Práctica I Purificación de un Coloide
1. Objetivo
a) Preparar un colide por hidrólisis de una sal b) Identificar el tipo de coloide obtenido 2. Fundamento
Los sistemas coloidales son sistemas no homogéneos en los que las partículas constituyentes de uno o varios de sus componentes (fase dispersa o dispersoide) tienen tamaño comprendido entre 10 y 2000 Å mientras que los restantes componentes están constituidos por partículas con tamaño inferior a unos 10 Å (fase dispersante o medio de dispersión). Los sistemas coloidales se denominan también indistintamente estado coloidal, coloide, dispersión coloidal, y sol. Está multiplicidad de nombres induce en ocasiones a confusión. También puede inducir a confusión la denominación gel, que se suele utilizar indistintamente para denominar (correctamente) a la masa gelatinosa que forma una fase dispersa sólida pulverulenta. Los sistemas coloidales binarios pueden clasificarse, atendiendo al estado físico de sus componentes. Atendiendo a ala afinidad de la fase dispersa o dispersoide por la fase o medio dispersante los sistemas coloidales o coloides pueden clasificarse en: coloides liófobos y coloides liófilos. Los colides liófobos son aquellos en los que la fase dispersa tiene muy baja afinidad (aversión) por la fase dispersante. Si de una dispersión coloidal o sol se separa la fase dispersa, en forma de un gel, no es posible volver a redispersarla de nuevo; es decir la transformación sol-gel es irreversible. Así ocurre por ejemplo con las dispersiones coloidales de metales. Los coloides liófilos son aquellos en los que la fase dispersa tiene una gran afinidad por la fase dispersante. Por esta causa, la transformación sol-gel es reversible; así ocurre por ejemplo con las dispersiones coloidales de gelatina, almidón, gomas y jabón de agua. Lógicamente entre los dos extremos de los coloidales liófobos (la afinidad fase dispersa-fase dispersante es tan pequeña que puede considerarse que hay una especie de aversión entre ellos) y los coloides liófilos (gran afinidad entre la fase dispersa y la fase dispersante), debe existir un grupo intermedio de moderada afinidad entre las dos
fases citadas; así ocurre por ejemplo con los hidrosoles de ciertos hidróxidos y óxidos metálicos. 3. Materiales y sustancias 3.1 Materiales
1 probeta graduada de 100 mL 1 vaso de precipitado de 150 mL 1 pipeta graduada de 5 mL 1 vaso de precipitado de 250 mL 1 agitador de vidrio 3 tubos de ensaye de 13 X 100 mm 1 parrilla de calentamiento 1 Conductímetro
3.2 Sustancias
Solución de Cloruro de hierro (III) 2M,( FeCl 3) Agua desionizada (H2O) Tiras de papel pH
Sustancia
Solución de Cloruro de hierro (III)
Fórmula
FeCl3
Tabla de Constantes Físicas Punto Peso Punto de de mol. ebullición fusión (g/mol) (°C) (°C)
162.2
Agua de H2O 18.001 desionizada *Fuente. Hoja de datos de seguridad MSDS.
Densidad (g/ml)
Toxicidad y manejo de residuos
306
315
2.90
Nocivo por ingestión. Provoca irritación ocular grave
1.0
0.98
1.0
-
4. Desarrollo experimental 4.1 Obtención del coloide de hidróxido de hierro III
1) Mide 50 mL de agua desionizada de pH conocido, en un vaso de precipitado de 150 mL. Determina si conduce la electricidad y calienta hasta ebullición. Retira el vaso de la fuente de calentamiento. 2) Adiciona al agua caliente 2 mL de FeCl3 2M, gota a gota y con agitación constante. 3) Pon a calentar la solución obtenida y déjala hervir durante 1 ó 2 minutos. Observa y registra los cambios de coloración. 4) Deja enfriar el sol hasta temperatura ambiente y mide el pH y la conductividad.
5) Almacena el coloide obtenido en un recipiente tapado para experimentos posteriores. 4.2 Anotación de las observaciones y los datos del experimento
1) Escribe las ecuaciones molecular e iónica de la reacción de hidrólisis del cloruro de hierro (III) que se desarrolla en las condiciones dadas hasta la formación del hidróxido de hierro. 5. Resultados y discusión 5.1 Datos Obtenidos
a) Escribe las ecuaciones molecular e iónica de la reacción de hidrólisis del cloruro de hierro (III) que se desarrolla en las condiciones dadas hasta la formación del hidróxido de hierro. FeCl3(s) + 3H2O(l) Fe(OH)3 (coloide) + 3HCl Fe+(ac) + 3Cl-(ac) + 3H+(ac) + 3OH-(ac) + Fe(OH)3 (coloide) + 3H (ac) + 3Cl-(ac)
Ecuación Iónica Ecuación molecular
→
→
b) Identifica en el coloide obtenido la fase dispersa y la fase dispersante y el tipo de coloide. Fase dispersa
Fase dispersante
Tipo de Coloide
Sólido Cloruro de Hierro
Líquida Agua desionizada
Sol Hidróxido de Hierro
c) Escribe los cambios de coloración observados. Volumen añadido registrado (FeCl 3)
0-5 gotas 5-10 gotas 10-15 gotas 15-20 gotas
Color observado
Amarillo claro Naranja Rojo Claro Rojo Intenso
d) Considerando que el proceso de hidrólisis es reversible y que una parte del cloruro de hierro (III) queda en la solución, señala los iones que se deben adsorber en la superficie de la partícula coloidal del hidróxido de hierro. Fe+ y OH- porque son los iones que forman parte de la molécula coloidal por lo tanto se adsorben. Al formarse las partículas coloidales, éstas, adsorben iones, presentes en el medio dispersivo. Esta adsorción es selectiva, las partículas solo adsorben una especie de iones.
e) Escribe la fórmula de la micela del hidróxido de hierro.
f) ¿Cuál es el signo de la carga de la partícula coloidal? De acuerdo al registro del pH medido en el agua, se sabe que un pH bajo en la solución tiende a ser coloides más positivos y menos negativos. Con un pH de 5.38 se considera a la partícula positivamente cargada. Como resultado de la adsorción selectiva, las partículas coloidales, se cargan eléctricamente. Esta carga es variable de unas micelas a otras, aunque siempre del mismo signo, entonces las micelas se repelen entre sí, evitando que se unan.
g) Registro de Conducción eléctrica Medio registrado
Agua desionizada Colide formado
Conductividad
Negativa (-) Positivo(+++)
h) Registro de los pH Medio Registrado
Agua desionizada con tira de pH Agua desionizada con potenciómetro Coloide con potenciómetro
pH
6.5 5.58 1.53
5.2 Discusión de Resultados
El experimento tiene las características que en la teoría se nos indican. Nuestro producto obtuvo la coloración rojiza esperada lo cual nos puede indicar que el sol está formado. En el agua des ionizada no presento corriente eléctrica ya que la bombilla no encendió e iniciamos con un pH de 6.58 (medido con el potenciómetro), al poner las condiciones de la metodología de agregar el agua hirviendo el cloruro de hierro (III) la bombilla encendió, lo cual nos indica que ya hay iones dispersos por los cuales generan la corriente y el pH final, medido también por el potenciómetro, fue de 1.53. Características obtenidas
El descenso del pH se debería al H + lo cual le confiere un ambiente acido El tipo de coloide obtenido: Sol. La fase dispersa es un sólido La fase dispersora es un líquido
Con estas características deducimos que es un sol por la bibliografía. Estamos tratando con un coloide liofóbico y que la fase dispersa no es tan afín con su medio dispersante. 6. Conclusiones
La interpretación de las diferentes tipos de mezclas de sustancias que se pueden llevar a cabo en el laboratorio, es una parte fundamental de la química y sus ramas. Particularmente los colides implican una explicación completa y concisa de las partículas que en ellos intervienen. Justamente esto se reforzó con el desarrollo y análisis de éste experimento. En esta práctica se logró el objetivo de hacer preparar el coloide a partir de un medio acuoso, la identificación del coloide fue gracias a la previa lectura de los tipos de coloide. 7. Cuestionario
1) Describe brevemente 3 métodos de obtención de coloides. 2) ¿Cómo determinarías la carga eléctrica en el coloide obtenido en la práctica? 3) ¿El coloide obtenido es hidrofílico o hidrofóbico? ¿Por qué? 8. Bibliografía
C. Valenzuela Calahorro. Química General: Introducción a la química Teórica. España; ediciones Universidad de Salamanca; primera edición; enero de 1995. Págs. 335-336. G. W. Castellan.; Fisicoquímica; Estado Unidos, editorial Pearson Education, segunda edición; 1987. Págs. 462-464.
