Reacciones de precipitación y guía de solubilidad - reporte 9 QG PDF

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Reporte experimental 9 de la clase química general....

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Laboratorio de Química General Reporte No. 9 “Reacciones de precipitación y guía de solubilidad” Profesor Leonardo Álvarez Valtierra Autores Pineda Robles J. D. & Monjaraz Carrillo N. G.

16 de Octubre del 2016 Objetivos ● Llevar a cabo reacciones de precipitación, con el fin de reconocer cada una de ellas y sus diferencias ● Realizar predicciones respecto a que sólido se formará en la reacción y que reactivo permanecerá en forma iónica

Marco Teórico Las reacciones de precipitación, consisten en la formación de un compuesto no soluble, llamado precipitado, producto de mezclar dos disoluciones diferentes, cada una de las cuales aportará un ion a dicho precipitado, es decir, una reacción de precipitación tiene lugar cuando uno o más reactivos, combinándose, llegan a generar un producto insoluble. Estas reacciones tienen como producto un sólido; se utilizan en los métodos gravimétricos de análisis y en las titulaciones por precipitación.

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Métodos gravimétricos: Se basan en las mediciones de masa, donde la sustancia a analizar se convierte en un precipitado escasamente soluble; se filtra, se lava para eliminar impurezas, se convierte mediante el tratamiento térmico adecuado en un producto de composición conocida y finalmente se pesa.

● Métodos por titulación: Se basan en la medición de la cantidad de un reactivo de concentración conocida que se consume por la sustancia a analizar, formando un precipitado. Es necesario añadir un indicador colorido que indique el punto final de la reacción. ● Solubilidad: Máxima cantidad de soluto que es posible disolver en un litro de agua. Cuando está expresado en mol/L se llama solubilidad molar (s), cuando se expresa en g/L o mg/L es solubilidad (S) . En una reacción de esta naturaleza, existen diferentes factores capaces de afectar la solubilidad de un compuesto: ● La temperatura: En la mayoría de los casos la solubilidad de una sustancia sólida aumenta con la temperatura; en los gases la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura. ● La presión: Para fines prácticos, la presión externa no tiene influencias sobre la solubilidad de líquidos y sólidos pero sí influye sobre la solubilidad de los gases. Ley de Henry: la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión del gas sobre la disolución. ● La adición de un ion común (efecto del ion común): Es el efecto que produce agregar determinada concentración de un ion que es común con uno de los iones de la sal cuando ambos se encuentran en la misma solución, dando como resultado la disminución de la solubilidad. El ion común desplaza el equilibrio de acuerdo con el principio de LeChatelier. ● Efecto salino: Es el efecto que produce agregar determinada concentración de un ion que no es común con uno de los iones de la sal cuando ambos se encuentran en la misma solución, dando por resultado el aumento de la solubilidad. 1

Cabe mencionar que en estas reacciones existen una clase de reglas para determinar la solubilidad de un compuesto en agua, son llamadas “Reglas de Solubilidad”:

Reglas de Solubilidad

Excepción a esta

Los nitratos y acetatos son solubles

El acetato de plata es insoluble

Los compuestos de metales alcalinos son solubles y también los de amonio. Yoduros, cloruros y bromuros son solubles

Los de Plata, Plomo y Mercurio son insolubles

Los sulfatos son solubles

Los de metales alcalinos y el de amonio son solubles

Sulfitos y Carbonatos son solubles

Los alcalinos y los de amonio son solubles

Los sulfuros son insolubles

Los alcalinos y los de amonio son solubles

Los hidróxidos y óxidos son insolubles

Los alcalinos y los de amonio son solubles

Materiales, reactivos y equipo

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Tubos de ensaye Gradilla Gotero Vaso de precipitados 50, 250, 600 ml Vidrio de reloj Espátula Embudo cristal corto Probeta 100 ml Bureta 25 ml Agitador magnético Pinzas universales Soportes universales Socket con foco y circuitos abiertos Parrilla de agitación

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Pb(NO3)2 1% AgNO3 1%  BaCl2 1% CuCl2 1% KI 1% KBr 1% Na2SO4 1%  Na2CO3 1%  Ba(OH)2 1% H2SO4 1M  Fenolftaleína (sol. etanólica al 1%) Agua destilada Láminas de cobre (electrodos)

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Procedimiento Parte A. Formación de sales muy poco solubles. 1. Se le añadió a cada tubo de ensaye 1 ml de los reactivos de tabla 1 dando a lugar reacciones de precipitación formando sales como se muestra a continuación. Tubo

1 ml reactivo 1 + 1 ml reactivo 2

1

Nitrato de plomo + Yoduro de potasio

2

Nitrato de plata + Bromuro de potasio

3

Cloruro de bario + Sulfato de sodio

4

Cloruro cúprico + Carbonato de sodio Tabla 1. Combinación de reactivos.

2. Se documentó las reacciones formadas así como cambio en color y textura, se dejó reposar las soluciones y se volvió a tomar nota de éstas. Parte B. Conductividad eléctrica de las disoluciones acuosas. 1. Antes de comenzar con la práctica, se diluyó 1.02 g de hidróxido de bario en 100 ml de agua destilada con ayuda de la parrilla de agitación, pues esta tardaba mucho tiempo en disolverse por completo. Véase tabla 2 Kps. 2. Se armó el sistema utilizado para la práctica, imagen 1, sostenido con pinzas y soporte universal, el foco y bureta se mantuvieron arriba, debajo de éste se encontraba un vaso de precipitados y pegado en su interior los dos electrodos unidos a los caimanes, era importante que éstos no tocaran la solución. En el vaso de precipitados se encontraba a parte la disolución de hidróxido de bario más 5 gotas de fenolftaleína en constante agitación.

Imagen

1.

Sistema

armado y en

funcionamiento. En la foto se muestra el foco encendido y la solución de un tono blanquecino por la adición extra de ácido.

3

3. Se le agregó a la bureta, con ayuda del embudo, 25 ml de ácido sulfúrico 1M, se abrió el dispensador y se añadió gota por gota el ácido a la solución de hidróxido de bario, nos detuvimos cuando la solución no presentaba más el color violeta dado por la fenolftaleína. Se midió la concentración de pH. 4. Se abrió de nuevo el dispensador para seguir añadiendo ácido, y nos detuvimos al notar que el foco encendía de nuevo. Se midió la concentración del pH y se tomó nota de cuánto ácido se necesito para ambos pasos y qué sucedió con el foco al añadirse el ácido.

Resultados Parte A. En el tubo número 1 (Nitrato de Plomo + Yoduro de Potasio) se llevó a cabo una reacción de doble desplazamiento,

haciéndose

una

excepción

a

la

capacidad de solubilidad del yoduro, ya que se menciona que todos estos son solubles, sin embargo, en esta reacción el precipitado formado fue Yoduro de Plomo. P b(N O3 )2 (ac) + 2KI (ac) → P bI 2 (s) ↓ + 2KN O 3 (ac) Imagen 2. Precipitado de PbI

En el tubo número 2 (Nitrato de Plata + Bromuro de Potasio) el precipitado formado fue el Bromuro de Plata, ya que los Nitratos (excepto el acetato de plata) son solubles. K Br (ac) + AgN O ₃ (ac) → AgBr (s) ↓ + KN O₃ (ac)

Imagen 3. Precipitado de AgBr

4

En el tubo número 3 (Cloruro de Bario + Sulfato de Sodio) se formó Sulfato de Bario y Cloruro de Sodio, algunas sales tienen una gran capacidad de solubilidad, siendo este el caso, por lo que el Sulfato de Bario fue el precipitado. N a2 SO4 (ac) + BaCl2 (ac) → BaSO 4 (s) ↓ + 2N aCl(ac)

Imagen 4. Precipitado de BaSO 4

En el tubo número 4 (Cloruro Cúprico + Carbonato de Sodio) se formó Carbonato de Cobre y Cloruro de Sodio, de nuevo, el cloruro de sodio es una sal soluble, a diferencia del carbonato de cobre, siendo este el precipitado. CuCl(ac) + N a2 CO3 (ac) → CuCO3 (s) ↓ + N a2 Cl (ac) Imagen 5. Precipitado de CuCO 3

Desde el comienzo de la práctica, se dejó Hidróxido de Bario en proceso de dilución, puesto que es un compuesto tardado de diluir, después de haberse encendido por primera vez el foco, se agregó un exceso de ácido sulfúrico con el fin introducir iones de nuevo y así generar energía suficiente para encender el foco por segunda vez.

Imagen 6. Progreso en la desaparición del tinte en la disolución de Ba(OH) 2

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Discusión de resultados Conociendo las propiedades de los compuestos formados en las reacciones, más las reglas de solubilidad, se puede predecir cuál será el precipitado en dicha reacción, en esto pueden afectar algunos factores, como es la densidad de los productos, la superficie de contacto, el grado de agitación, la temperatura, la presión, y la ya mencionada naturaleza del soluto. Tuvimos éxito en ambos incisos de la práctica, en los tubos de ensayo 1-4 se notaba perfectamente el precipitado sin necesidad de calentar la muestra para acelerar su precipitación, por lo que podemos decir que las condiciones en las que se realizó el experimento fueron adecuadas; el cambio de color en los precipitados también fue interesante puesto . En el momento en que la solución de hidróxido de bario cambiara de color morado a blanco se dejó de agregar ácido, pues esta se encontraba en equilibrio y no había iones en la disolución provocando que el foco se apagara, enseguida se le agregó, el exceso de ácido agregado nuevamente cationes a la disolución provocando que el foco prendiera de nuevo, más la fenolftaleína no volvió a dar el color morado puesto

que

es

un

indicador

de

soluciones

básicas,

y

de

soluciones

extremadamentes ácidas, así como el ácido sulfúrico concentrado. Conclusión En una reacción de precipitación, conociendo las propiedades de los compuestos, reglas de solubilidad y factores capaces de afectar la reacción, podemos predecir cuál será el precipitado que quedará en forma sólida y cuál se quedará como sobrenadante iónico. Un compuesto capaz de liberar cationes en una solución, puede producir energía eléctrica suficiente para incluso, encender un foco.

Imagen 7. Sistema con presencia de iones

Imagen 8. Foco prendido parcialmente por la disminución de iones en la solución.

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Referencias 1. Reacciones

de

Precipitación.

3/10/2016,

de Universidad Ibero Sitio web:

www.ibero.mx/campus/publicaciones/quimanal/pdf/6reaccionesprecipitacion.pdf 2. Mónica Oropeza. (2013). La Volumetría. 10/10/2016, de Prezi Sitio web: https://prezi.com/fu5gckjrj8-h/la-volumetria-es-un-metodo-del-analisis-quimico-cuantit 3. (2011). Reglas de la Solubilidad de los Compuestos. 10/10/2016, de Química y Algo Más

Sitio

web:

http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/reglas-de-solubilidad-de-los-comp uestos/

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