Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
La distinta tendencia a oxidarse de los diferentes metales permite obtener un metal a partir de su óxido tratándolo con otro metal más oxidable.
El experimento
Se pesan 2 g de óxido de cobre(II) pulverizado y 1,8 g de zinc en polvo. Se mezclan lo más íntimamente posible y se colocan en un plato de cerámica o un crisol.
Se enciende un mechero Bunsen (o un pequeño soplete) y se acerca la llama a la mezcla. Esta se pondrá incandescente y comenzará a reaccionar.
Una vez finalizada la reacción y estando fríos los productos se observará un sólido blanquecino y otro marrón-rojiza. Sumergirlos en ácido clorhídrico y solo quedará el segundo sólido.
Explicación
El zinc es menos noble que el cobre; con ello se quiere dar a entender que en condiciones estándares aquel es más fácilmente oxidable que este. Por lo tanto, si se ponen en contacto zinc metálico y óxido de cobre, el Cu(II) del óxido tenderá a “robar” electrones al Zn para reducirse a Cu:
CuO + Zn ⟶ ZnO + Cu
El hecho de que la reacción transcurra en ese sentido y no en el otro lo explican los potenciales de reducción de ambos metales:
Cu2+(aq) + 2 e− ⟶ Cu(s) Eo = +0,34 V
Zn2+(aq) + 2 e− ⟶ Zn(s) Eo = –0,76 V
Los potenciales que se han dado se refieren a reacciones en disolución acuosa, pero es de suponer que no variarán mucho cuando la reacción se lleva a cabo en fase sólida, o al menos que el potencial de reducción del Cu seguirá siendo mucho mayor que el del Zn.
A la vista de los potenciales de reducción, la primera reacción escrita ocurrirá tal cual, es decir, como una reducción, pero la segunda transcurrirá en sentido contrario (y será una oxidación):
Cu2+ + 2 e− ⟶ Cu
Zn ⟶ Zn2+ + 2 e−
Para iniciar el proceso es necesario suministrar calor. Puede hacerse con un mechero Bunsen o con un soplete. Una vez iniciada la reacción se desprenderá muchísimo calor. Durante el transcurso de la misma será posible ver llamas de color verde debido al espectro de emisión del cobre.
Nada más terminar la reacción se observará la presencia de un sólido de color marrón rojizo que es cobre y además unas cenizas amarillentas que son de óxido de zinc. Pero cuando estos productos se enfríen el color amarillento pasará a blanco. Este es el conocido efecto termocrómico del óxido de zinc. A temperatura ambiente este compuesto es blanco, pero al calentarlo al aire se convierte en la especie no estequiométrica Zn1+xO por pérdida de un poco de oxígeno (a 800 °C, x = 0,00007). Al enfriare, vuelve a la forma blanca ZnO.
Una vez terminada la reacción, para aislar el cobre formado se puede añadir ácido clorhídrico a los productos. El cobre no será atacado, pero el óxido de zinc y el Zn reaccionaran así con el ácido:
ZnO + 2 HCl ⟶ ZnCl2 + H2O
Zn + 2 HCl ⟶ ZnCl2 + H2
Seguridad
En este experimento se utiliza un mechero Bunsen o un soplete, por lo que se debe tener precaución. Usar gafas y guantes de protección.
El óxido de cobre(II) es nocivo: provoca irritación en los ojos, la piel y las vías respiratorias. Además, es muy tóxico para organismos acuáticos, por lo que se deben tomar las medidas adecuadas de eliminación de residuos.
Bibliografía
- D. Fleming. Creating Copper. Education in Chemistry (Royal Society of Chemistry), 2016. https://eic.rsc.org/exhibition-chemistry/creating-copper/2500139.article.
- Reacting zinc and copper(II) oxide. Education (Royal Society of Chemistry / Nuffield Foundation). https://edu.rsc.org/experiments/reacting-zinc-and-copperii-oxide/723.article.
Imagen de cabecera: Royal Society of Chemistry en YouTube.
Este experimento pertenece al libro:
Denís Paredes Roibás, José M.ª Gavira Vallejo: 125 experimentos de química insólita para la Enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/125eqi/ .
