Practica 9 Procesos Redox Estados DE Oxidación DEL Vanadio 2 PDF

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Practica N° 9 PROCESOS REDOX: ESTADOS DE OXIDACIÓN DEL VANADIO.

Universidad del Atlántico (Puerto Colombia_ atlántico)

RESUMEN Para la realización de la práctica se manipularon diferentes compuestos con todos los elementos de protección y medidas de precaución necesarias donde la finalidad fue comprobar experimentalmente las características redox de especies en los estados de oxidación II, III, IV y V del vanadio, y explicar y formular cada una de las ecuaciones químicas que representan cada uno de los cambios observados. PALABRAS CLAVES Reacciones de oxido-reducción, vanadio, estados de oxidación. INTRODUCCIÓN El vanadio (V) es un metal gris plateado que está presente en el ambiente en los estados de oxidación +3, +4 y +5 siendo la forma más predominante la del V (+5) Su descubrimiento se atribuye al químico sueco Nils Sefstrom, en 1831, quien lo llamó así en honor a Vanadis la diosa de la belleza de los antiguos arios debido a que sus sales poseen hermosos colores. Es el 22º elemento más abundante en la corteza terrestre, se encuentra en 68 minerales diferentes y se extrae en Sudáfrica (42,2%), Rusia (39,2%) y China (12,7%) donde existen las mayores reservas. El pentóxido de Vanadio (V2O5) se utiliza principalmente en la fabricación de acero y en menor cantidad en la fabricación de plásticos, cerámica, caucho y otros productos químicos. Se encuentra también naturalmente en los combustibles derivados del petróleo y el carbón. Los combustibles crudos contienen trazas detectables de V (desde menos de 1 a 1600 mg V/kg) y las cenizas de la combustión del petróleo contienen más de un 80% de V2O5 MARCO TEORICO El vanadio es un elemento químico de numero atómico 23 situado en el grupo 5 de la tabla periódica de los elementos, su símbolo es V; es un metal dúctil, blando y poco abundante. se encuentra en distintos minerales y se emplea principalmente en algunas aleaciones. El nombre procede de la diosa de la belleza; Vanadis en la mitología escandinava. Fue descubierto en 1801 en México por Andrés Manuel del Río pero se pensó que era una forma de cromo.En 1801 aproximadamente el químico sueco Nils Gabriel Sefstrom lo reconoció como un nuevo elemento. Recibió su nombre en honor de la Vanadis, la diosa escandinava de la belleza y el amor. Es un metal de color gris

acerado muy duro y no frágil bastante difundido en la naturaleza, pero solo en estado dispersos y su principal aplicación es para la fabricación de acero de alta calidad, dotado de gran dureza, elasticidad y resistencia a la ruptura (Generalic,2015). Una vez Establecida su identidad comenzó una nueva tarea por determinar las aplicaciones de este metal además de encontrar nuevos yacimientos de Vanadio Propiedades físicas y químicas: Una vez que se conoce el origen del Vanadio es importante conocer cuáles son sus propiedades físicas y químicas. El Vanadio en estado puro en un metal gris, suave y muy dúctil se oxida con facilidad por encima de 660 ° C para formar V2O5. Aplicaciones del vanadio El vanadio es utilizado para formar aleaciones con otros metales para fabricar una gran gama de materiales, entre las aleaciones más importantes esta la que realiza con el hierro y con el titanio, pero también tiene aplicaciones biológicas. El grado de dureza de estas aleaciones depende de la cantidad de vanadio y es por eso que se les puede dar un usoatractivo como es la fabricación de herramientas, la construcción de edificios con grandes alturas como son los rascacielos, puentes, y torres petroleras, en la construcción de aviones y automóviles. Henry Ford en 1905 durante un accidente de carreas se dio a la tarea de investigar porque con la magnitud del accidente el automóvil involucrado tuvo desperfectos menores a los que se esperaba, examinando los restos del automóvil noto que estaba hecho de un acero mucho más duro pero liviano, el cual contenía hierro y vanadio. OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES 

Determinar las ecuaciones que representan las distintas prácticas donde se empleo el vanadio.

OBJETIVOS ESPECIFICOS  

Identificar las propiedades químicas de las sustancias haciendo uso de los diagramas potenciales. Analizar los distintos estados de oxidación del vanadio en disoluciones acuosas.

MATERIALES Y REACTIVOS Materiales: una espátula acanalada, 1 balanza analítica, 1 pesa sales, 1 beaker de 50 mL, 1 beaker de 100 mL, 2 pipetas de 5 mL, 1 probeta de 10 mL, 1 probeta de 50 mL, 1 varilla de agitación, 1 matraz aforado de 100 mL, 6 tubos de ensayo, 1 papel filtro, 2 erlenmeyer de 250 mL, 1 mechero, 1 gradilla, 1 pinza metálica para tubo de ensayo, 1 churrusco, 1 embudo de filtración. Reactivos: H2O destilada, Sn en polvo, Zn en polvo, sulfito de sodio, Na 2SO3, metavanadato de amonio, NH4VO3, soluciones de: NaOH 0.1 M, H2SO4 1M, KMnO4 0.01 M. METODOLOGÍA 1. PREPARACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN DE VANADIO En un pesa sales se pesó aproximadamente 1,2 g de NH 4VO3 y se disolvió en un beaker que contenía 10 mL de NaOH 0.1 M y 15 mL de H 2O destilada y se agitó con una varilla de agitación, después se eliminó el sólido en suspensión mediante filtración, posteriormente se añadió 10 mL de H 2SO4 1M y se diluyo hasta 120 mL con agua destilada en un matraz aforado. 2. ENSAYOS DE ESTADOS DE OXIDACIÓN DEL VANADIO a) Se colocó en un tubo de ensayo 3mL de disolución de NH 4VO3 y se rotuló. b) Se coloco en otro tubo de ensayo 3 mL de NH 4VO3 y se añadió una punta de espátula de Na2SO3, después se calentó en un mechero y se agregó a este tubo de ensayo 0.5 mL de H 2SO4 1M, posteriormente se volvió al calentar y se le agrego KMnO 4 0.01 M, gota a gota hasta que se observo un cambio. c) Se colocó en un tubo de ensayo 3 mL de disolución de NH 4VO3 y se añadió una punta de la espátula con estaño metálico en polvo y se rotulo el tubo. d) Se colocó en un tubo de ensayo 3 mL de disolución de NH 4VO3 y se añadió una punta de la espátula con cinc metálico en polvo y se rotulo el tubo. e) A cada uno de los cuatro tubos de ensayo se le añadió gota a gota disolución de KMnO4 0.01 M.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Tabla 1. Resultados experimentales con Na2SO3, Zn, Sn. __________________________________________________________________ REACCIONES CON Na2SO3, Zn, Sn.

REACCIONES CON KMnO4

____________________________________________________________________________________________________

TUBO COLOR

ESPECIE DEL VANADIO PRESENTE EN EL TUBO

COLOR

ESPECIE DEL VANADIO PRESENTE EN EL TUBO

1 Amarillo Marrón 2 Azul Marrón 3 Verde Verde menta 4 Violeta Azul __________________________________________________________________

ANEXOS DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN

se pesó aproximadamente 1,2 g de NH4VO3.

Se disolvió en un beaker Se añadió 10 mL de que contenía NaOH 0.1 M y H2SO4 1M y se diluyo H2O destilada. hasta 120 mL con agua destilada en un matraz aforado.

Se colocó en otro tubo de ensayo 3 mL de NH4VO3 y se añadió una punta de espátula de Na2SO3. Color: azul

se agregó a este tubo de ensayo 0.5 mL de H2SO4 1M, después se calentó en un mechero color: azul

Se le agrego KMnO4 0.01 M, gota a gota hasta que se observo un cambio. Color final: marrón

Se colocó en un tubo de ensayo 3 mL de disolución de NH4VO3 y se añadió una punta de la espátula con cinc metálico en polvo. Color final: violeta

Se colocó en un tubo de ensayo 3 mL de disolución de NH4VO3 y se añadió una punta de la espátula con estaño metálico en polvo Color final: verde

Resultados finales de cada uno de los tubos de ensayo: 1er tubo de ensayo: color final: amarillo 2do tubo de ensayo: color final: marrón 3er tubo de ensayo: color final: verde 4to tubo de ensayo: color final: violeta

A cada uno de los cuatro tubos de ensayo se le añadió gota a gota disolución de KMnO 4 0.01 M. 1er tubo de ensayo: color inicial: amarillo color final: 2do tubo de ensayo: color inicial: marrón color final: 3er tubo de ensayo: color inicial: verde color fina: verde menta 4to tubo de ensayo: color inicial: violeta color final: azul Conclusión

La química de vanadio es notable por la accesibilidad de los cuatro estados de oxidación. Los estados de oxidación más comunes del vanadio son +2, +3, +4 y +5. El óxido de vanadio (II) es un agente reductor, mientras que el óxido de vanadio (V) es un agente oxidante del óxido de vanadio (IV). A menudo existen compuestos de vanadio como los derivados que contengan dióxido de vanadio (VO2).2 El vanadato de amonio (V) (NH4VO3) puede ser reducido sucesivamente con zinc para obtener los diferentes colores de vanadio en estos cuatro estados de oxidación. Los estados de oxidación bajos se producen en los compuestos tales como V(CO)6, [V(CO)6]- y sus derivados sustituyentes.2 La batería redox de vanadio utiliza estos estados de oxidación; la conversión de estos estados de oxidación es ilustrada por la fuerte reducción de una solución de ácido de vanadio (V) compuesto con polvo de zinc. La primera característica de color amarillo de los iones de vanadato (VO43-), se sustituye por el color azul [VO(H2O)5]2+, seguido por el color verde [V(H2O)6]3+ y luego violeta [V(H2O)6]2+.2

BIBLIOGRAFIA 

Andersson, A., Lundin, S. T. J. Catal, Vol. 65, pág. 9 (1980).

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Andersson, A., Andersson, S.L.T. Solid State Chemistry and Catalysis. [ed.] R. K., Brazdil, J. F. Grasselli. Washington, DC : Copyright, ACS Symposium Series, Vol. 279, pág. 121 (1985).

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Grzybowska, B., Czerwenska, M., Sloczynski, j. Catal. Today, Vol. 1, pág. 157 (1987)....