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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA CURSO BASICO

Obtención de Alumbres de Aluminio PRACTICA N°7

ESTUDIANTE.-

Limachi Poma David Marcelo

DOCENTE.-

Ing. Roberto Parra

CARRERA.-

Ing. Metalúrgica

MATERIA.-

Química inorgánica laboratorio

PREPARACION DELALUMBRE DE ALUMINIO 1. OBJETIVOS. Objetivo general  Obtener alumbre de aluminio potásico, de amonio y número de moles de hidratación. 

Objetivos específicos  Obtener el alumbre de aluminio  Obtener el alumbre de aluminio potásico  Explicar las condiciones en las q se forma una sal doble (NH4Al(SO4)2 12 H2O)  Describir las características más importantes del alumbre  Calcular el rendimiento del alumbre de amonio  Determinación de las moléculas de hidratación en el alumbre

2. FUNDAMENTO TEÓRICO: El alumbre potásico o alumbre de potasio (denominado también Alumbre napolitano) es una sal doble de aluminio y potasio hidratada (con 12 moléculas de agua) cuya fórmula es KAl(SO4) 2.12H2O, se trata de una sal cristalina muy soluble en agua de ligero sabor entre dulce y astringente. Esta sal se presenta en forma de cristal y corresponde a la categoría de alumbres, y es el más común de ellos. Fue caracterizado por primera vez en el año 1754 por Margrat. No existe producción industrial de este compuesto, y suele encontrarse en forma de mineral de origen volcánico y las trazas proceden de la acción de las solfataras (una combinación de ácidos sulfúricos y anhídridos sulfúricos) sobre las rocas que contienen sales alumínico potásicas. Se puede encontrar también algunas trazas en pizarras bituminosas, así como en yacimientos de hulla y de lignito. En España hay yacimientos de este mineral en Rodalquilar, Calanda, Ariño, Rubiana, Alloza, Mazarrón entre otros. En México hay yacimientos de este mineral en Santa Cruz de Juventino Rosas en el estado de Guanajuato. El alumbre es un mineral que se presenta en la naturaleza en forma de cristal. Se obtiene de una roca magmática, de origen volcánico, denominada traquita alunífera, que una vez procesada se convierte en alumbre potásico. Los depósitos minerales de alumbre se originan en distintas fases del largo proceso geológico que sufren las rocas volcánicas, procedentes de la masa en fusión existente en el interior de la tierra. Los cristales de alumbre puedan tener variaciones en apariencia, color o textura, aunque todos mantienen sus propiedades. No existe producción industrial de este compuesto, y suele encontrarse en forma de mineral de origen volcánico y las trazas proceden de la acción de las solfataras (una combinación de ácidos sulfúricos y anhídridos sulfúricos) sobre las rocas que contienen sales alumínico potásicas. Se puede encontrar también algunas trazas en pizarras bituminosas, así como en yacimientos de hulla y de lignito.  Propiedades.- El alumbre potásico o alumbre de potasio (denominado también Alumbre napolitano) es una sal doble de aluminio y potasio hidratada (con 12 moléculas de agua) cuya fórmula es KAl(SO4) 2.12 H2O, se trata de una sal cristalina muy soluble en agua de ligero sabor entre dulce y astringente. Esta sal se presenta en forma de cristal y corresponde a la categoría de alumbres, y es el más común de ellos. Fue caracterizado por primera vez en el año 1754 por Margra.  Raya: blanca  Brillo: Vítreo  Forma: botrioidal-reniforme  Tenacidad: frágil

 Exfoliación: imperfecta  Dureza: 3  Fractura: fibrosa  Sabor: Astringente  Óptica: poca birrefringencia Una característica remarcable de los alumbres es que son equimoleculares, porque por cada molécula de sulfato de aluminio hay una molécula de sulfato del otro metal; y cristalizan hidratados con 12 moléculas de agua en un sistema cúbico. es utilizado es las valoraciones argentometricas específicamente en el método de Volhard para la determinación de haluros como Cloruros. 





Tipos de Alumbres  Alumbre amónico  Alumbre de cromo  Alumbre férrico  Alumbre sódico  Alumbre de hierro y aluminio  Alumbre de cromo y potasio  El alumbre de potasio.- (Potassium alum) es una piedra enteramente natural. Se le llama también “sulfato de aluminio y potasio” o “sulfato doble de potasio y de aluminio hidratado”. El aluminio hidratado es una forma estable de aluminio que no se fija en la piel. Se elimina simplemente a través del fenómeno de la transpiración o en el momento de la ducha. En efecto, es químicamente inerte (en este estado no reacciona químicamente) . Por lo tanto, no se corre el riesgo de que se libere el aluminio (al contrario que los hidratos de cloruro de aluminio contenido en algunos desodorantes clásicos). Por otro lado, el aluminio bajo forma de hidróxido u óxido (alúmina) es el componente esencial de arcillas de todo tipo y no es en absoluto nocivo para el organismo. En resumen, la acción del alumbre de potasio es cutáneo exclusivamente, no pasa nada a la sangre. El alumbre de amonio.- (Ammonium alum), por su parte, se fabrica a base de sales de amonio, residuos de la industria química pesada asiática ( un subproducto del caprolactamo que procede de las industrias de fabricación del nylon principalmente), que son reaglomeradas antes de venderse bajo esta denominación. Se trata pues, de una piedra enteramente sintética y el aluminio que lo compone no se hidrata y puede fijarse en la piel. El paso a la sangre del aluminio es problemático (incluso por medio de las vacunas o la alimentación) ya que esta probado que estas moléculas se acumulan en el cerebro y este fenómeno sería, entre otras, una de las causas de la enfermedad de Alzheimer. Actualmente, hay que señalar que solamente el clorhidrato de aluminio se pone en entredicho por lo que se refiere a un posible paso transcutáneo". La piedra de alumbre es, principalmente, una gran antiséptica y astringente. De hecho, se la emplea como uno de los desodorantes naturales más efectivos que existen. Tiene la capacidad de cerrar poros y regular la sudoración, eliminando, a su vez, a las bacterias que podrían llegar a provocar olor. A su vez, la piedra de alumbre es cicatrizante. Puede emplearse, por ejemplo, después del rasurado, tanto en hombres como mujeres, para calmar los ardores y desinfectar el cutis.



Aplicaciones.- Es una sal astringente que se emplea para aclarar las aguas turbias colocándose en los filtros donde pasan las corrientes; sirve de mordiente en tintorería y de cáustico en medicina, curtido de pieles, endurecedor del yeso. Se emplea en la fabricación de papel y antitranspirantes. En medicina, en paciente urológicos que tienen recurrentes hemorragías de origen vesical, se puede usar alumbre, que provoca detención del sangrado, ya que produce cauterización de los vasos y a su vez fibrosis de la mucosa. Posee una acción bactericida y es empleado en algunas culturas como conservante, por ejemplo en Marruecos ponen unos cristales de Alumbre potásico dentro del recipiente donde guardan las semillas de P. harmala, y de esta forma evitan la contaminación por bacterias. En alimentación posee el código de conservante alimenticio: H 10068 y se suele emplear como aditivo para evitar la maduración de los plátanos. Se emplea en la industria de la fotografía para endurecer la gelatina de las películas a fin de proporcionar una protección adicional a la emulsión seca.

Ventajas del mineral de alumbre  Es un buen desodorante, cicatrizante, reafirmante y antiséptico  Tiene un efecto bactericida natural, sin antitranspirantes, por consiguiente, evita la aparición del olor corporal.  No obstruye los poros de la piel. Solo permanece en la piel sin perjudicar la respiración natural de nuestro cuerpo.  Posee propiedades astringentes, antiinflamatorias y antihemorrágicas por lo que se puede aplicar después de la depilación y afeitado.  No contiene alcohol ni perfume.  No contiene clorhidrato de aluminio ni circonio de aluminio.  No contiene derivados de petróleo, disolventes ni químicos peligrosos.  Indicado para pieles sensibles o con alergias.  Efectivo a lo largo del día.  Es de larga duración. Resulta económico.  No deja manchas ni en la piel ni en la ropa.  Es invisible en la piel.

o No es pegajoso. o No contamina.

3. MATERIALES Y REACTIVOS

REACTIVOS

1 2 3 4 5 6

REACTIVO Sulfato de potasio (K SO4) Sulfato de aluminio hidratado Alumio en polvo Hidróxido de sodio Acido sulfúrico Amoniaco

CARACTERÍSTICA Solido Sólido Solido Solido Concentrado Solución

MATERIALES ITEM 1 2 3 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

MATERIAL Vasos de precipitado Vasos de precipitado Piseta Vasos de precipitado Pipeta Matraz aforado Matraz aforado Espátula Cepillo Varilla Propipeta Matraz erlenmeyer Termómetro Embudo Embudo buchner Kitasato Papel filtro Hornilla Vidrio rejoj Pinza de 3 dedos

CARACTERÍSTICA 400 ml 100 ml Contenedor De Agua Destilada 1000 ml 10 mL 50 mL 25 ml Vidrio vidrio De plastico vidrio -

CANTIDAD 1 2 1 1 2 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

4. PROCEDIMIENTO

PARTE 1: Síntesis del alumbre AlK(SO4)*12H2O

INICIO

en vaso de 500 ml

disolverlo con 15 ml de agua y calentarlo

pesar 7.028 g de Al2(SO4)3*18H2O

filtrar la disol

en un embudo buchner

hervir 50 ml de H2O destilada

verit a un baño de hielo

retirar el papel filtro

en un matraz

pesar 1.838 g de K2SO4

esperar precipitado de aluminio

secarlo pesar

PARTE 2: Determinación de las moléculas de hidratación en el alumbre

durante 30 min

FIN

calntar con un soplete una capsula de porcelana

INICIO

pesar 3 g de alumbre

20 min

hasta q no se observe desprendimineto de agua

calentar la capsulasometerla a calor

anotar los fenomenos observados

determinar la perdida de peso

FIN

PARTE 3: Preparación del alumbre NH4AL(SO 4)2*12H2O

INICiO

en un vaso de 250 ml

colocar 1 gr de virutas de Al

vertir 25 ml de NaOH 10 %

hervir 15 a 20 min

filtrar el residuonegro

lavar precipitado

a la sol filtrada

añadir 40 ml de H2SO4 4N

disolver todo el oxido de alumino que quede

Añadir 20ml de NH4OH 2 M

filtrar

dejar reosar 1 dia

secar y pesar los cristales

5. DATOS CÁLCULOS Y RESULTADOS.-



cobrirlo con agua

PARTE 1: Síntesis del alumbre AlK(SO4)*12H2O

diluir con agua hasta al doble de su volumen

remover con la varilla

FIN

SO ¿ S O4 ¿2∗18 H 2 O + H 2 SO 4 ¿ K 2 SO 4 + Al2 ¿ SO ¿ S O 4 ¿2∗18 H 2 O ¿ K 2 SO 4 + Al2 ¿ SO ¿ ¿ 4 ¿3 ¿ SO ¿ ¿ 4 ¿3 ¿ SO ¿ ¿ 4 ¿3 ¿ SO ¿ ¿ ¿ ¿ 1mol Al2 ¿ SO ∗1mol K 2 SO 4 1.838 gr K 2 4 ∗¿ 174 gr K 2 SO 4 SO ¿ SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O ¿ SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O ¿ SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O ¿ ¿ ¿ 1 molgr Al2 ¿ ¿ 5.28 gr Al2 ¿

Masa teórica= 30.16 gr de alumbre

masaK

2

SO 4

=1.84 gr

SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O ¿ Al2 ¿ masa ¿ masacristal mas papel =1.837 gr masa papelfiltro =0.559 gr masacristal mas papel − masa papelfiltro =1.837 gr −0.559 gr =1.278 gr de alumbre Para el rendimiento

-



ℵ=

1.278 gr masaexperimetal ∗100 %= ∗100 % =4.24 % masa teorica 30.16 gr

Los cristales formados a partir de la síntesis tiene las mismas características que los cristales del alumbre de amonio, la diferencia más notable es que el proceso de cristalización fue mucha más rápida para el alumbre de potasio.

PARTE 2 Determinación de las moléculas de hidratación en el alumbre Antes del calentamiento

masacrisol =76.724 gr SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O ¿ crisol mas Al 2 ¿ masa ¿

SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O ¿ SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O ¿ ¿ Al2 ¿ masa ¿ Después del calentamiento

SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O ¿ crisol mas Al 2 ¿ masa ¿

SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O inicial ¿ SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O final ¿ ¿ crisol mas Al 2 ¿ masa¿ 0.624 gr H 2

O∗1 mol H 2 O =0.0346 moles H 2 O 18 gr H 2 O

Para poder calcular el porcentaje de error calculamos masa exp del agua hidratada:

SO ¿ ¿ 4 ¿3∗18 H 2 O ¿ Al2 ¿ masa ¿ 0.624 gr H 2

O∗1 mol H 2 O =0.0346 moles H 2 O 18 gr H 2 O

Error , %=( moles teoricos agua hidratada−moles exp.agua hidratada ) /molesteoricos agua hidratada∗100

Error %=



(

0.07−0.0346 0.07

) *100= 50.57%

PARTE 3: Preparación del alumbre NH4AL(SO 4)2*12H2O

Para:

NaOH

mlNaOH∗100 mlNaOH ∗10 mlNaOH 99 ml NaOH =2.53 ml NaOH 25 100mlNaOH Para:

H 2 SO 4

sol∗4 eq−gr H 2 SO 4 ∗1 mol H 2 SO 4 1000ml de sol ∗98 gr H 2 SO 4 2 eq−gr H 2 SO 4 ∗100 gr H 2 SO 4 1mol H 2 SO 4 =20.6 gr H 2 SO 4 100 ml 95 gr H 2 SO 4 20 gr H 2

nAl=¿

SO 4∗1ml H 2 SO 4 =11.2 ml H 2 SO 4 1.84 gr H 2 SO4

1.013 =0.0382mol Al g 27 mol

0.0382 mol

Al∗2 mol Alumbre =0.0382moles de alumbre 2 mol de Al

m alumbre =0.0382∗453

g =17.03046 g de Alumbre mol

Para el rendimiento:

%rendimiento=

8.1899 g ∗100=47.33 % 17.3046 g o Al2O3 + 3 H2SO4  Al2(SO4)3 + 3 H2O o 2Al + 2 H2O+2NaOH  2NaAlO2+ 3 H2 o 2 NH4OH + H2SO4  (NH4)2SO4 + 2 H2O

o Al2(SO4)3 + (NH4)2SO4 + 12 H2O  NH4Al(SO4)3·12H2O

6. OBSERVACIONES: -

Los cristales formados a partir de la síntesis tiene las mismas características que los cristales del alumbre de amonio, la diferencia más notable es que el proceso de cristalización fue mucha más rápida para el alumbre de potasio.

-

La solución de hidróxido de Sodio y oxido de aluminio es efervescente y desprende un olor amargo muy fuerte. Al calentar por 10-15 minutos la solución paso a una coloración negra.

-

Mediante la filtración obtuvimos una solución incolora.

-

Aun diluyendo con 200mL de agua el pH de la solución continuo con 13.

-

Se utilizó 60mL de ácido sulfúrico para poder neutralizarla.

-

Se dejó evaporar (50%) luego de incrementar 40mL de agua caliente a la solución.

-

Al día siguiente se obtuvo una notable precipitación de cristales medianos.

7. CONCLUSIONES. Se obtuvieron los alumbres de amonio y potasio mediante diferentes reacciones químicas y tratamientos.  Durante la parte dos se sintetizó alumbre con una velocidad más rápida que la parte 1. En la 2da parte al sintetizar el alumbre se evidencio que era un método más fácil debido a que se emplea un tiempo menor  Se pudo obtener el alumbre de aluminio

 Se obtuvo eficazmente los alumbres de amonio y de potasio, estos presentan forma de cristales y son incoloros, no son dañinos al contacto con la piel, es más, tienen un efecto desodorante.  El alumbre se forma únicamente en reacciones en caliente, si no se cumples esta condición no se forma la sal doble.  El óxido de aluminio debe estar totalmente disuelto en la solución de ácido sulfúrico para proceder a añadir hidróxido de amonio y así formar el alumbre.  La solución de ácido sulfúrico y oxido de aluminio es efervescente y desprende un gas de desagradable olor  Inicialmente el papel tornasol muestra un color azul debido a q la solución es básica por la presencia de hidróxido de sodio e hidróxido de amonio, para neutralizar añadimos ácido sulfúrico gota a gota hasta q el papel tornasol presente un tono rojizo (la solución será levemente acida)  Se obtuvieron varios cristales pequeños, que al momento de filtrar y secar se unieron para formar un solo cristal  Se obtuvo el alumbre de aluminio potásico

8. CUESTIONARIO.1) ¿Qué es el alumbre y que estructura presentan dichas sustancias? Se conoce como alumbre a un tipo de sulfato triple compuesto por el sulfato de un metal trivalente, como el aluminio, y otro de un metal monovalente. También se pueden crear dos soluciones: una solución saturada en caliente y una solución saturada en frío. Generalmente se refiere al alumbre potásico KAl(SO4)2·12H2O (o a su equivalente natural, la calinita).

2)

Explique y formule las reacciones químicas de identificación para los dos alumbres sintetizados en este laboratorio

El alumbre de aluminio y potasio pertenecen a una familia de sales dobles donde M puede ser cualquier catión incluyendo el NH4 y excluyendo el Li .estos compuestos solo tienen existencia en estado solido Alumbre de amonio: Al2O3 + 3 H2SO4  Al2(SO4)3 + 3 H2O

2 NH4OH + H2SO4  (NH4)2SO4 + 2 H2O Al2(SO4)3 + (NH4)2SO4 + 12 H2O  NH4Al(SO4)3·12H2O Alumbre de potasio: Al2(SO4)3 + K2SO4 + 12 H2O  NH4Al(SO4)3·12H2O

3) Cuando reacciono el aluminio con hidróxido de sodio queda un residuo negro , de que se trata? explique En poco tiempo se forma una reacción violeta provoca producción de gas. Una prueba de gas oxihidrogeno resulta positivo. Bajo circunstancias normales, el Aluminio no reacciona con el agua, debido a una capa protectora impermeable compuesta de Hidróxido de aluminio ya sea que se forme en segundos o que ya se encuentre en su lugar. Con la adición de hidróxido de sodio la formación de la capa protectora se previene. Con la producción de aluminatos el hidróxido de aluminio se disuelve, una capa de óxido de aluminio previamente formada por corrosión pasiva es disuelta por la adición de hidróxido de sodio. Por esta razón, la reacción toma lugar lentamente, esta reacción se utiliza en los limpia drenajes.

4) El alumbre Al y K hidratado a que temperaturas pierde sus moléculas de agua? Explique Pierde a 65 OC , es la temperatura a la cual secamos para que pierda las moléculas de agua , para que una vez seco se pueda obtener el alumbre

5) El alumbre de Al y NH4 HIDRATADO a que temperatura pierde sus moléculas de agua ?Explique A la temperatura de ebullición porque necesita calentar para poder precipitar

6) Porque razón se debe esperar 24 horas para lograr la cristalización de alumbre de Al y NH4 hidratado Se debe concentrar la disolución por evaporación y dejar secar hasta el dia siguiente para que que cristalize correctamente par después poder obtenerlos y pesarlos

7) Se podría lograr la deshidratación del alumbre usando un mechero Bursen? Por que se usa un soplete a GLP? El mechero bunsen es un instrumento utilizado en los laboratorios científicos para calentar esterilizar o proceder a la combustión de muetras o reactivos químicos asi que si se podría , el soplete glp es un dispositivo con el que generamos calor mediante las mezclas de ciertas de un gas combustible

8) Nuestro Pais tiene yacimientos de bauxita , investigue ubicaciones y reservas estimadas En Bolivia si hay yacimientos de bauxita , yacimientos de bauxita en Bolivia minerales no metálicos rocas industriales y gemas .las mayores se concentran en los departamentos occidentales Como Potosi(sur) , La Paz(oeste) Oruro(suroeste)

9) Explique ampliamente como obtener industrialmente el aluminio El método mundialmente usado en la producción de aluminio es el proceso hall- herault que permite separar físicamente el electrolito del metal pero existen alternativamente distintos procesos: - Proceso ALCOA : Se basa en la electrolisis del AlCl 3 en LiCl NaCl a 700 0C en cubas con electrodos de grafito no consumibles - Electrolisis de nitruro de aluminio: se nitrura la alúmina y se hace electrolisis - Electrolisis de sulfuro de aluminio : que menor consumo energético que el hall herault - Proceso ALCAN : reacción de cloruro de aluminio en fase vapor - Reducción directa de alumina : mediante carbo...