GUIAS LABORATORIO: QUIMICA
FACULTAD DE CIENCIAS INGENIERÍA AMBIENTAL
GENERAL, IAM 102-A VERSIÓN: ÚNICA PROFESORÁ: MARÍA TERESA RUZ AYUDANTE:
LABORATORIO Nº 2 Estequiometría de las reacciones químicas-Obtención de un compuesto de fórmula conocida “
”
Introducción En este laboratorio se estudiará una reacción inorgánica simple, en medio acuoso, de nitrato de plomo, Pb(NO3)2, con yoduro de potasio, KI, para producir yoduro de plomo, PbI2, un compuesto insoluble en agua, y nitrato de potasio, KNO3. El estudio de esta reacción permitirá analizar las reacciones en moles asociadas con la obtención de un compuesto de fórmula conocida permitiendo aplicar la Ley de Lavoisier. En otras palabras, a partir de una cantidad conocida de nitrato de plomo y yoduro de potasio, se determinará la cantidad máxima de PbI2 que puede obtenerse, lo que representa el rendimiento de la reacción. Por varias razones, es muy frecuente que este rendimiento difiera del obtenido mediante cálculos estequiométricos teóricos. La ecuación química que representa esta reacción es: Pb NO3 2 (ac) + KI(ac)
PbI2 (s)
KNO3 (ac)
A su vez, la disolución en agua de las sales nitrato de plomo y yoduro de potasio puede ser representada, respectivamente, según: Pb NO3 2 (ac) KI(ac)
2+
Pb(ac)
+ K(ac)
I
NO3 (ac)
(ac)
Cuando se realiza una reacción, la masa real obtenida del producto se conoce como masa experimental y determina el porcentaje de rendimiento de la reacción, el cual viene expresado según: % Rendimiento =
masa experimental masa teórica
×100%
Recuerde! Para realizar los cálculos estequiométricos le sugerimos tener presente las siguientes consideraciones:
Escribir y ajustar la ecuación química que representa la reacción química en estudio. Transformar las masas de cada una de las sustancias (reactivos y/o productos) en moles. Determinar el reactivo limitante. Calcular las cantidades de sustancias solicitadas.
TÉCNICA DE FILTRACIÓN A VACÍO Esta técnica permite separar sustancias insolubles de su fase líquida con una mínima evaporación, en forma rápida y efectiva mediante succión. Para este laboratorio debemos separar el yoduro de plomo insoluble de su fase líquida. Esta fase contiene iones potasio y nitratos e impurezas .Esto se consigue de acuerdo con las siguientes etapas a) b) c) d) e)
Preparación y Montaje del equipo de filtración a vacío Preparación del papel filtro Filtración a vacío Lavado del precipitado Secado del precipitado
a) Preparación y Montaje del equipo de filtración a vacío Utilizando un embudo Büchner unido a un matraz de Kitasato a través de un tapón de goma .El Kitasato se conecta a una bomba de vacío como indica la figura:
El Matraz de Kitasato debe sujetarse mediante unas pinzas a un soporte. En el fondo del embudo se debe introducir un trozo de papel filtro el cual contendrá el precipitado obtenido (yoduro de plomo)
b) Preparación del papel filtro: Debe cubrir por completo todos los orificios del fondo del embudo, pero su diámetro debe ser ligeramente menor al fondo del embudo. Al colocarlo debe quedar completamente liso, sin burbujas de aire, ni arrugas para que no pueda pasar nada de sólido por los bordes. Esto se consigue fácilmente humedeciendo el papel con disolvente y haciendo succión. Luego con una ligera succión, para evitar evaporaciones innecesarias, se agrega la mezcla de precipitado (o parte de ella) dentro del embudo. El papel filtro se puede marcar solamente con lápiz grafito, cualquier otro tipo de lápiz lo contamina (pasta, plumón, etc). Posteriormente se aplica vacío y se procede a filtrar, con ayuda de una espátula se guía la mezcla logrando que el precipitado se deposite en el embudo. Tan pronto como el precipitado se observa lo suficientemente rígido y cesa el paso de líquido a través del filtro se interrumpe la succión
c) Lavado del precipitado se procede a lavar para eliminar todo el disolvente que llevan adheridos (que contienen impurezas solubles) Con una suave succión se cubre el precipitado con una pequeña cantidad de disolvente puro y frío. Es conveniente agitar la mezcla cuidadosamente para no romper el papel filtro. Para ello utilice una espátula o varilla de vidrio para asegurar que todos los c ristales se humedezcan con el disolvente
d) Secado de los cristales: Finalmente el producto obtenido debe quedar libre de disolvente adherido mediante un secado, motivo por el cual el Büchner se invierte sobre un vidrio reloj limpio o una cápsula plana y se cubre con un trozo de papel filtro para evitar que caigan partículas de polvo. En estas condiciones se secan en una estufa a temperaturas superiores a temperatura ambiente pero teniendo presente que el precipitado al principio está humedecido con disolvente por lo tanto fundirá a una temperatura inferior a la del punto de fusión de la sustancia pura.
Lluvia de oro El Yoduro de plomo es un sólido amarillo insoluble en agua a temperatura ambiente, pero soluble a temperaturas mayores a los 50 ° C. Esto permite que sea solubilizado por calentamiento de sus mezclas acuosas y luego al enfriar, recristalizar el precipitado bajo la forma de escamas brillantes, lo que es conocido como la lluvia de oro. El yoduro de plomo (II) obtenido mediante una reacción química es una sustancia amorfa, mientras que el obtenido por enfriamiento de una disolución consta de pequeños cristales que parecen oro. Los dos precipitados son, en realidad, el mismo compuesto. Este fenómeno se conoce como alotropía y cada una de las formas diferentes de presentarse un elemento o un compuesto se denomina “estado alotrópico”.
Procedimiento experimental Materiales -Vasos de precipitado de 100 mL -Embudo Büchner -Matraz de Kitazato -Trampa de vacío -Bomba de vacío -Vidrio reloj -Papel filtro -Varilla de vidrio -Rejilla de asbesto -Espátula -Mechero Bunsen -Trípode -Balanza analítica -Pinza metálica -Hielo
Reactivos -Disolución de Nitrato de plomo -Disolución de Ioduro de potasio -Pizeta con agua destilada -Etanol
1. Mida alrededor de 0,50 g de Pb(NO3)2 (MM = 331,19 g/mol) en un vaso de precipitados de 100 mL y disuélvalos en un volumen suficiente de H2O. Agite la disolución con una varilla de vidrio. Precaución: los compuestos que contienen plomo son tóxicos. 2. Posteriormente, en otro vaso de precipitados de 100 mL, mida alrededor de 0.50 g de KI (MM =166,00 g/mol) y disuélvalos en un volumen suficiente de H2O. Agite la disolución. 3. Adicione la disolución de Pb(NO3)2 lentamente sobre la disolución de KI. Espere aproximadamente 10 minutos. Reflexione ¿Por qué debe disolver los sólidos y agitar las disoluciones?¿Cuál es el objetivo de esperar aproximadamente 10 minutos? 4. Separe el precipitado formado mediante filtración a vacío (Figura 1), lávelo con pequeñas porciones de agua destilada y finalmente con etanol. Seque a la estufa (60º C) y determine su masa.
Nota: Para separar sólidos mediante filtración a vacío, se debe cortar un papel filtro en forma circular y del tamaño del embudo Büchner, de modo que el papel cubra completamente el fondo plano circular de éste, asegurándose que no sobresalga ni deje orificios sin tapar. Mida la masa del papel filtro en una balanza granataria e introdúzcalo en el embudo. Conecte la bomba de vacío y adicione agua destilada para que el papel quede bien adherido. Entonces filtre el precipitado de PbI2. 5. Agregue a dos tubos de ensayo 3 mL de la disolución contenida en el matraz kitazato. A un tubo agregue disolución de Pb(NO3)2 y al otro disolución de KI. Reflexione, ¿Cuál es la finalidad de este ensayo?
Lluvia de oro
Una vez finalizada la parte estequiométrica, tome una punta de espátula de yoduro de plomo y dispérselo en agua en un vaso de precipitado de 100 mL. Ponga la mezcla sobre una rejilla de asbesto con un trípode y caliente hasta que se disuelva el precipitado. Se debe tener cuidado de no ebullir la mezcla para evitar proyecciones del líquido. Apagar el mechero y dejar enfriar el vaso. Una vez tibio colocar en un recipiente con agua fría para acelerar el enfriamiento. Esperar hasta la aparición de escamas brillantes.
Preguntas 1.- ¿Cuál es la cantidad máxima teórica de PbI2 que puede formarse a partir de cada una de las experiencias realizadas? En base a estos resultados determine a) el reactivo limitante, b) el rendimiento experimental, c) la cantidad de reactivo en exceso que queda sin reaccionar y discuta las posibles causas de las diferencias, si las ha y. 2.- ¿Cuál es la relación entre ecuación química y reacción química? Argumente. ¿Por qué es importante escribir correctamente las fórmulas y los símbolos de las sustancias al plantear una ecuación química?
