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2021UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSESCUELA DE ESTUDIOS GENERALESÁREA DE INGENIERÍALaboratorio N° 4Grupo 3Integrantes Huamán Ruiz, Rodrigo Daniel Mujica Carranza, Luis Alejandro Paredes Ramos, Carolayn Dayanna Remon Chavarria, Luis Angelo Salazar Bravo, Luis Gerardo Zamora Asenjo, Roly Willa...

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS ESCUELA DE ESTUDIOS GENERALES ÁREA DE INGENIERÍA

Laboratorio N° 4 Grupo 3 Integrantes -

Huamán Ruiz, Rodrigo Daniel Mujica Carranza, Luis Alejandro Paredes Ramos, Carolayn Dayanna Remon Chavarria, Luis Angelo Salazar Bravo, Luis Gerardo Zamora Asenjo, Roly Willans

2021

PRÁCTICA Nº 4 ESTEQUIOMETRÍA 1.- OBJETIVOS: Determinar el número de moles de agua en la fórmula de una muestra de CuSO4. X H2O. 2.TRABAJO PREVIO Deberá ser presentado hasta un día antes de la sesión de práctica por la plataforma Classroom. 2.1 Defina los siguientes términos, explique características y de dos ejemplos para cada caso: (a) Sales, tipos de sales; (b) Sal hidratada y sal anhidra ejemplo de cada una; (c) ¿A qué se denomina agua de cristalización y cómo se puede calcular?

a) Sales: Se denomina sales a compuestos químicos fruto de un enlace iónico entre partículas químicas con carga positiva (cationes) y otras con carga negativa (aniones). Son el resultado típico de la reacción química entre un ácido y una base, también conocida como neutralización. La más conocida de todas quizás sea el cloruro de sodio (NaCl), que es la sal común o sal de mesa, empleada en la cocina. Las propiedades de las sales pueden ser muy variadas, dependiendo de su composición. Se tratan de compuestos cristalinos, con estructura iónica y son solubles en agua. ● Sales básicas o hidroxisales. Compuestas por dos aniones y un catión. ● Sales ácidas o sódicas. Se componen de dos cationes y un anión. ● Sales neutras. Producto de la neutralización total de un ácido y una base, carecen de iones H+ y OH- debido a su carácter neutro. ● Sales mixtas. Compuestas por dos cationes o dos aniones distintos, que presentan iones diferentes a H+ y OH-. ● Sales hidratadas. Sales en cuya composición cristalina aparecen moléculas de agua.

b) Sal Hidratada: Llamada hidrato y es una combinación de un compuesto y agua, una red cúbica (cristal), en cuyo interior se encuentra una molécula de agua. Ésta es liberada cuando el hidrato es sometido a alta temperatura, la red se rompe y deja escapar la molécula de agua produciendo: ● CuSO4 XH2O ● CaCl2 XH2O

c) Sal Anhidra: Las sales anhidras son compuestos que no tienen moléculas de agua unidas a las moléculas de sal. Se usa este término cuando el agua de cristalización se elimina de las sales hidratadas. Por lo tanto, el término anhidro se refiere a una sal seca. d) ¿A qué se denomina agua de cristalización y cómo se puede calcular? El agua de cristalización es el agua que se encuentra dentro de las redes de los cristales pero que no se halla unida de manera covalente a ninguna molécula o ion. Es un término arcaico que precede a la química inorgánica estructural moderna. El contenido de agua de la mayoría de los compuestos se puede determinar conociendo su fórmula. Se puede determinar una muestra desconocida mediante análisis termogravimétrico (TGA) en el que la muestra se calienta fuertemente y el peso exacto de una muestra se representa frente a la temperatura. La cantidad de agua expulsada se divide luego por la masa molar de agua para obtener el número de moléculas de agua unidas a la sal. CUESTIONARIO: 1.Si se calienta 11,75 g de un hidrato de cloruro de cobalto II, quedan 9,25 g de cloruro de cobalto anhidro. ¿Cuáles son la fórmula y el nombre del hidrato? Empezamos restando la masa del compuesto anhidrido al compuesto hidratado para determinar la masa del 𝐻2 𝑂perdida. 11,75 − 9,25 = 2,50𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 Calculamos el número de moles de 𝐻2 𝑂y 𝐶𝑜𝐶𝑙2 : 9,25𝑔 𝐶𝑜𝐶𝑙2

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑜𝐶𝑙2 = 0,07124 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐶𝑜𝐶𝑙2 129,84𝑔 𝐶𝑜𝐶𝑙2

2,50 𝑔 𝐻2 𝑂

1 𝑚𝑜𝑙 𝐻2 𝑂 = 0,13873 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻2 𝑂 18.02 𝑔 𝐻2 𝑂

Ahora, determinamos el coeficiente del agua. 𝑥 = 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻2 𝑂

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻2 𝑂 0,13873 = =2 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝐶𝑙2 0,07124

Fórmula del compuesto: 𝐶𝑜𝐶𝑙2 . 2𝐻2 𝑂 Nombre del compuesto: Cloruro de Cobalto (II) dihidratado.

2. ¿Cuáles son la fórmula y el nombre de un hidrato formado por 85?3% de cloruro de bario y 14.7% de agua? -Comenzamos con la suposición de que tenemos 100 g del compuesto. 100-85.3=14.7g de agua perdida -Calculamos el número de moles de h2O y CoCl2 9.25g CoCl2

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑜𝐶𝑙2 129.84 𝑔 𝐶𝑜𝐶𝑙2 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑂

2.50g H2O

18.02 𝑑𝑒 𝐻2𝑂

= 0.071 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝐶𝑙2 = 0815 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻2𝑂

-Determinemos el coeficiente del agua 𝑥=

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 0.81 = = 2, . .. 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐵𝑎𝐶𝑙2 0.40

-Fórmula de compuesto: BaCl2 2H2O -Nombre del compuesto Cloruro de bario dihidratado

3. Una muestra de 1,628 g de yoduro de magnesio hidratado se calientan hasta que se libera todo el H2O y la masa se reduce a 1.072 g. ¿Cuál es la fórmula del hidrato? Empezamos restando la masa del compuesto anhidro al compuesto hidratado para determinar la masa del 𝐻2 𝑂 perdida. 1.628-1.072=0.556g de agua perdida ● Calculamos el número de moles de 𝐻2 𝑂 y 𝑀𝑔𝑙2 : 1.072𝑔 𝑀𝑔𝑙2

1𝑚𝑜𝑙 𝑀𝑔𝑙2 = 0,00385 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑀𝑔𝑙2 278,1𝑔 𝑀𝑔𝑙2

0,556𝑔 𝐻2 𝑂

1𝑚𝑜𝑙 𝐻2 𝑂 = 0,03085 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻2 𝑂 18,02𝑔 𝐻2 𝑂

● Determinamos el coeficiente del agua 𝑥=

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻2 𝑂 0,03085 = =8 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑀𝑔𝑙2 0,00385

● Fórmula del compuesto: 𝑀𝑔𝑙2 . 8𝐻2 𝑂 ● Nombre del compuesto: Yoduro de magnesio octahidratado

4. Mencione 3 ejemplos de Hidratos y su aplicación industrial. Un hidrato es un compuesto con un número específico de moléculas de agua enlazadas a sus átomos. Estas moléculas de H 2 0 se adhieren a los iones cuando los sólidos se forman. Cuando se calientan las moléculas de H 2 0 se eliminan y se llaman anhidros. La forma general de los hidratos se puede expresar de la siguiente manera: Oxisal*nH2O Ejemplo: MgSO4*7H2O Sal*nH2O Ejemplo: SrCl2*6H2O ❖ Ejemplos: ➢ Sulfato magnésico heptahidratado (FeCl3 · 6H 2 O): Fertilizante sólido cristalino que contiene 16% de Magnesio y 13% de Azufre, haciéndolo una excelente opción para proveer al cultivo del Magnesio necesario. ➢ Sulfato de Cobre Pentahidratado (CuSO 4 · 5H 2 O): Es un sólido cristalino granulado de color azul que se utiliza como fungicida, alguicida, complemento en alimentos para animales y como fertilizante. Se emplea como micronutriente en alimentos para cerdos, bovinos, aves y también como componente de los fertilizantes para suelos con deficiencia de cobre, también es usado en tratamientos de aguas como alguicida. ➢ Sulfato de Calcio Dihidratado (CaSO 4 . 2H 2 O): El sulfato de calcio es más conocido como yeso. Este mineral, cocido a altas temperaturas permite hacer el yeso que se usa en la construcción para hacer escayola y similares. Pero en su estado natural, el sulfato de calcio disuelto en agua tiene como efecto el endurecimiento de esta, es decir que se incrementa su contenido en minerales, en concreto calcio. Este efecto tiene una gran utilidad cuando vamos a elaborar cerveza.

5. ¿La propiedades del Hidrato son idénticas a la de la sustancia anhidrida? Hidratado y anhidro son términos que se usan en la química para describir las sustancias que contienen agua y que están desprovistas de agua, respectivamente. Hidratos ● Formas de red cristalina ● Los hidratos son compuestos que presentan moléculas de agua en su estructura Ejemplos: Sulfato Ferroso (𝐹𝑒𝑆𝑂4 . 7𝐻2 𝑂) , Sulfato de Calcio (𝐶𝑎𝑆𝑂4 . 2𝐻2 𝑂) Anhidro ● No presentan moléculas de agua ● Sucede por la eliminación del agua por medio de un proceso de cristalización (exposición a altas temperaturas, con un posterior filtrado) Ejemplos: Cloruro de Cromo (III) (𝐶𝑟𝐶𝑙3 ) , Cloruro de Calcio (𝐶𝑎𝐶𝑙2 ) Propiedades: ★ Por ejemplo, el sulfato de cobre pentahidratado CuSO4.5H2O es azul, mientras que la correspondiente sal anhidra CuSO4 es blanco. ★ Hay diferencias en la densidad, solubilidad y sobre todo la pureza del compuesto ya que el hidrato contiene agua y el anhidro no la contiene. ★ Otras propiedades que difieren: solubilidad, los puntos de fusión y la cristalinidad. 6. ¿Qué diferencia hay entre humedad y agua de cristalización? La humedad es un factor climatológico que se puede entender como el vapor de agua contenido en la atmósfera. Puede ser de tres tipos: la humedad relativa que es la relación que existe entre la cantidad de vapor contenido en el aire y la que debería tener para saturarse a igual temperatura, por otro lado, la humedad específica tiene que ver con la cantidad de humedad en peso que es necesaria para saturar un kilo de aire seco. Finalmente, la humedad absoluta tiene que ver con el peso del vapor de agua por unidad de volumen. Por otro lado, el agua de cristalización es el número de moléculas de agua que forman parte de la estructura o red cristalina de un compuesto, ello con la finalidad de darle estabilidad y una geometría de cristal. Un claro ejemplo de ello es el sulfato cúprico pentahidratado que posee cinco moléculas de agua por cada molécula de sulfato cúprico. En este sentido, la humedad son moléculas de agua que hidratan un compuesto sin formar parte de su estructura cristalina, en cambio, con el agua de cristalización si forman parte de su estructura.

3.- PRINCIPIOS TEÓRICOS: La ESTEQUIOMETRÍA es parte de la química que se encarga de medir la cantidad de sustancia a través del MOL MOL. - Es unidad de medida básica del Sistema Internacional (SI) y es equivalente a un número igual a 6,02 x 1023 unidades, a una masa atómica, a una masa fórmula o a una masa molecular expresada en gramos (g) o al volumen de 22,4 L de un gas medido a condiciones normales (CN), es decir 0°C o 273 K y 1 atm de presión. Los elementos o compuestos están formados por moles de átomos o moles de moléculas o moles de unidades fórmulas, así tenemos, como ejemplos: 1 mol de O3 = 3 moles de átomos = 3 (6,02x1023) átomos de O = 3 (16) g de O3 = 22,4 L O3 medidos a CN. 1 mol H2O = 6,02 x 1023 moléculas de agua = 18 g de agua. 1mol de CaSO4 = 6,02x1023 unidades fórmulas de CaSO4 = 136 g de CaSO4. 1mol de CaSO4. 2H2O = 1 mol de unidades fórmulas de CaSO4 = 2 moles de moléculas de agua = 172 g de CaSO4. 2H2O. Por lo general, las sales y algunas sustancias al cristalizar incluyen una o varias moles de moléculas de agua dentro de la red cristalina, la que se conoce como agua de cristalización, y al producto final como HIDRATO, es el caso del yeso cuya fórmula química es CaSO4. 2H2O, el cual por calentamiento genera una sal anhidra denominada anhidrita. CaSO4(s) + 2H2O(l) CaSO4 . 2H2O(s) Anhidrita Sal anhidra Yeso Sal hidratada o hidrato

Un compuesto dado a menudo forma más de un hidrato, por ejemplo: la hidratación del sulfato de sodio puede dar: Na2SO4.10H2O (decahidratado) o Na2SO4. H2O (monohidratado). En las fórmulas de hidratos, la adición de moléculas de agua está indicada convencionalmente por un punto que separa al compuesto del número de moléculas de agua. El agua de hidratación se elimina por calentamiento, quedando el compuesto anhidro. El mismo que si permanece en una atmósfera húmeda al enfriarse absorbe nuevamente agua del medio ambiente. 3.- MATERIALES Y REACTIVOS Mechero Bunsen, tubo de ensayo pírex, pinza para tubos, desecador conteniendo una sustancia anhidra (el docente le indicará), sulfato de cobre hidratado: CuSO4.X H2O. 4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1. Pesar el tubo de prueba limpio y verificar que se encuentre completamente seco (22.8g). 4.2. Introducir en el tubo de prueba aproximadamente 2.5 g de cristales del hidrato y volver a pesar (por diferencia encontrará el peso real de la muestra). 4.3. Llevar el tubo a la llama y calentar suavemente, hasta desaparición del color azul (pasar la llama por todo lo largo del tubo hasta eliminar completamente el agua de las paredes del tubo). 4.4. Pasar el tubo al desecador, esperar que se enfríe completamente. 4.5. Finalmente pesar. La diferencia entre pesadas nos dará el contenido original de agua. 4.6. Cálculo 1. Peso del tubo seco y limpio:.....................................................g 2. Peso del tubo más el hidrato: ...................................................g. 3. Peso del tubo más la sal anhidra:.............................................g. 4. Peso del agua (2) – (3).............................................................g 5. Peso de la sal anhidra (3) – (1) ................................................g 6. N° de moles de agua: (4)/18 (3 cifras decimales ..............moles 7. N° de moles del CuSO4: (5)/159.5........................................ moles 8. X (moles de agua): (6)/(7) El valor de X se aproxima al entero más próximo y se reemplaza en la

fórmula: CuSO4.X H2O, (P.F. CuSO4: 159.5 g/mol.) ESTEQUIOMETRÍA 5.1 Anotar sus observaciones para cada experimento: exp. 01 Se pesa el tubo de ensayo Se utiliza sulfato de cobre sin rastros de humedad Se enciende el mechero y se calienta la muestra se desprende vapor de agua en las paredes del tubo Pierde su tonalidad azul pero si le vertimos agua la recupera. exp. 02 Se pesa el plato de porcelana y luego se agrega sulfato cúprico Se desprende vapor de agua y toma una tonalidad blanca Si se le agrega agua se hidrata y toma tonalidad azul

5.2 Realice el cálculo del número de moléculas de agua “X” y escriba la fórmula química completa de la sal hidratada.

𝑛 × 18𝑔 𝐻2𝑂 3.67𝑔 𝐻2𝑂 = 129, 839𝑔 𝐶𝑜𝐶𝑙2 4,18𝑔 𝐶𝑜𝐶𝑙2 𝑛 = 6.3 = 6 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐻2𝑂 𝐸𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 "𝑛" 𝑠𝑒 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟𝑜 𝑚á𝑠 𝑝𝑟ó𝑥𝑖𝑚𝑜 6 𝑦 𝑠𝑒 𝑟𝑒𝑒𝑚𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑓ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎: 𝐶𝑂𝐶𝑙 × 𝑋𝐻2𝑂 = 𝐶𝑜𝐶𝑙2 × 6 𝐻2𝑂 (𝑠) 5.3 ¿Porque la sal anhidra es blanca y la sal hidratada es azul?

-

La sal anhidra es blanca porque tiene una estructura cristalina transparente, y con la reflexión y dispersión de la luz que atraviesan por estos cristales, se torna de color blanco. Pero cuando la sal se hidrata, la estructura cristalina se torna de color azul.

5.4 ¿Cuántas moles de agua y cuantos gramos de sal anhidra hay en 86 gramos de yeso?

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑆𝑂4 . 2𝐻2 𝑂………………….2 moles de 𝐻2 𝑂 172 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑆𝑂4 . 2𝐻2 𝑂………………….2 moles de 𝐻2 𝑂 86 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑆𝑂4 . 2𝐻2 𝑂…………………...x moles de 𝐻2 𝑂 172. 𝑥 = 86.2

𝑥 = 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2 𝑂

172 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑆𝑂4 . 2𝐻2 𝑂………………….136 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑆𝑂4 86 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑆𝑂4 . 2𝐻2 𝑂…………………...x moles de 𝐶𝑎𝑆𝑂4 172. 𝑥 = 86.136 𝑥 = 68𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑆𝑂4 Rpta 1 mol H2O y 68 g de CaSO4 6.- CONCLUSIONES Después de utilizar el cálculo estequiométrico encontramos que en cloruro de cobalto existen 2 moles de agua de cristalización lo que indica que el H2O rodea al cobalto y modifica el peso del compuesto, existe como un antes y después al momento de medir , someterlo a calor y liberarlo del peso del H2O que se convierte en vapor de agua lo que permite ser cuidadosos en las mediciones que tengamos al ir al laboratorio....