Informe Deshidratacion de sulfato cuprico- Nota: 8,6 PDF

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Informe sobre práctica de deshidratacion del sulfato cúprico...

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IDENTIFICACIÓN Cátedra de Química General Práctica N° 2: “Deshidratación del Sulfato Cúprico” Fecha de realización: 20 de Marzo del 2019

OBJETIVOS La práctica tiene como objetivo general aplicar nociones de estequiometria de composición en la determinación experimental de la fórmula de un hidrato; y como objetivos específicos, primeramente ejecutar procedimiento gravimétrico en la obtención de una sal anhidra, y en segundo lugar ser capaces de relacionar unidades químicas comunes de cantidad de materia en la determinación de la fórmula de un hidrato.

INTRODUCCIÓN Existen muchas sales que, si bien parecen completamente secas, contienen grandes cantidades de agua, que la acción del calor seco logra evidenciar. Esta agua, necesaria para el estado cristalino de muchas sustancias, se llama “agua de cristalización” y las sales que presentan esta característica se llaman “sales hidratadas” o simplemente “hidratos. El pasaje de sal anhidra a sal hidratada, o el fenómeno inverso, en muchos casos se revela por un cambio de color. Muchos hidratos pierden agua a la temperatura ambiente y, con ello, su aspecto cristalino, opacificándose (“eflorescencia”). El hidrato es una sustancia que se ha combinado con una proporción definida de moléculas de agua. Las fórmulas de los hidratos se escriben con un punto centrado entre las moléculas de agua y el compuesto que ha sido hidratado; por ejemplo, CuSO4∙5H2O, sulfato de cobre (II) pentahidratado. Estos compuestos pueden perder su agua de hidratación por calefacción y se puede volver a formar por reacción de la sustancia anhidra con el agua. Esto demuestra que las fuerzas que mantienen unidas a las moléculas de agua en los hidratos, no son muy fuertes. Por lo general, las moléculas del agua de las cristalizaciones de sales hidratadas se encuentran unidas o enlazadas a los iones de sal anhidra, lo que les da un papel importante estructuralmente hablando. El número de moles de agua presentes por cada mol de sal, normalmente es constante cuando la sal se encuentra hidratada.En esta práctica se procederá a la determinación del número de moles de agua presentes por cada mol de sal anhidra.

MATERIALES     

Crisol con Tapa Trípode Mechero de Bunsen Pinza para crisol Triángulo de porcelana

 

Desecador Balanza analítica REACTIVOS

 

Sulfato Cúprico pentahidratado, SO 4 ∙ 5 H 2 O Agua destilada

PROCEDIMIENTO Prueba 1 Se lavó el crisol con un pedazo de virulana, hasta asegurar que estuviera limpio. Luego, se pesó el crisol sin la muestra, en donde se colocó 1,30 g de la sustancia (hidrato) en dicho crisol. Se calentó en el mechero con una pinza, durante dos minutos. Se observó crepitación y el rápido calcinamiento de la sustancia debido a la condición de temperatura elevada del mechero; la sustancia adquirió una coloración grisácea. Posteriormente, se llevó al desecador y una vez alcanzada la temperatura ambiente, se volvió a pesar. Tabla de Datos Masa del crisol vacío: 25,84 g Masa del crisol con hidrato: 27,14 g Masa del hidrato: 1,30 g Masa del crisol y sal anhidra: 26,74 g Masa de sal anhidra: 0,9 g

Prueba 2 Se cambió de crisol, debido a lo ocurrido en la prueba 1. Se añadió 1,02 g de hidrato en el crisol para después volver a pesarlo. Seguidamente, se procedió a calentar la sustancia con el crisol, suavemente sobre el mechero, la cual no mostró coloración blanca, debido a la intensidad del fuego del mechero que hizo que se volviera a calcinar parcialmente la muestra. Se dejó enfriar en un desecador, hasta que nuevamente adquiriera una temperatura ambiente para luego proceder a pesarla. Tabla de Datos Masa del crisol vacío: 39,36 g Masa del crisol con hidrato: 40,38 g Masa del hidrato: 1,02 g Masa del crisol y sal anhidra:40,04 g Masa de sal anhidra: 0,68 g

CÁLCULOS

Para hallar cuantos moles de agua tiene el sulfato cúprico hidratado se relacionó los valores de las masas obtenidas experimentalmente con la masa molecular del sulfato cúprico anhidro y la masa molecular del sulfato cúprico hidratado. La masa empírica o molecular del sulfato cúprico anhidro se obtuvo sumando los productos de la cantidad cada átomo en la molécula con su masa atómica. Este compuesto está formado por Cobre, Azufre y Oxígeno y sus masas atómicas son respectivamente 63,5 uma, 32 uma y 16 uma. Su fórmula molecular es CuSO4. Cu :1 ×63,5=63,5 uma S : 1×32 =32 uma O : 4 ×16=64 uma Masamolecular =64 +63,5 + 32=159,5 uma La fórmula molecular del sulfato cúprico hidratado difiere de la fórmula del anhidro en moléculas de agua y el objetivo de esta investigación es hallar cuantas moléculas posee. Su fórmula molecular es CuSO4∙ n H2O en donde n es el número de moles o cantidad de moléculas de agua. Entonces su masa sería similar a la de anhidro más la masa aportada por las moléculas de agua. Una molécula de agua posee 2 átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, cuyas masas son respectivamente 1 uma y 16 uma . Por el mismo procedimiento anterior se concluye que una molécula de agua tiene de masa 18 uma .

Entonces la masa del sulfato cúprico hidratado está dada por: Masade CuSO 4 ∙ n H 2O=159,5+n× 18 La medición de la masa del sulfato cúprico anhidro e hidratado se realizó dos veces, obteniendo los siguientes resultados: Masa de sulfato cúprico hidratado Masa del sulfato cúprico anhidro

Primera prueba 1,30 gramos 0,9 gramos

Segunda prueba 1,02 gramos 0,68 gramos

Para comparar las masas obtenidas, se quitó el porcentaje de cada una de las pruebas, con siguiente fórmula: masa del CuSO 4 =x 100 % × masa delCuSO 4 ∙ n H 2O

En la primera prueba la sal anhidra fue el 69,23% de la sal hidratada y en la segunda fue el 66,66%. Como esta relación de masas debe cumplirse también a escala molecular se tiene: 159,5 uma × 100 %=porcentaje x donde el porcentaje x es el obtenido 159,5 +n× 18 uma experimentalmente en cada una de las pruebas. Primera prueba 159,5 uma × 100 %=69,23 % 159,5 +n× 18 uma 15950uma %=( 69,23 ×159,5 +n × 69,23 × 18) uma % 15950=11042,185 +1246,14 n 15950−11042,185 =1246,14 n 4907,815 =n 1246,14 n=3,93≅ 4 molesde agua por mol é culade sulfato c ú pricoh idratado Segunda prueba 159,5 uma × 100 %=66,66 % 159,5 +n× 18 uma 15950uma %= ( 66,66 ×159,5+n× 66,66 × 18 ) uma% 15950=10632,27 +1199.88 n 15950−10632,27 =1199,88 n 5317,73 =n 1199,88 n=4,432≅ 4 moles de agua por mol é cula de sulfato c ú prico hidratado Por consulta bibliográfica se sabe que la cantidad de moles de agua por molécula de sulfato cúprico hidratado es de 5 moles. Para saber el rendimiento del experimento se halla el porcentaje de la n obtenida sobre la n real.

Primera prueba :

3,93 × 100 %=78,77 % 5

Segunda prueba :

4,432 ×100 %=88,88 % 5

CUESTIONARIO 1. Indicar por qué el crisol con sal anhidra se ha de pesar, tan pronto como se haya enfriado, y no antes ni después. El crisol no debe ser pesado antes de su enfriamiento total, ya que pesar materiales calientes no sólo da un peso diferente al material a temperatura ambiente, sino que además, puede descalibrar la balanza si es muy alta su temperatura. Y tampoco debe ser pesado mucho después del enfriamiento, ya que su peso se vería modificado por diversos factores ambientales como el polvo y la humedad. 2. ¿Concuerdan los resultados experimentales, exactamente con los de un hidrato definido? En caso contrario, ¿cuáles son algunos de los posibles errores cometidos durante la experiencia? No concuerdan exactamente, pero hay una aproximación considerable. Algunos posibles errores pudieron deberse a la alta temeratura a la que fue sometida la muestra, así como el tiempo de exposición a esta. Otro factor influyente pudo haber sido la humedad del ambiente, y el desgaste de los materiales utilizados en la experiencia. 3. Calcúlese el número de moles de sal anhidra y de agua que se obtienen Véase hoja de cálculos. 4. ¿Cuántos moles de agua estaban asociados con un mol de sal anhidra? Dependiendo de la sal que se trate, se pueden asociar a diferentes cantidades de moles de agua. En el caso del Sulfato Cúprico, son 5 moles de H2O. Lo que la vuelve una sal pentahidratada. Experimentalmente se obtuvo: 4 moles de agua por mol de CuSO4 5. Escríbase la fórmula empírica del hidrato. La masa empírica o molecular del sulfato cúprico anhidro se obtuvo sumando los productos de la cantidad cada átomo en la molécula con su masa atómica. Este compuesto está formado por Cobre, Azufre y Oxígeno y sus masas atómicas son respectivamente 63,5 uma, 32 uma y 16 uma. Su fórmula molecular es CuSO4. La fórmula molecular del sulfato cúprico hidratado difiere de la fórmula del anhidro en moléculas de agua. Teóricamente la formula molecular es CuSO4 . 5 H2O 6. En la práctica de laboratorio, para la obtención de la fórmula de un hidrato, una muestra de 15,01 g de sulfato de cobre (II) se calienta

hasta decoloración total, se deja enfriar en un desecador y se obtiene un residuo blanco de 9,6 g. ¿Cuál es la fórmula del hidrato?

7.

Una reacción química requiere sulfato de calcio anhidro puro, CaSO4. Sólo se dis-pone de un hidrato de sulfato de calcio, cuya unidad fórmula se desconoce, CaSO4∙nH2O. Si se ha calentado 67,5 g del hidrato, hasta eliminar toda el agua de hidratación y, como consecuencia, obtener una masa de anhidro puro igual a 53,4 g, (a) ¿Cuál es la fórmula del hidrato y cuál es el valor de su masa fórmula? (b) Su- ponga que se desea tener suficiente cantidad de este hidrato para suplir 95,5 g de CaSO4, ¿cuántos gramos del hidrato debería pesarse? Masa Fórmula (Sal)

Masa Fórmula (Agua)

Ca

40 u.m.a x 1

H

1 u.m.a x 2

S

32 u.m.a x 1

O

16 u.m.a x 1

O

16 u.m.a x 4 136 u.m.a

18 u.m.a

67,5 g CaSO4.nH2O -53,4 g CaSO4 14,1 g n H2O

67,5 g CaSO4 . n H2O 14,1 g n H2O X: 14,1 g n H2O . 100% 67,5 g CaSO4 . n H 2O

136 u.m.a + n 18 u.m.a

100%

n 18 u.m.a X: n 18 u.m.a. . 100% 136 u.m.a + n 18 u.m.a

X%

100% X% X: 20,75%

20,75%: n 18 u.m.a. . 100% 136 u.m.a + n 18 u.m.a

20,75% . (136 uma + n 18 uma) ¿ n 1800 uma%

¿ n 1800 uma%

2822 uma % ¿ 1800 n uma% - 373 n uma% 2

2822 uma % + 373 uma %n

n ¿ 1,97

n ≅

CONCLUSIÓN Teniendo en cuenta los objetivos previos a la práctica, se logró considerablemente la aplicación de nociones de estequiometrias, estableciendo relación entre la fórmula teórica y experimental. Los factores que influyeron mayormente en la inexactitud en los resultados de la práctica fueron los errores humanos, errores materiales y asimismo las condiciones del ambiente....