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PRÁCTICA No 7. OBTENCION DE ACIDO CLORHIDRICO.

PEDRO VIDAL GONZALEZ

QUIMICA

OBETIVOS DE LA PRÁCTICA. Objetivo general: Obtener ácido clorhídrico a escala de laboratorio y conocer su importancia. Objetivos específicos: 1) Afianzar el método usado para la obtención de ácido clorhídrico y conocer otros métodos que puedes usarse. 2) Manejar adecuadamente los materiales y equipos necesarios para la obtención de dicho acido.

FUNDAMENTOS TEORICOS. El ácido clorhídrico es un líquido incoloro que humea al aire y posee un olor punzante. Puede presentar una tonalidad amarillenta por contener trazas de cloro, hierro o materia orgánica. Es un ácido de alta estabilidad térmica y posee una amplia variedad de aplicaciones. Es obtenido mayormente por combinación y absorción en agua de cloro e hidrógeno gaseosos. A parte de su uso como reactivo, el ácido clorhídrico tiene numerosos usos, como por ejemplo, en la limpieza o tratamiento de metales, para tratar el cuero, y en la fabricación de numerosos y variados productos en la industria. Después del ácido sulfúrico, es el ácido de mayor importancia a escala industrial. Su estudio proporciona el conocimiento adquirido por el hombre desde que la química se encontraba en manos de la alquimia en la edad media hasta nuestros días. Propiedades: Es un gas incoloro de olor picante, corrosivo, fumante al aire a consecuencia de su avidez por el agua y formación de un hidrato. Su disolución saturada a 0ºC tiene una concentración de 37% y una densidad es de 1,19 g/cm3. Por el calor y las chispas eléctricas se disocia. Es muy soluble en el agua y al disolverse desprende gran cantidad de calor. El ácido clorhídrico posee las propiedades químicas características del ácido. Estas propiedades se deben a la presencia de los átomos de hidrógeno en la molécula del ácido. Los dos métodos más usados e importantes para la obtención de HCl son: 1) Por combinación directa de hidrógeno y cloro. 2) Por acción del ácido sulfúrico concentrado sobre el cloruro de sodio.

MATERIALES Y REACTIVOS. Materiales Embudo de separación de 250 ml

Reactivos Ácido sulfúrico concentrado

Balón con desprendimiento lateral

Cloruro de sodio

Manguera y tubo de vidrio

Amoniaco concentrado

Corchos

Sulfato ácido de sodio

2 pipetas de 5 ml o 10 ml

Agua destilada

1 Erlenmeyer de 250 ml

Cinta de magnesio

4 tubos de ensayo

Nitrato de potasio

Papel indicador

Carbonato de calcio, cobre o potasio

NORMAS DE SEGURIDAD. Ácido clorhídrico: Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares graves. Normas R y S: 1) R 37: Irrita las vías respiratorias. 2) S 45: En caso de incidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico. Ácido sulfúrico: Puede producir graves quemaduras en los ojos, la piel e irritar las mucosas. Normas R y S: 1) R 35: Provoca quemaduras graves. 2) S 30: No echar jamás agua a este producto. Nitrato de potasio: Contacto en los ojos puede ocasionar irritación, picazón o ardor, lagrimeo profundo, contacto prolongado con la piel puede ocasionar irritación, con ampollas dolorosas e hinchazón. Normas R y S: 1) R8: Peligro de fuego en contacto con materias combustibles. 2) S16: Conservar alejado de toda llama o fuente de chispas - No fumar.

ANALISIS DE RESULTADOS. El objetivo inicial era obtener ácido clorhídrico, esto se llevó a cabo haciendo reaccionar cinco gramos de cloruro de sodio con ácido sulfúrico, esta reacción produjo una serie de gases que seguidamente fueron depositados en un Erlenmeyer con agua y así obteniendo el ácido requerido. La reacción de este proceso es la siguiente: 2 NaCl+ H 2 SO 4 → 2 HCl + Na2 SO 4

Luego de haber obtenido el ácido clorhídrico, se procedió a realizar una serie de pruebas, las cuales se mostraran a continuación con sus respectivas reacciones: −

Prueba con NaHSO4 : Se tenía este compuesto en un tubo de ensayo y se le adiciono una pequeña cantidad del ácido producido, se pudo observar una especie de precipitado en las paredes del tubo, podemos afirmar que esto corresponde a la formación de cloruro de sodio. También se observó una corriente de algo como especie de un fluido con apariencia viscosa poco apreciable, deducimos que esto corresponde al ácido sulfúrico formado. La reacción correspondiente es: NaHSO4 + HCl → NaCl+ H 2 SO 4

−

Prueba con PbNO4 : Se tenía este compuesto en un tubo de ensayo y se le adiciono una pequeña cantidad del ácido producido, se pudo observar una formación de burbujas, seguido un color turbio con trazas naranja oscuro. La reacción correspondiente a este proceso es: NO ¿ Pb¿ ¿

−

Prueba con CaCO 3 : Se tenía este compuesto en un tubo de ensayo y se le adiciono una pequeña cantidad del ácido producido, se pudo observar la formación de un precipitado de tonalidad blanca, podemos deducir que esto corresponde a la formación de cloruro de calcio, esto se puede evidenciar en la siguiente reacción: CaCO 3 + HCl→ CaCl+ HCO 3

−

Prueba con KMnO 4 : Se tenía este compuesto en un tubo de ensayo y se le adiciono una pequeña cantidad del ácido producido, se pudo observar un cambio de color, paso de violeta a café, podemos deducir que ocurre una reacción de oxidación. La reacción correspondiente es:

2 KMn O 4 +2 HCl → 2 Mn O 2+ 2 KCl H 2

−

Prueba con Mg y N H 3 : Debido a que el tiempo otorgado para la práctica es muy corto, no fue posible realizar estas pruebas. Mediante la investigación en literatura relacionada, fue posible conocer los resultados que se debieron obtener al realizar dichas pruebas y sus respectivas reacciones: 1) El magnesio no reacciona con agua, pero si lo hace con el ácido clorhídrico , este puede desplazar el hidrogeno del ácido. La reacción es: +1

+2

0 0 M g(S) +2 H Cl (AC) → Mg Cl2 +H 2( g)

2) El amoniaco es fuertemente alcalino, en presencia de ácido clorhídrico que es un ácido fuerte, se forma el cloruro de amonio, así: NH 3 + HCl → NH 4 Cl

−

Otro de los procedimientos que no se pudo llevar a cabo por la razón anteriormente mencionada, fue la de realizar una titulación con el fin de conocer la concentración del ácido obtenido durante la práctica.

−

Por último, calcularemos el porcentaje de rendimiento de la reacción llevada a cabo durante la práctica, teniendo en cuenta que el volumen obtenido experimentalmente fue de 2,3 mL de HCl, así:

2 NaCl+ H 2 SO 4 → 2 HCl + Na2 SO 4 Partimos de 5g de cloruro de sodio: 5 gNaCl

2 mol HCl x 36,46 g/mol =2,9654 g HCl 2 mol NaCl x 58,44 g /mol

Como la densidad del HCl 37% es de 1,19 g/cm3: d=

m m 2,9654 =2,5 mL → v= = d 1,19 v

%R=

VE 2,3 x 100=92 % x 100= 2,5 VT

CUESTIONARIO. 1. ¿Qué ocurre cuando se acerca el gas al amoniaco? explique. Al tomar el ácido y agregarlo a la solución de amoniaco se pudo observar la formación de un gas de color blanco y olor penetrante. Cabe anotar que el amoniaco es

fuertemente alcalino y en presencia del ácido clorhídrico que es un ácido fuerte, se produce el cloruro de amonio. HCl +NH3 → NH4 Cl 2. ¿Cómo sabría usted qué volumen de HCl disolvió en el agua destilada donde recibió el gas? 3. ¿Qué es el agua regia? Es una solución altamente corrosiva y fumante, de color amarillo, formada por la mezcla de ácido nítrico concentrado y ácido clorhídrico concentrado en la proporción de una a tres partes en volumen. Fue llamada de esa forma porque puede disolver aquellos llamados metales regios, reales, o metales nobles. Es básicamente una solución ácida que suele utilizarse para remover o eliminar determinados elementos, especialmente metales nobles como oro (Au), platino (Pt) y paladio (Pd), entre otros; a partir de sustratos, en particular micro fabricaciones y compuestos microelectrónicas de laboratorio. Otros materiales, como el vidrio, también se pueden lavar con agua regia para eliminar compuestos orgánicos. 4. Consulte aplicaciones específicas del HCl. 1) El uso más conocido es el de desincrustante para eliminar residuos de caliza (carbonato cálcico: CaCO3). 2) La aplicación del ácido clorhídrico de alta calidad es en la regeneración de resinas de intercambio iónico. El intercambio catiónico suele utilizarse para eliminar cationes como Na+ y Ca2+ de disoluciones acuosas, produciendo agua desmineralizada. 3) Se utiliza en los procesos de hidrometalurgia para mejorar el coeficiente de separación de los minerales. Los procesos de galvanización en caliente pueden emplear HCl. 4) Se emplea en la industria química para producir una gran cantidad de productos clorados (Cloruro de metilo o etilo, cloruros de bencilo…). Los Cloruros metálicos (tales como los Cloruros de aluminio o Silicio) se producen con HCl. 5. Consulte el concepto de súper−acidez. No es una enfermedad en sí misma sino que define un alto contenido de ácido clorhídrico en el jugo gástrico. La causa es una producción exagerada por parte de determinadas células (las de revestimiento) de ácido clorhídrico en la mucosa gástrica. Esto puede estar provocado por diversos trastornos y comportamientos, como puede ser una alimentación poco saludable o fumar. 6. ¿Por qué el oro se disuelve en el agua regia?

Agua regia: ácido nítrico y ácido clorhídrico; existe una reacción muy lenta entre los iones nitrato y el oro, cuando los iones disponibles que reaccionan con el oro se terminan, la reacción no continúa, pero es casi nula esta reacción; lo mismo con los iones cloruro. Pero cuando ambos iones se combinan, la reacción se da progresivamente con los iones generándose un equilibrio dinámico, esto es, los iones nitrito reaccionan con el oro y a su vez con los de cloruro, permitiendo que cada vez haya más iones disponibles para la reacción, hasta que se termina el oro. 7. ¿Qué precauciones se deben tener para manipular esta sustancia? La utilización de agua regia debe realizarse con sumo cuidado puesto que es una solución: 1) Altamente corrosiva y Si entra en contacto con la piel puede dar lugar a terribles quemaduras. 2) También puede producir explosiones al entrar en contacto con compuestos orgánicos si no se maneja con las precauciones adecuadas. 3) Manipular con cuidado y controlando siempre su temperatura (puede alcanzar los 100° C con mucha facilidad). 4) Nunca almacenar en un recipiente cerrado.

CONCLUSIONES. Al finalizar esta práctica podemos afirmar que el objetivo principal, el cual era obtener ácido clorhídrico, fue cumplido en su totalidad. También se pudo comprobar la utilidad del método usado para la obtención del ácido. Luego de haber obtenido el ácido se realizaron una serie de pruebas, mediante las cuales se pudieron reafirmar conocimientos adquiridos en prácticas anteriores, como los potenciales redox. Generalizando, podemos concluir que la práctica fue de gran provecho para nuestra formación profesional, debido a que la obtención del ácido clorhídrico es muy importante, ya que es muy usado a nivel de laboratorio como a nivel industrial.

BIBLIOGRAFIA. –

CHANG, R. Química. 7a edición. Editorial Mc Graw Hill. México. 2002.

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SHRIVER, D., ATKINS, P., Química Inorgánica. Volumen 1. Editorial Reverté, S.A. Barcelona. 2002....