oro«

El proceso de calentar una superficie de zinc y cobre para convertirla en latón se conoce como soldadura de aleaciones. El latón es una aleación de cobre y zinc, que se caracteriza por su color dorado y su alta resistencia a la corrosión.

A medida que la moneda alcanza aproximadamente 900 grados Celsius, el zinc y el cobre se fusionan para formar una aleación de latón.

Para obtener un latón de alta calidad, es importante asegurar que la proporción de zinc y cobre sea la adecuada, la proporción típica es de 60% de cobre y 40% de zinc.

Una vez finalizado el proceso de soldadura, el latón resultante es resistente a la corrosión, tiene un color dorado y es ideal para una variedad de aplicaciones, como la producción de joyería, válvulas y tuberías.

El proceso es relativamente sencillo y permite obtener una aleación de alta calidad y resistencia a la corrosión.

Procedimiento experimental

Primera parte: obtención de una moneda de «plata«

  1. Disolver 24 g de hidróxido sódico (NaOH) en 100 cm3 de agua desionizada en un recipiente de 250 cm3
  2. Se agita la mezcla continuamente hasta el punto de ebullición en una placa calefactora con mucha precaución, ya que la disolución es corrosiva.
  3. Añadir cuidadosamente 5 g de polvo de zinc. La solución se evaporará parcialmente mientras el zinc se disuelve, formando zincato de sodio (Na2ZnO2) y desprendiendo hidrógeno (H2).
  4. Limpiar una moneda de cobre con un disolvente orgánico y lana de acero hasta que esté brillante, para eliminar cualquier suciedad o óxido antes de sumergirla en la disolución.
  5. Colocar con cuidado la moneda limpia en la disolución caliente que contiene zincato de sodio (Na2ZnO2) y polvo de zinc.
  6. La moneda debe hacer contacto con el zinc en polvo en el fondo de la disolución. Si es necesario, use una varilla de vidrio para que esto sea así.
  7. Dejar la moneda hasta que esté cubierta con una capa brillante de zinc. Esto tomará cerca de 2-3 minutos. El recubrimiento plateado resultante es resistente a la corrosión y tiene un aspecto atractivo.
  8. Dejar la moneda demasiado tiempo puede causar que grumos de zinc puedan adherirse a ella.
  9. Una vez finalizado el proceso, retirar la moneda de color plateado con unas pinzas y enjuagar con agua corriente del grifo para eliminar cualquier residuo de hidróxido de sodio (NaOH), o zincato de sodio (Na2ZnO2).

Segunda parte: obtención de una moneda de «oro«

  1. Con la ayuda de pinzas sostener la moneda plateada en la parte superior de una llama mechero bunsen de gas durante unos segundos hasta que la superficie se convierte en moneda dorada (falso «oro»), girando la moneda de modo que ambos lados se calienten igualmente.
  2. Dejar que la moneda se enfríe

Reacciones químicas que tienen lugar

● Zn(s) + 2NaOH(aq) + 2​H2​O​ (l) Na​2​ [​ Zn(OH)​4​ ]​ (aq) + H​2​​ (g)

● Electrodo de zinc Zn(s) → Zn2​+ ​(aq) + 2e

●  Complejación de los iones zinc como [Zn(OH​)4​]2-

●  El revestimiento de zinc da la impresión de que la moneda ahora está recubierta de plata.

●  Al calentar la moneda en la llama se forma latón es una aleación de cobre que contiene entre 18 % y 40 % de zinc, que da la impresión de que se ha vuelto de oro.