Practica 1 - Carácter Acido de Cationes y Propiedades Anfóteras de Hidróxidos PDF

Preview

Summary

Carácter Acido de Cationes y Propiedades Anfóteras de Hidróxidos...

Description

Práctica 1 Laboratorio de Química Inorgánica 06/10/2020

Carácter Acido de Cationes y Propiedades Anfóteras de Hidróxidos Palabras clave: Catión, ácidos, clasificación, hidrólisis. Introducción La fuerza de un ácido puede ser definida como la tendencia a ceder un protón y la fuerza básica como la tendencia a aceptarlo. Una reacción ácido-base ocurre debido a que los ácidos no son iguales de fuertes. Las sales son compuestos iónicos que se pueden obtener por reacción entre ácidos y bases. Los iones generados pueden (o no) reaccionar con el agua, mediante una reacción denominada hidrólisis, para formar una base o un ácido débil y H3O+ u OH-, respectivamente. Para que los iones de una sal den lugar a un proceso de hidrólisis deben ser especies conjugadas de un ácido o una base débil. Cuanto más débil sea el ácido o base de procedencia, más grande es la tendencia del ión a sufrir la reacción de hidrólisis. Los iones procedentes de los ácidos y de las bases fuertes no sufren hidrólisis al ser especies conjugadas muy débiles. En la química de los cationes en solución acuosa hay una reacción muy importante, la hidrólisis. Los cationes hidratados pueden actuar como ácidos de Bronsted por perdida de H+, a partir de una molécula de agua de coordinación, como en la siguiente reacción

( n−1 ) +¿+ H 3 O ¿

n+¿+ H 2 O⇄ [ M ( H 2 O )5 ( OH ) ] ¿

[ M ( H 2 O)6] aq

Conocer el comportamiento de los cationes es muy interesante, porque amplia nuestro panorama de las sustancias consideradas como acidas. Objetivos   

Analizar el comportamiento acido de los cationes en soluciones acuosas. De acuerdo con el análisis, poder clasificar a los cationes como hidratados, hidroxicationes, óxidos insolubles, hidróxidos insolubles u oxianiones. Al igual que el punto anterior, estos iones poseen diferentes pka de acidez, es de gran interés para cotejar con la escala de pH y poder determinar si es un catión ácido muy muy débil, débil, moderado, fuerte y muy fuerte.

Solución 1M de NaOH Para la preparación de 250 mL se hace el siguiente procedimiento

Práctica 1 Laboratorio de Química Inorgánica 06/10/2020

m=M∗MM∗V

1 mol ∗40 g L ∗0.250 L=10 g m= 1 mol

se necesitan 10 gramos de hidróxido de sodio para preparar 250 mL de solución 1M Observaciones Debido a las medidas de cuarentena impuestas por la Secretaria de Salud, no fue posible realizar los experimentos. Sin embargo, gracias a los datos experimentales reportados, se pudo analizar y trabajar con el experimento. El radio para el catión Sn con número de oxidación 2 + no está determinado, por lo que su razón carga cuadrada-radio tampoco lo está. Protocolo del experimento

Práctica 1 Laboratorio de Química Inorgánica 06/10/2020

Cuestionario 1) Clasifique a cada uno de los cationes de acuerdo con su carácter ácido. Puede usar la razón Z2/r o calcular la pKa para clasificarlos. Ordene a los cationes en orden creciente de carácter ácido.

KCl K+

CaCl2 Ca3+

Pb(NO3)2 PB2+

ZnCl2 Zn2+

FeCl3 Fe3+

AlCl2 Al3+

SnCl2 Sn2+

Z2/r Xp r+(pm) ácido z pka

Práctica 1 Laboratorio de Química Inorgánica 06/10/2020 0.00657895 0.07894737 0.03007519 0.04545455 0.11538462 0.13432836 -0.87 1 2.33 1.65 1.83 1.61 1.96 152 114 133 88 78 67 --No ácido Muy débil Débil Débil Moderado Moderado Moderado 1 3 2 2 3 3 2 14.5 12.8 7.7 9 2.2 5 3.4

2) Ordene a las soluciones de los cationes en orden descendente de pH. Ion K Ca Zn Pb Al Sn Fe

pH > 14 11.5 - 14 6 - 11.5 6 - 11.5 1-6 -4 - 1

3) Coteje el orden de acidez de los cationes con el orden de pH de las soluciones y diga la relación que hay del pH de las soluciones con las propiedades ácidas de los cationes. Los cationes más ácidos forman hidróxidos u oxianiones, mientras que los débiles solamente forman los iones hidratados 4) Escriba las reacciones de hidrólisis de cada uno de los cationes e indique cual es la especie final. −¿ ¿ +¿+ C l ¿ KCl ⇄ K

+¿ Especie final: K ¿ , Sólo se forma el ion por ser de carácter no ácido. +¿ ¿ +¿+H 3 O ¿

2+¿+ H 2 O⇄ [ Ca ( O H 2 )5 (OH ) ] ¿

[ Ca ( O H 2 ) 6]

Especie final: se forma el ion hidratado de calcio por ser de acidez muy débil

Práctica 1 Laboratorio de Química Inorgánica 06/10/2020

+¿ ¿ +¿+ H 3 O ¿

2+¿+O H 2 ⇄[ Pb ( O H 2 )5 (OH ) ] ¿

[ Pb ( O H 2 ) 6]

+ ¿ + OH ⇄ Pb ( OH )2 +5 H 2 O ¿ [ Pb ( O H 2) 5 ( OH )]

Especie final: forma hidróxido porque es un ácido débil +¿ ¿ + ¿+H 3 O ¿

2+¿+O H 2 ⇄ [ Zn ( O H 2 )5( OH ) ] ¿

[ Zn ( O H 2 )6 ]

+¿+OH ⇄ Zn ( OH )2+5 H 2 O ¿ [ Zn(O H 2 ) 5 (OH )]

Especie final: forma hidróxido porque es un ácido débil +¿ ¿ 2+¿ + H 3 O ¿

3+¿+O H 2 ⇄[ Fe ( O H 2 )5 ( OH ) ]

[ Fe ( O H 2)6 ]

¿

3+ ¿ ¿ 2+¿ ⇄ Fe (OH ) 3+ 2[ Fe (O H 2 )5 ] 3 [ Fe ( O H 2)5 (OH ) ]

¿

Especie final: Hidróxido porque es un ácido fuerte 2+ ¿ + H 3 O 3+¿+O H 2 ⇄ [ Al ( O H 2)5 ( OH ) ]

3+ ¿ ¿ 2+¿ ⇄ Fe (OH ) 3+2[ Fe (O H 2 )5 ]

[ Al ( O H 2 )6]

3 [ Al (O H 2) 5 ( OH) ]

¿

¿

¿

Especie final: hidróxido por ser de carácter moderado. +¿ ¿ +¿+ H 3 O ¿

2+¿+O H 2 ⇄[ Sn ( O H 2)5 ( OH ) ]

[ Sn ( O H 2)6]

¿

2+¿ ¿ +¿ ⇄ Sn ( OH )2 + [ Sn ( O H 2)6 ] 2[ Sn ( O H 2) 5 ( OH ) ]

Especie que forma: hidróxido por ser de carácter moderado. 5) Escriba las reacciones de Sn(OH)2 con HNO3 y con NaOH 2+¿+2 H 2 O ¿ +¿ ⇄ S n ¿ Sn (OH )2+ H

¿

Práctica 1 Laboratorio de Química Inorgánica 06/10/2020

2−¿ −¿ ⇄ Sn(OH )¿4 ¿ Sn (OH )2+ O H

6) Escriba la reacción de formación del hidróxido de plomo, Pb(OH) 2, que ocurre cuando se añade NaOH a la solución acuosa de Pb(NO3)2. −¿ ⇄ Pb (OH 2) +5 H 2 O + ¿+O H ¿ ¿ [ Pb ( OH 2) ( OH ) ] 7) Escriba las reacciones de Pb(OH)2 con HNO3 y con NaOH. 2+¿+ H 2 O +¿ ⇄ P b ¿ ¿ Pb(OH )2 +H 2−¿ −¿ ⇄ Pb(OH )4¿ Pb(OH )2 +O H ¿

8) Escriba la reacción de reducción de Bi3+, que ocurre entre el anión hidróxido de estaño, Sn(OH)42- y Bi(NO3)3 en medio básico. −¿ ¿ 2−¿ +2 e −¿ ⇄ Sn(OH )6¿ ¿ Sn (OH )4 +2 O H 3¿

−¿ ⇄ Bi(s) ¿ 3+¿ +3 e ¿ Bi 2¿

Práctica 1 Laboratorio de Química Inorgánica 06/10/2020

¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ ¿¿

−¿ +2 Bi ( s ) ¿ 2−¿+6 e ¿ −¿ ⇄ 3 Sn ( OH ) 6 ¿ 3+¿+6 e ¿ −¿+2 B i 3 Sn ( OH )4 +6 O H ¿

2−¿+2 Bi( s)

¿

3+¿ ⇄3 Sn ( OH )6 ¿ −¿+2 B i ¿ 3 Sn ( OH )4 +6 O H

9) Mencione cinco ejemplos de óxidos de metales, que tengan comportamiento anfótero.    

Oxido de zinc (ZnO) Hidróxido de aluminio (Al(OH)3) Óxido de aluminio (Al2O3) Óxido de plomo (PbO)

10) Escriba dos reacciones de óxidos de no-metales con H2O. C O2 +H 2 O → H 2 C O 3



S O2+ H 2 O ⇄ H 2 S O 3 Conclusiones La acidez de un catión puede obtenerse por medio de la electronegatividad y su

relación

Z2 , y dependiendo de la acidez y su pH de precipitación, es el tipo de r

Práctica 1 Laboratorio de Química Inorgánica 06/10/2020

compuesto que forma el catión, formando iones hidratados, hidróxidos u oxianiones. 

El fenómeno de hidrólisis causa que las especies metálicas formen iones, en este caso, nos interesan los cationes, y hace que tengan propiedades ácidas que podemos comparar con resultados experimentales.



La situación actual nos ha impedido observar cambios físicos y químicos del experimento, sin embargo, la teoría nos da una idea de cómo llevar los procesos a cabo junto con el análisis de las reacciones. Referencias

1.

Salgado, R. (2018, 26 septiembre). Acidez de los cationes metalicos. https://es.slideshare.net/. https://es.slideshare.net/RodrigoSalgado29/acidez-de-loscationes-metalicos

2.

Morais Ezquerro, S. B., Noguera Murray, P., Tortajada Genaro, L. A., Atienza Boronat, J., & Herrero Villén, M. A. (s. f.). Propiedades ácido-base de las sales. https://riunet.upv.es/. Recuperado 5 de octubre de 2020, de https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/51371/FINAL%20articulo%20docente %203%20Propiedades%20%C3%A1cido-base%20de%20las%20sales.pdf? sequence=3

3. Whitten, K. (2015). Química (décima edición ed., Vol. 3). CENGAGE Learning. 4. Departamento de química, UNAM. (2020, 7 septiembre). Spin-Spin Splitting [Diapositivas]. http://depa.fquim.unam.mx/. http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/RMN3_22734.pdf 5. Wulfberg, G. Principles of Descriptive Inorganic Chemistry; University Science Books: Mill Valey, California, 1991...