Cobre, plata, oro: el sueño del alquimista

Cobre, plata, oro: el sueño del alquimista
Conceptos
Durante siglos los alquimistas buscaron la piedra filosofal, que convertiría en oro todo aquello que tocara y
de la que se extraería un elixir de eterna juventud. La Física atómica del siglo XX demostró que ese sueño
es imposible. En este experimento se mostrará un viejo truco: una moneda de cobre se sumergirá en una
disolución y emergerá de ella como si fuera de plata. Tras calentar la moneda al fuego, se trasmutará en
dorada como el oro.
No se trata de plata ni de oro. La moneda se introduce en una disolución alcalina de polvo de zinc. El zinc
recubre la superficie debido a su peculiar relación con el cobre en la serie de potenciales de oxidaciónreducción. La cubierta de zinc da la apariencia plateada a la moneda.
Cuando se calienta la moneda, el zinc se alea con el cobre y se produce latón, que es dorado como el oro.
Casi el sueño del alquimista, y el truco de muchos embaucadores antiguos y modernos.
Reacciones
El polvo de zinc se disuelve en una disolución alcalina hecha con 20g de sosa y 80 g de agua (20% en peso
de sosa). El motivo es que el polvo de cinc suele estar pasivado por una capa de óxido que dificulta el paso
del zinc a la superficie de cobre. La sosa forma un cincato con el óxido, facilitando el tránsito del zinc a la
disolución y desde ella hasta la moneda.
ZnO + H2O + 2 NaOH
Na2[Zn(OH)4]
Materiales
1 Manta eléctrica o calentador (aquí se usa el de un agitador)
1 pinza
1 varilla de hierro
1 termómetro
1 cucharilla o espátula
1 vidrio de reloj
2 vaso de precipitados
1 probeta
1 varilla de vidrio para agitar
1 frasco lavador con agua destilada
1 evaporador para lavar la moneda con alcohol
1 cristalizador para lavar la moneda cuando salga de la disolución
1 pinzas
1 placa cerámica antitérmica
Productos utilizados y situaciones iniciales
Hidróxido de sodio, NaOH, 20g.
Zinc, Zn, 10g
Etanol, (CH3CH2OH) 10 ml
Ácido clorhídrico HCl (35%) 20 ml.
Advertencias de seguridad
El ácido clorhídrico es irritante y corrosivo y con gases irritantes, debe manejarse con cuidado sin tocar ni
oler. La sosa es irritante y corrosiva. Debe manejarse con cuidado, en la cantidad indicada. La disolución
de la sosa provocará calor. Manos y ojos deben estar protegidos. Si eres alérgico al zinc no toques la
moneda.
Residuos
Limpie la zona de trabajo. Filtre la disolución. La disolución de sosa debe neutralizarse con vinagre o un
ácido diluido antes de verterse al sumidero con agua abundante. El ácido clorhídrico debe diluirse y puede
servir para neutralizar la sosa cáustica, sique las instrucciones del profesor. El filtrado de zinc debe ir al
contender o de los metales pesados, que se debe eliminar siguiendo las normas vigentes.
El experimento
1) Pon en el vaso de precipitados 20 ml de HCl y con cuidado a través de la pared añade una moneda
de cobre de 1, 2 o 5 céntimos de euro, para eliminar el óxido de cobre que contenga la moneda,
cógela con las pinzas y añádela con cuidado en vaso de precipitados a la mitad de agua, luego
cógela y límpiala al grifo. A continuación sécala con papel.
2) Una vez seca añade la moneda en un vaso con 20 cm3 de alcohol para desengrasarla, después
sácala con las pinzas o cucharilla y sécala con papel ten cuidado en no tocarla con los dedos, ya
que, si no volverás a engrasarla.
3) Se prepara una disolución al 20 % en peso de sosa en agua, usando 20 g de sosa (en la imagen
están en el vaso de precipitados) y 80 ml de agua destilada que se vierten desde la probeta.
4) La sosa, al disolverse en agua, genera calor, que hace subir la temperatura aproximadamente a 40
ºC. Se añade el polvo de zinc, se activa el calentador, ten cuidado no lo pongas al máximo, si no
como te indica el profesor y no toques la placa, y se agita constantemente.
5) La temperatura debe subir a un valor entre 50 º C y 65 ºC (no debe dejarse hervir la disolución
alcalina). Cuando la temperatura se estabilice, la moneda, previamente lavada y desengrasada con
alcohol, se coloca en la disolución.
6) Al cabo de 5 minutos de agitación, la moneda se extrae con unas pinzas de la disolución.
7) La moneda ya está recubierta de zinc, y aparece plateada. Además habrá que limpiarla con el frasco
lavador o en la pila con el grifo abierto, porque tendrá polvo de zinc pegado en la superficie de
color plata
8) Sécala bien, ya que así el plateado se vuelve brillante.
9) Se coloca la moneda en la placa con las pinzas, teniendo cuidado en no tocarla, ya que está caliente
y te puedes quemar; la moneda se pasa por el fuego no muy intenso. Al cabo de unos instantes se
forma la aleación de latón y la moneda se vuelve dorada. No hay que calentarla demasiado, se corre
el riesgo de oxidar excesivamente la superficie de latón.
10) Coge la moneda con unas pinzas y ponla en una superficie para que se enfríe , no la trates de coger
con las manos, está a gran temperatura y te quemarás
11) Cuando este fría pasa un papel seco y guárdala y si no quieres que se vaya el latón rápidamente no
la pongas con otras monedas o en un lugar con humedad como las manos.
Actividades
1) Haz un informe con el desarrollo y las precauciones que tienes que tener, así como las dificultades
que has tenido.
2) Vea y analice el desarrollo del experimento. Describa lo que sucede usando la terminología
adecuada.
3) Explique el mecanismo por el que elimina la pasivación del cinc. Busque información sobre otras
pasivaciones importantes (la del aluminio, por ejemplo).
4) 4.1) Por qué la moneda toma un color plateado.
4.2) Por qué la moneda toma un color dorado.
4.3) Por qué la moneda debe limpiarse con ácido clorhídrico y lavarse con alcohol inicialmente.
5) ¿Qué es el Latón?
6) ¿Cuál es el soluto y el disolvente en el latón
7) ¿Qué otras aleaciones han sido importantes a lo largo de la historia?