Informe 4 de Quimica II

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM

INTRODUCCIÓN Muchas veces cuando juntamos dos sustancias (soluto y solvente) para poder obtener una solución lo que hacemos es agitar el sistema para así homogenizar el producto final. Pero en muchas ocasiones observaremos que despus de terminada la reacción pueden quedar partículas que no se disolvieron en dicho proceso. !a sea porque la solución est saturada o quiz"s el solvente no es soluble en el solvente. #l estudio de estos casos se realiza bas"ndonos en la solubilidad de las sustancias involucradas en la reacción. $e estudia la solubilidad de ciertos compuestos entre otras cosas% con el fin de establecer su nivel de solubilidad en un sistema con un solvente o tal vez dos% si fuera así% ambos solventes deben ser insolubles entre sí% pero deben de solubilizar al soluto. &entro del grupo de sales podemos clasificar clasificar a estas en dos grupos de acuerdo a su solubilidad' solubilidad' $ales solubles y sales poco solubles. as sales solubles son sustancias que se disocian totalmente en una disolución. #n cambio las sales poco solubles ser"n aquellas que se disocian parcialmente en la disolución cabe resaltar que no e*isten sales absolutamente insolubles. #n esta pr"ctica de laboratorio se ha practicado tambin la separación selectiva de cationes y su identificación% para así lograr relacionarnos m"s con dichas sustancias y las diferentes reacciones que podemos lograr con ellos.

La#oratorio N$% de de &u &uí'ica II

()gina *


OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL  +plicar los criterios de solubilidad% para la separación selectiva de sales poco solubles que precipitan bajo la acción acción de un reactivo com,n. com,n.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Precipitación de un elemento por la reacción con un ión apropiado para luego ser separados e identificados por sus propiedades particulares  -dentificar cationes en sustancias naturales e industriales.


()gina +


OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL  +plicar los criterios de solubilidad% para la separación selectiva de sales poco solubles que precipitan bajo la acción acción de un reactivo com,n. com,n.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Precipitación de un elemento por la reacción con un ión apropiado para luego ser separados e identificados por sus propiedades particulares  -dentificar cationes en sustancias naturales e industriales.


()gina +


FUNDAMENTO TEÓRICO SOLUBILIDAD DE UNA SUSTANCIA SUSTANCIA

FACTORES FACTORES QUE DETERMINANA LA SOLUBILIDAD Un proceso transcurre espontáneamente a una temperatura y presión fija si lleva consigo una disminución de la energía libre de Gibbs del sistema

∆ G= H −T ∆ S El proceso de disolución de un sólido iónico supone el desmoronamiento de la ordenada red cristalina y en consecuencia, entraña un aumento del desorden. Por lo tanto, la disolución de un sólido va acompañada de un aumento de entropía !"#. Por ello el sumando

−T ∆ S

es

negativo y contribuye a $ue el proceso de disolución sea espontaneo. espontaneo. Por otra parte la energía $ue se debe aportar para vencer las fuer%as $ue mantienen la co&esión de una red iónica supera a la energía $ue se desprende como consecuencia de la interacción entre los iones del sólido y las mol'culas del disolvente. (omo resultado la disolución de un sólido iónico es generalmente generalmente un proceso endot'rmico. El t'rmino ) es positivo y se opone a la espontaneidad del proceso de disolución.


()gina ,


&el balance neto entre trminos entrópico y entalpico depender" que el proceso de disolución de un sólido sea favorable o no. a fuerza que mantiene unidos dos iones de carga contraria en la red iónica de acuerdo con la ley de oulomb es directamente proporcional a la carga de aquellos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. +sí cuanto mayor es la carga de los iones y menor es su tama/o% mayor es la cohesión del cristal iónico y consecuentemente m"s energía hay que aportar para romperlo. Por ello el valor de 0 es tanto m"s positivo cuanto mayor es la densidad de carga de los iones. #n conclusión los compuestos con iones peque/os y carga grande como el +l123 son muy insolubles

La#oratorio N$% de &uí'ica II

()gina %


PRODUCTO DE SOLUBILIDAD

RELACIÓN ENTRE LA SOLUBILIDAD Y EL K S La#oratorio N$% de &uí'ica II

()gina -



()gina .


EFECTO DEL IÓN COMUN

EJEMPLO: alcula la solubilidad del Pb41 en agua pura y en una solución 5.6M de 7a4. &ato' 8 $93.:*65;<


()gina /


CONDICIONES PARA LA PRECIPITACIÓN DE SALES


()gina 0



()gina 1


PARTE EXPERIMENTAL EQUIPOS Y MATERIALES:


()gina *2


Mechero =unsen

=agueta

>ubos de ensayo

#scobilla para tubos de ensayo

Pinzas

Pizeta con agua destilada

REACTIVOS:


()gina **


Nitrat !" #$ata

S$%&i'( P)*+

Cr.at !" Pta/i

,i!r0i! !" A.(i

EXPERIMENTO N1 2: CATIÓN AgN O 3 0,1 M .

PROCEDIMIENTO:


S$%&i'( ,-*+

()gina *+

+¿¿

Ag

3 SE UTILI4A

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM 6. #n tubos marcados como + y =% a/adir 3 gotas del +g723 5.6M en cada tubo% y luego a/adir 1 gotas del 0l 6M.

1. alentar en ba/o maría durante ? segundos% luego del cual coloque sobre la gradilla para enfriar% reposar y decantar. 3. #liminar la solución liquida% inclinando cuidadosamente el tubo y la parte que queda% absorber con papel filtro (decantar).

56 avar con 3 gotas de agua% y deseche el agua del lavado. 76 #n el tubo marcado con @+A adicionar 61 gotas de agua y calentar por 3 a ? minutos en ba/o maría (agua en ebullición) tratando de disgregar el precipitado con la ayuda de la bagueta. 2bservar si hay disolución. 86 +l tubo marcado con = agregar 3 gotas de 70B20 6M y agitar. 96 7eutralizar la basicidad de la muestra anterior (tubo =) con 0723 6M.

EXPERIMENTO N1 +: Cati'( "/ %( !;."r=3 /" %ti$i>a

+2

Hg2

/" "/&ri)" a/;3 #r<%"

Hg2 ( N O 3 )2 0,1 M .

+¿¿

Para este e*perimento es necesario seguir los mismos pasos o secuencia que para el ión Ag hasta el paso C.

6.; a muestra obtenida en el tubo marcado con + depositar sobre una moneda limpia por tres minutos% si es necesario agregar una gota de HN O3 enjuagar y secar con papel de filtro.

OBSERVACIÓN ' $e sabe que los compuestos del mercurio son altamente tó*icos% por lo cual se debe evitar desechar al ca/o las soluciones residuales que lo contengan.

+l depositar la muestra sobre una moneda vemos que esta empieza a esclarecerse% dado que la solución que hemos colocado sobre la moneda es una amalgama.


()gina *,


EXPERIMENTO Pb ( N O 3 )2 0,25 M

N1

?:

Cati'(

+2

Pb

/"

%ti$i>a

=6

#n este e*perimento tambin se seguir" la secuencia de pasos del 6 al C de los otros e*perimentos. 6.; a muestra obtenida en el tubo + en el paso ? a/adir 6 gota de K 2 Cr 2 O7

yDo cromato.

&ejar enfriar.

PARTE II: MUESTRA PROBLEMA CATIONES +2

Hg

3

+¿¿

Ag

3

+2

Pb

Eealizar la marcha seg,n el siguiente diagrama'

+¿¿

+2

Hg

AgCl 5 (#Cl+ 5 6g+Cl+

LI&UIDO SO3RENADAN4E

AgCl 5 6g+Cl+ (#Cl+ Solu#ili7ado En caliente (#Cr+O/

Co'8le9o a'oniacal De 8lata AgCl:;<


()gina *%

Di'eri7aci ón del 6g


PROCEDIMIENTO: 6. olocar en un tubo +% 3 gotas de cada ión y verter 3 gotas de 0l. 1. alentar el tubo de ensayo en ba/o maría durante ? segundos% luego decantar el precipitado de Pbl1 en un tubo de ensayo =. 3. #n el tubo de ensayo =% verter pocas gotas de cromato o dicromato de potasio.

56 a mezcla restante en el tubo +% debe calentarse a ba/o maría y se debe adicionar 70B20 con el fin de dimerizar el mercurio y obtener un precipitado. 76 #n un tubo de ensayo % decantar el precipitado de mercurio. 86 #n el tubo + se obtendr" un complejo amoniacal de plata% a esta solución se debe a/adir unas cuantas gotas de "cido nítrico% con el fin de obtener un cloruro de plata. REACCIONES: Proceso por el que atraviesa la plata'

+¿+ HCl → AgCl Ag

¿

N H 3 ¿2 ¿ Cl + 2 H 2 O AgCl + 2 NH 4 OH→Ag ¿

N H 3 ¿ 2 ¿ Cl + HN O3 → AgCl + 2 N H 4 ( N O 3 ) Ag ¿

Proceso por el que atraviesa el plomo' Pb

+2

+ 2 HCl → PbC l 2 + H 2

PbCl2 + K 2 Cr 2 O7 →PbCr 2 O7 + 2 KCl


()gina *-


Proceso por el que atraviesa el mercurio' +2

Hg

+ 2 HCl→ HgC l 2+ H 2

−¿+ 2 H 2 O+ Hg +¿+ Cl ¿ Hg2 C l 2 + NH 4 OH →Hg ( NH 2 ) Cl + NH 4

¿

CUESTIONARIO 1.- En cada bloque del diagrama (propuesto para el problema), escriba las reacciones que se producen en el experimento.

Pr&"/ #r "$ <%" atra@i"/a $a #$ata: +¿+ HCl → AgCl Ag

¿

AgCl + H 2 O Norxn →

N H 3 ¿2 ¿ Cl + 2 H 2 O AgCl + 2 NH 4 OH→Ag ¿

N H 3 ¿ 2 ¿ Cl + HN O3 → AgCl + 2 N H 4 ( N O 3 ) Ag ¿

Pr&"/ #r "$ <%" atra@i"/a "$ ."r&%ri: +2

Hg

+ 2 HCl→ HgC l 2+ H 2 1

Hg2 Cl 2+ H 2 O → 2 HgO + 2 HCl + O2 2


()gina *.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM −¿+ 2 H 2 O+ Hg +¿+ Cl ¿ ¿ Hg 2 C l2 + NH 4 OH →Hg ( NH 2 ) Cl + NH 4 N O 3 ¿ 2+ H 2 O HgO + HN O3 → Hg ¿

Pr&"/ #r "$ <%" atra@i"/a "$ #$.: Pb

+2

+ 2 HCl → PbC l 2 + H 2

PbCl 2 + 2 NH 4 OH→Pb ( OH )2+ 2 NH 4 Cl PbCl2 + K 2 Cr 2 O7 →PbCr 2 O7 + 2 KCl

#FP.7G6 −¿

N O( ac ) +¿ H 3 O( ac )+¿ AgNO 3( ac ) + HCl( ac ) ⇌ AgCl( s) +¿

#FP.7G1

−¿

2 N O ( ac) +¿

2 H 3 O(ac ) +¿

Hg ( NO3 )2( ac )+ 2 HCl( ac) ⇌ Hg Cl2( s) +¿

#FP.7G3

−¿

2 N O( ac ) +¿

2 H 3 O( ac) +¿

Pb ( NO3 )2( ac ) + 2 HCl( ac ) ⇌ Pb Cl 2( s) +¿

2.- Haga un gráfico de la solubilidad del


PbCl 2

()gina */

en función a la temperatura.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM Solubilidad del Pb Cl 2

.- !ara soluciones acuosas de concentración del H#l $En exceso de

PbCl 2 enHCl HCl

que otro compuesto de plomo se formar%a&

2+ ¿

'.- i además de los cationes

"aga un gráfico en función de la

+¿+ Pb¿ en la mecla encontrase el ¿ Ag

3 +¿

Cr

¿

$precipitara por

la adición suficiente ión #l -&

Si 8reci8itar) 8ue;to =ue no; dar) co'o re;ultado; el cloruro de cro'o  la ecuación de reacción =ue generar) ;er) la ;iguiente> OH ¿3 →CrC l 3 HCl+ Cr ¿


()gina *0

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM *.- +demás del

HCl

, $u otros reactios puede usarse para precipitar estos iones&

Hcido clorhídrico Hcido bromhídrico Hcido yodhídrico

0 0=E 0-

Hcido sulf,rico

/.- 0a concentración del ión −4

2.2 x 1 0 +¿

01$2B

Hcido nítrico Hcido clórico

0723 023

Hcido perclórico

02B

+¿¿

Ag

A g 2 C r 2 O4

en solución saturada de

mol /¿ calcular el ps de A g 2 C r 2 O4 −2

g( ac ) + C r 2 O 4 ( ac ) A g 2 C r 2 O 4( s) → 2 A ¿

;

1 A g



+¿

= 2.2 x 1 0−4=

[

m C r O−

2

2

4

1l

m¿ −2

m C r O− =1.48 x 1 0 mol 2

2

4

m A g+¿ 1l

Kps 9

¿ ¿ ¿ ¿

−6

Kps=3.2∗1 0


()gina *1

]

2

es de

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM .- i se tiene una muestra de 13.4

mg

de una moneda de plata le5 4*, luego de −10

disolerla en ác. e precipita la plata ( KpsAgCl =2.8∗1 0 sin precipitar en 33

ml de solución de HCl en esta es

−3

m Ag=0.835 x 10.8 x 1 0

= 9.018 x 1 0−3 g

−¿

l( ac )

+¿

g(ac ) + C ¿ AgC l ( s) → A ¿

+¿ ¿

A g

¿ −¿

Cl

¿

¿

Kps=¿

+¿ ¿

A g

¿ −¿

Cl

¿

¿ ¿

M Ag=108 v =0.3 l

+¿ ¿

A g

¿ ¿

−6

−4

n elexperimen!o : m Ag=5 x 1 0 x 108 =5.4 x 1 0

Por lo tanto la masa que sobra de Plata es' La#oratorio N$% de &uí'ica II

()gina +2

gr

) $#uántos mg de plata quedan −2

1.0∗1 0 M &

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM −3

m Ag=9.018 x 1 0

−5.4 x 1 0−4 =8.478 x 1 0−3

4.- +l agregar H#l a una solución se forma un precipitado. Esto es insoluble tanto en N H 3 solución de como en agua caliente $u ion o iones podr%an estar presentes en la solución original 5 que ion o iones podr%an estar presentes en la solución original 5 que ion o iones podr%an estar ausentes&

$i se producen precipitados al estar presentes estas sustancias lo m"s probable es q estn presentes los metales ya que con ellos reaccionarían y precipitarían. 6.- En 7uncion a alores de ps (8uscar en tablas), ordene de ma5or a menor la solubilidad del +g#l 2 , Hg#l 2 !b#l 2 .

S$%t P)C$+ ,-C$+ A-C$

Pbl1 0gl1

⇌ Pb

+2

I1l;

−¿ +2 ¿ ⇌ Hg + 2 Cl

−¿ +gl ⇌ Ag+1 + Cl¿


()gina +*

K#/ 6.C*65;? 6.<*65;65 6.3*65;6<


CONCLUSIONES GENERALES as pruebas que se realizaron respecto a la solubilidad y los puntos de fusión representan características físicas de que la reacción entre las sales en solución a ocurrido. 2bservamos que las sales poco solubles en medio acuoso se disocian parcialmente.

 2bservamos que los elementos reactivos son convertibles en iones solubles.  Pueden tambin precipitarse por reacción con un ion apropiado y luego ser separado para identificarlos mediante reacciones yDo propiedades particulares.

RECOMENDACIONES


()gina ++

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM  as mediciones se deben hacer con precisión% tener cuidado a la hora de pesar los

reactivos y medir cuidadosamente el volumen en la probeta ya que peque/os errores pueden llevar a un mal c"lculo.

 #s necesario utilizar una bata de laboratorio la misma protege tu ropa y tu piel del contacto con reactivos.

 Jsar guantes para cuando sea necesario tocar alg,n instrumento que se haya e*puesto a una llama o durante el manejo de "cidos y bases.

 Jsar los lentes de protección en todo momento para evitar alg,n da/o a la vista al momento de manejar "cidos y bases en este e*perimento.

 +sistir al día del laboratorio con conocimientos previos al tema para poder realizar el laboratorio en el menor tiempo posible y con la mayor precisión.

APLICACIONES eparación de iones La#oratorio N$% de &uí'ica II

()gina +,

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM $i en una disolución hay varios iones% se pueden separar haciendo precipitar alguno de sus compuestos poco solubles.

4íjate en la imagen% en la que se muestra el procedimiento para separar tres iones que est"n presentes en la misma disolución. 0ay que dise/ar un procedimiento para que al a/adir un reactivo se forme precipitado de uno de ellos% que se separa por filtración% y los otros iones permanezcan en disolución. $e repite el proceso hata separar todos los iones. #n primer lugar se a/ade l;% precipitando +gl% que es el ,nico cloruro insoluble. &espus de filtrar% a la disolución resultante se le a/ade $1;% con lo que precipita el u$. #ste precipitado se filtra% quedando en disolución iones Mg1I% que se pueden precipitar en forma de hidó*ido al a/adir 20;. Efecto salino

uando a una disolución de iones +gI se le a/ade disolución de iones l;% se forma un precipitado blanco de +gl% que tiene una 8s de 6%< 65;65% establecindose el equilibrio' +gl (s) K +gI (aq) I l; (aq) $i posteriormente se a/ade disolución de iones $1; (7a1$% por ejemplo)% se forma +g1$% precipitado de color negro% que como tiene una 8s de C 65;35 es mucho m"s insoluble que el +gl% establecindose el equilibrio' +g1$ (s) K 1 +gI (aq) I $;1 (aq) omo este segundo equilibrio se desplaza a la izquierda al formarse precipitado de +g1$% desaparecen de la disolución los iones +gI por tanto% el primer equilibrio se desplaza a la derecha para formarlos. #n resumen% se redisuelve el precipitado de +gl blanco para formarse uno de +g1$ negro. #n resumen% por efecto salino desaparece un precipitado para formarse otro m"s insoluble.

9dentificación de iones


()gina +%

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM 0ay algunos precipitados que tienen una coloración

característica que permiten identificar la presencia de los iones que los forman. Por ejemplo% como ya sabes% el Pb-1 es de color amarillo canario si se quiere saber si en una disolución hay iones Pb1I% se toma una muestra en un tubo de ensayo y se le a/ade unas gotas de disolución de -;' si se forma precipitado% la identificación es positiva. >ambin se puede identificar la presencia de iones -; a/adiendo Pb1I. 2tro mtodo de identificación de iones en disolución es la formación de iones complejos. $e trata de compuestos en los que un ión est" unido a un conjunto de iones o molculas% como es el caso del 4e$71I% +g(703)BI o u(7)B1;. a mayoría son muy solubles y tienen colores característicos en la imagen puedes ver el color rojo sangre del 4e$71Ien comparación con el color producido por los iones 4e3I que lo forman. Precisamente se utilizan esos colores para identificar iones' si a una disolución en la que se quiere investigar la presencia de iones 4e3I se le a/ade unas gotas de disolución de $7; y toma color rojo sangre% se puede asegurar que hay iones 4e3I% ya que son los ,nicos que producen esa coloración !rotección de monumentos de mármol

os monumentos levantados en Lrecia y Eoma han pervivido hasta 1555 e incluso m"s a/os sin m"s da/os que los ocasionados por la incultura% así como por el mero aprovechamiento de los materiales como elementos de construcción. $in embargo% en los ,ltimos ?5 a/os los da/os se han acelerado notablemente debido a un efecto potenciado por la actividad humana' la lluvia "cida. #l azufre que contienen muchos combustibles produce $23% que con el vapor de agua atmosfrico da lugar a 01$2B% es decir% a lluvia "cida.


()gina +-

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM uando llueve% el a23 que forma el m"rmol se transforma en a$2B en la superficie del monumento% y como el sulfato de calcio es m"s soluble que el carbonato% el efecto de la lluvia es mayor% y el monumento se deteriora m"s deprisa.

#n muchos monumentos de m"rmol se hace un tratamiento con =a(20)1 y urea% de forma que la superficie del monumento queda recubierta por una fina capa de =a23% sólido con el mismo aspecto que el m"rmol y pr"cticamente la misma solubilidad. $in embargo% por efecto de la lluvia "cida se transforma en =a$2B% que tiene una constante de solubilidad de 6%6 65;65% mientras que la del a$2B que se forma sin el tratamiento es de :%6 65;C. #s decir% con este tratamiento la lluvia "cida contribuye a proteger el m"rmolN Eliminación de la durea de las aguas

Ou significa que un agua es duraQ $e trata de agua con un alto contenido en sales% sobre todo de calcio. $e suele considerar dura un agua que tiene disueltos m"s de 615 mgD de a23. $e trata de aguas que producen poca espuma con los detergentes% y que en el caso de las aguas minerales suelen tener depósitos blanquecinos en el fondo de la botella. Oómo se puede evitar la formación de sales c"lcicas% o bien disolverlas cuando ya se han formadoQ Jna solución es a/adir #&>+% una sustancia que forma un complejo muy estable con los iones calcio. #s decir% si hay carbonato de calcio sólido se establece el equilibrio' a23 (s) K a1I (aq) I 231; (aq) +l a/adir #&>+% se une a los iones a1I% formando un compuesto complejo soluble. omo la cantidad de a1I disminuye% el equilibrio de solubilidad se desplaza a la derecha para producirlo% redisolvindose el precipitado. 4íjate en las etiquetas de los suavizantes que se utilizan al lavar la ropa' suelen tener #&>+ para evitar la precipitación de sales c"lcicas y que las fibras de la ropa se queden rígidas y RrasquenR. #aries dental

a caries consiste en el debilitamiento y posterior rotura de la dura capa e*terior de las piezas dentales. Para evitar la formación de caries% es necesaria una adecuada higiene bucal% que se suele complementar con tratamientos protectores a base de fl,or (administración directa de iones fluoruro o pastas dentífricas que tienen iones fluoruro). #l esmalte dental es hidro*iapatito% de fórmula a 65(P2B)C(20)1% que por acción de los "cidos se disuelve% dando lugar a caries. a administración de fluoruro produce la sustitución de los iones 20; por iones 4;% dando lugar a fluorapatito% a65(P2B)C41% m"s insoluble que el hiro*iapatito y m"s resistente a La#oratorio N$% de &uí'ica II

()gina +.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM la acción de los "cidos. #n la imagen puedes ver cómo la perforación del esmalte de la parte superior de una muela llega hasta la materia blanda interior% en la que est"n las raíces nerviosas que al quedar sin protección provocan un dolor intenso% sobre todo frente a cambios de temperatura.

PROBLEMAS 26 La /$%)i$i!a! !"$ &$r%r !" #$ata "( a-%a "/ !" 23+ 2 5 - !" &.#%"/t #r 2 .L !" !i/$%&i'(6 Ca$&%$" $a &(/ta(t" !" /$%)i$i!a! !"$ &$r%r !" #$ata6 DATOS: Ma/a/ at'.i&a/: A-  293 % C$?737 % →  *g+ +ac + (l− +ac *g(l+s  ¬

#l equilibrio de solubilidad para el cloruro de plata lo

escribiremos en la forma'  − = s . s = s P! =  *g+  (l

+ partir de la e*presión de la constante del producto de solubilidad podemos establecer la relación con la solubilidad (en molesD)

#*presemos la solubilidad dada en molesD' 0,1- 0#−/

g *g( l

0### m2 disol 0mol de *g(l

0## m2 disol

02 disol

0/3,3 g *g(l

= 0,3/ 0#−4

mol 2

Por tanto la constante del producto de solubilidad para el cloruro de plata valdr"' -

 P!

+

−

 = s . s = s = +0,3/ 0# =  *g   (l


-

−4

-



-

 mol = 0,5# 0#−0# mol   2÷  2÷    

()gina +/


+6 S" aa!"( 2 .- !" &ar)(at !" "/tr(&i /'$i!3 SrCO?/=3 a + L !" a-%a #%ra6 Ca$&%$" $a &a(ti!a! !" SrCO?/= <%" <%"!a /i( !i/$@"r6 S%#(-a <%" ( Ha @aria&i'( !" @$%."( a$ aa!ir "$ /'$i! a$ a-%a6 DATOS: Ma/a/ at'.i&a/: Sr  938 % C2+ % O28 %6 K PSSrCO?= 73822 →  !r +-+ ac + +(63 -− +ac !r(63 +s  ¬  P!

= !r +- 

+(63 -−

= s . s = s-

s =  P!

=

4,7 0#

−0#

 mol = -, / 0#−4 mol  2÷ 2  

+ partir de la e*presión de la constante del producto de solubilidad podemos calcular la solubilidad del carbonato de estroncio'

uego los gramos de carbonato de estroncio disueltos en 1  de agua ser"n' - 2 .-,/0#

−4

mol 0/8,7 g !r(63 2

0 mol

= 8,0 0#−3 g !r(63 = 8,0mg!r(63

uego quedan sin disolver' ( 0# − 8,0) mgde!r(6 3 = -,1 mgde !r(6 3

?6 A +7 1C3 /" #r"#ara %(a /$%&i'( /at%ra!a !" Hi!r'0i! !" >i(& "( a-%a  /% #, "/ 376 a= Ca$&%$a "$ @a$r !" $a K / !"$ Hi!r'0i! !" >i(& a +7 1C  $a .a/a !" Hi!r'0i! !" >i(& <%" Ha !i/%"$ta "( 7 L !" %(a /$%&i'( /at%ra!a !" Hi!r'0i! !" >i(& "( a-%a6 )= Ca$&%$a $a /$%)i$i!a! !"$ Hi!r'0i! !" >i(& "( %(a /$%&i'( !" &$r%r !" >i(& 2372+ M6 ,:23 O:283 4(:8735 omo la disolución est" saturada tenemos el equilibrio entre el sólido y los iones por lo que la reacción es reversible. lamando $ a la solubilidad' La#oratorio N$% de &uí'ica II

()gina +0

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM a) a reacción es' Sn(20)1(s) ⇄ Sn1I(aq) I 120;(aq)

$

$

1$

omo el p0 9 <%? deducimos la concentración de 20; a partir del p20'

−¿¿

⇒

p20 9 6B T p0 9 6B T <%? 9 ?%? 9 ;log OH

¿

−¿¿

OH 9

¿

−5,5

10

9 3%6CU65;C M 9 1$

2 +¿ ¿

"n

¿

9 $ 9 6%?
Por el ajuste de la reacción% la 8 s ser"'

−¿¿

2 +¿

8 s 9

¿

"n

¿

OH

U

¿ ¿ ¿

9 6%?
a masa de hidró*ido de zinc disuelta la calcularemos a partir de los moles del compuesto' n "n( OH )

2

;C

;C

9 6%?
⇒

99,4 g "n ( OH )2 ;C

V%:U65 mol Sn(20)1 U

1 mol"n ( OH )2

9

V%
$X

⇄

Sn1I I 120; $XI6%?U65;1

1$X

omo la disolución ya estaba saturada% podemos considerar que la cantidad a/adida de Sn1I es mucho mayor que la solubilidad que tenía el hidró*ido anteriormente. Por lo tanto% est"


()gina +1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM 2 +¿ ¿ "n 9 $X I 6%?U65;1 ≃ 6%?U65;1 M. omo el justificada la siguiente apro*imación' ¿

valor de la 8 s no cambia (no variamos la temperatura)% aplicando su definición calcularemos $X'

−¿¿

2 +¿

8 s 9

"n

¿

¿

OH

U

¿ ¿ ¿

⇒

9 6%?U65;1 U (1$X)1 9 5%5C U$X1

√

$X 9

K s

9

0,06

√

− 17

1,58 # 10 0,06

9

6%C1U65;< M

56 M">&$a./ +7 .L !" %(a !i/$%&i'( <%" &(ti"(" $%r%r !" /!i 37 M &( 7 .L !" %(a !i/$%&i'( <%" &(ti"(" (itrat !" )ari 3? M6 a= D".%"/tra <%" /" r.a #r"&i#ita!6 )= E(&%"(tra $a .a/a !" #r"&i#ita! r.a!a6 &= Ca$&%$a $a &(&"(tra&i'( i(a$ !" $/ i("/ <%" r.a( "$ #r"&i#ita!6 Dat/: K S$%r%r !" )ari=  +28 3 F:2 3 Ba:2?93? 6 a) a reacción es la siguiente' 17a4 I =a(723)1 W =a41 I 17a723 . alculamos los moles de fluoruro de sodio (son los mismos que los de ion fluoruro) y los de nitrato de bario (son los mismos que los de ion bario). Mezclamos los dos compuestos (los vol,menes son aditivos) y demostramos que se forma precipitado del compuesto del que nos dan su 8 s% es decir% del fluoruro de bario'

−¿¿

−¿

n Na$

9 5%51?  U5%? M 9 5%561? mol 9

$ n¿

NO &a (¿¿ 3)2 9 5%5?5  U 5%3 M 9 5%56? mol 9 n¿

⇒

$

¿

⇒

⇄

¿

¿

9

9 5%6CV M

0,015 mol 0,075 %

9 5%1 M

=a1I I14; calculamos la $ y

−¿¿

2 +¿

()gina ,2

&a

¿

omo la reacción del equilibrio saturado es =a41


0,075 %

2 +¿

2 +¿

&a n¿

comprobamos que supera el valor de la 8 $' $ 9 &a ¿

0,0125 mol

9

$

U

¿ 9 5%1 U 5%6CV 9 5%533 ¿ 8 $ ¿ ¿

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM b) #l c"lculo de la masa de precipitado es un c"lculo estequiomtrico tradicional en el que hay que deducir el reactivo limitante para obtener la masa del producto'

=a1I I 14 ; W =a41 ni' 5%56? 5%561? 7os planteamos la pregunta% Osi reaccionara todo el 4;% qu cantidad de =a1I reaccionaríaQ (se elegió este sentido porque se ve que% por la proporción en moles de la reacción% el 4; ser" el reactivo limitante' −¿

2 mol$ ;

5%561? mol 4 U

1 mol

&a

¿

2+¿

¿

9 C%1?U65;3 mol =a1I ¿ 5%56? mol =a1I

⇒

sobra =a1I% por lo

que el reactivo limitante es el 4; y el reactivo en e*ceso es el =a1I. a masa del precipitado de −¿

;

=a41 formada ser"' 5%561? mol 4 U

2 mol $ 1 mol &a $ 2

U

¿

175,3 g &a $ 2 1 mol &a $ 2

9 6%5:C g =a41

c) Para calcular las concentraciones de los iones en la disolución saturada% primero calculamos la concentración que queda del reactivo en e*ceso y luego la concentración del otro ion a partir de la 8 s (se ha alcanzado ya el equilibrio por lo que debe e*istir una peque/a cantidad de ese reactivo)' 2 +¿ ¿

&a

¿ ¿ ¿

niniciales−n

−3

reaccionan

9

' !o!al

9

0,015−6,25 # 10

mol

0,075 %

95%66V M

2 +¿ 2 +¿

8 s 9

&a

¿ ¿ ¿

−¿¿

¿

$

U

¿ ¿ ¿

⇒

−¿¿ $

¿

&a

9

¿

¿ ¿

K s

¿ √ ¿

9

√

−6

2 # 10

0,117

9 B%63U65;3 M

76 E$ /%$at !" a$%.i(i /" %ti$i>a "( "$ trata.i"(t  $a &$arii&a&i'( !" a-%a/  !" /$%&i("/ a&%/a/6 C( "/ta i(a$i!a!3 /" !i/%"$@" "$ /%$at !" a$%.i(i "( a-%a 3 a &(ti(%a&i'(3 a$ aa!ir/" Hi!r'0i! !" /!i3 /" r.a %( #r"&i#ita! !" Hi!r'0i! !" a$%.i(i <%" /" $$"@a  /"!i."(ta #art" !" $a/ /%/ta(&ia/ &(ta.i(a(t"/ <%" Ha "( /%/#"(/i'(6 La#oratorio N$% de &uí'ica II

()gina ,*


a= E/&ri)" $a r"a&&i'( &rr"/#(!i"(t" a$ "<%i$i)ri !" /$%)i$i!a! !"$ Hi!r'0i! !" a$%.i(i  &a$&%$a "$ #, !" %(a /$%&i'( /at%ra!a !" Hi!r'0i! !" a$%.i(i "( a-%a6 )= Ra>(a &'. /$%)i$i>ar;a/ %( #r"&i#ita! !" Hi!r'0i! !" a$%.i(i6 K /Hi!r'0i! !" a$%.i(i a +7 1C=  ?39227 a) a reacción es la siguiente' +l(20)3(s)

⇄

$

8 s 9 Al ¿

$

−¿¿

3 +¿ ¿

+l3I(aq) I 320;(aq)

OH

¿ ¿ ¿

U

3

B

9 $ U (3$) 9 1V$

⇒

$ 9

−¿¿

3$

√ 4

K s 27

p20 9 ;log OH 9 ;log 3$ 9 ;log(3U6%5
¿

9

⇒

√ 4

−15

3,7 # 10 27

9 6%5
p0 9 6B T p20 9 6B T 3%B:

965%?6 #l p0 es mayor que V (b"sico) debido a la presencia de los iones 20; del hidró*ido. b) Para disolver el precipitado% lo que conlleva un aumento de la solubilidad del hidró*ido% podríamos a/adir a la disolución un "cido fuerte como% por ejemplo% el "cido clorhídrico. os iones 032I del "cido se neutralizarían con los iones 20; de la disolución saturada del hidró*ido de aluminio. +l disminuir la concentración de los iones 20;% el equilibrio se desplazar" hacia la derecha y se favorecería la formación de iones en disolución.

86 E$ &ar)(at !" &a$&i  "$ &ar)(at !" .a-("/i /( !/ /a$"/ .% #& /$%)$"/ "( a-%a &( %(a/ K / a +7 1C3 r"/#"&ti@a."(t"3 !" 72  276 a= Ra>(a &%$ !" $/ !/ &ar)(at/ "/ ./ /$%)$" "( a-%a  &a$&%$a $a /$%)i$i!a! !" "/t" &ar)(at a +7 1C6 E0#r"/a "$ r"/%$ta! "( .-L6 )= Si /" .">&$a( 2 .L !" %(a /$%&i'( !" &$r%r !" .a-("/i 32+ M &( 7 .L !" %(a /$%&i'( !" &ar)(at !" /!i 38 M3 !"!%&" /i /" r.ar #r"&i#ita! !" &ar)(at !" .a-("/i6 Ra>(a $a r"/#%"/ta6 &= E0#$i&a &'. #r"#arar;a/ "( "$ $a)ratri $/ 2 .L !" $a /$%&i'( !" &$r%r !" .a-("/i 32+ M a a #artir !" %(a /$%&i'( !" &$r%r !" .a-("/i 32+ M6 Q% .at"ria$ ("&"/itar;a/ C:2+ 3 O:28 3 M-:+53? 3 Ca:532 La#oratorio N$% de &uí'ica II

()gina ,+

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM a) #scribimos las reacciones de precipitación correspondientes. a solubilidad corresponde a la disolución saturada por lo que las reacciones son reversibles'

a23(s)

⇄

$ ¿

8 s 9 Ca ¿

$

2−¿

2 +¿

¿

CO 3 9 $U$ 9 $ 1

U

1 mol CaC O3

U

1000 mgCaCO3

⇄

$X

%

U

Mg1I(aq) I 231;(aq) $X

$X

2−¿

¿ 8 s 9 Mg U CO3 9 $X1 ¿ ¿ ¿

molCaCO3

9 V%5V< mgD

1 gCaCO 3

Mg23(s)

2 +¿

$

−9 $ 9 √ K s 9 √ 5 # 10 9 V%5VU65;?

⇒

¿

100,1 gCaCO3

a1I(aq) I 231;(aq)

⇒

−5 $X 9 √ K s ( 9 √ 10 9 3%6CU65;3

mol MgC O3 %

84,3 gMgCO 3

#

1 mol MgC O 3

U

1000 mg MgCO 3 1 gMgCO3

9 1CC%3<< mgDl. omo observamos% el carbonato de magnesio es el m"s soluble en agua. omo las proporciones en moles coinciden en las dos reacciones% el carbonato m"s soluble debía ser el que tuviese mayor 8 s por lo que el c"lculo de la solubilidad del carbonato de calcio no era necesario. b) a reacción es la siguiente' Mgl1 I 7a123 W 17al I Mg2 3 . Para demostrar si se forma precipitado o no de carbonato de magnesio calculamos las concentraciones de los iones magnesio y calcio que provienen% respectivamente% del Mgl1 y del 7a123 considerando que los vol,menes son aditivos. + continuación% calculamos la $ y la comparamos con la 8 $. $i supera el valor de la 8 $ se formar" precipitado. n Mg Cl

2 +¿

Mg ;3 9 5%6  U 5%561 M 9 6%1U65 mol Mgl1 9 n¿

2

2−¿

n Na C O 2

3

9 5%5?  U 5%5C5 M 9 3U65;3 mol 7a123 9


()gina ,,

C O3 n¿

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM 2 +¿

¿

Mg

¿

2−¿

−3

9

1,2 # 10 mol 0,15 %

9
−3

3 # 10 mol 0,15 %

¿

CO3 9

¿

9 5%51 M

+ partir de la reacción del equilibrio de solubilidad del apartado anterior calculamos la $' 2 +¿

¿

$ 9 Mg ¿

2−¿

¿ U CO 3 9
carbonato de magnesio. c) #ste es un ejemplo de preparación de disoluciones diluidas a partir de disoluciones m"s concentradas (ver el apartado de procedimientos e*perimentales en el blog). #s lo que se conoce como procedimiento por dilución. #l volumen que necesitamos de la solución concentrada lo calculamos a partir de la e*presión M6Y6 9 M1Y1 donde la solución 6 es la concentrada y la 1 la diluida' Y6 9

M 2 #' 2 M 1

9

0,012 M # 100 m% 0,120 M

9 65 m Mgl1

#l procedimiento consistiría en pipetear 65 m de la solución 5%615 M con una pipeta aforada de 65 m utilizando una pera de aspiración. Yertemos el volumen pipeteado en un matraz aforado de 655 m y a/adimos agua hasta el enrase. >apamos el matraz y lo agitamos para homogeneizar la solución.

96 La a%/"(&ia !" i("/ $%r%r "( $a !i"ta a@r"&" $a a#ari&i'( !" &ari"/ !"(ta$6 A/i.i/.3 %( "0&"/ !" "/t/ i("/ ta.#& "/ )%"( a <%" $/ !i"(t"/ /" #%"!"( r.#"r a$ a%."(tar /% ra-i$i!a!6 E/ #r "$$ <%" $a/ a%tri!a!"/ /a(itaria/ r"&.i"(!a( <%" "$ a-%a !"/ti(a!a a$ &(/%. H%.a( t"(-a %(a &(&"(tra&i'( !" i("/ $%r%r /it%a!a "(tr" 23  237 .-L6 a= Ra>(a /i "$ a-%a /at%ra!a !" $%r%r !" &a$&i a +7 1C /" a%/ta a$ &(t"(i! !" i("/ $%r%r r"&."(!a! #r $a/ a%tri!a!"/ /a(itaria/6 )= D"t"r.i(a $a /$%)i$i!a! !"$ $%r%r !" &a$&i "( %(a /$%&i'( 32 M !" $%r%r !" /!i6 E0#r"/a "$ r"/%$ta! "( .$"/ #r $itr6 K/$%r%r !" &a$&i a +7 1C=  5222 3 F:2 La#oratorio N$% de &uí'ica II

()gina ,%


a) a reacción correspondiente al equilibrio de solubilidad del fluoruro de calcio es ' a41(s)

⇄

$

a1I(aq) I 14;(aq) $

1$

alculamos la solubilidad del fluoruro de calcio% a partir de la 8 s% y luego la concentración de iones fluoruro' 2 +¿

8 s 9 Ca ¿

−¿¿ $

¿

¿

−¿¿

⇒

U $ 9 $U(1$)1 9 B$3 ¿

−4

;B

9 1$ 9 1 U 1%6?U65 9

4,31 # 10

$9

√ 3

K s

¿

$ %

√

9

− 11

4 # 10

−¿

−¿

1 g $

−¿

U

19 g

$

¿

¿

9 1%6?U65;B M

4

1 mol$

−¿

mol

4

3

U

1000 mg

¿

−¿

$

¿

9 <%6: mgD

Por lo tanto el agua saturada de fluoruro de calcio no se ajusta a las recomendaciones sobre las cantidades de iones fluoruro. b) a solubilidad del fluoruro de calcio en una disolución de fluoruro de sodio (7a4 W 7aII4;) disminuir" debido al efecto del ion com,n' a41(s) $X

8 s 9 Ca ¿

¿

$

U

¿ 9 $XU5%61 ¿ ¿

⇒

a1I(aq) I 14;(aq) $X

−¿¿

2 +¿

⇄

$X 9

K s 2

0,1

1$X I5%6

≃

5%6

−11

9

4 # 10 0,1

2

9 BU65;: M

6Si .">&$a./ 23 .L !" %(a !i/$%&i'( a&%/a !" BaC$+ 32 M &( 53 .L !" %(a !i/$%&i'( a&%/a !" Na+SO5 3+7 M: a= )=

D"t"r.i(" /i /" r.ar #r"&i#ita! !" BaSO56 Ca$&%$" $a/ &(&"(tra&i("/ !" Ba+* a&=  SO5+ a&= "( $a !i/$%&i'( !"/#%/ !" #r!%&ir/" $a #r"&i#ita&i'( DATO: K PSBaSO5= 232 22


()gina ,-


#l equilibrio de solubilidad para el sulfato de bario lo escribiremos en la forma'

→  9a-+ +ac + !6/- − +ac 9a!6/ +s  ¬

a e*presión de la constante del producto de solubilidad ser"'  P! = 9a-+  !6 /-−

as moles de =a1I y $2B1; presentes en cada una de las disoluciones que se van a mezclar son' •

&isolución de =al1 (sal soluble en agua)'

 − = - [ 9a(l- ] 9a(l- +s → 9a-+ +ac + - (l− +ac ⇒ 9a- + = [ 9a(l- ]: (l

0# m2 disol

#,0# mol9a -+ 0### m2 disol

•

= 0#−3 mol 9a-+

&isolución de 7a1$2B (sal soluble)'

;a- !6/ +s → - ;a + +ac + !6 / -− +ac ⇒ ;a+ = - [ ;a-!6/ ]: !6 /- − = [ ;a-!6/ ]

/# m2 disol

#,#-4 mol ( !6/ )

- −

0### m2 disol

= 0#−3 mol ( !6 / )

- −

+l mezclar las disoluciones tendremos un volumen total de ?5 m (suponiendo vol,menes aditivos). as concentraciones de =a1I y ($2B)1; ser"n por tanto (ambos son iguales)' 0#−3 moles 0### m2 4# m2

02


= -,# 0#−-

mol 2

()gina ,.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM #l producto iónico () correspondiente a estas concentraciones ser"' -

< = 9a

-+

-−

 #

!6/

#

= +-,#

−-

-

0# 

-

 mol = /,# 0#−/ mol   2÷  2÷    

omparando este valor con el de 8 P$ (8 P$(=a$2B)9 6%6 65;65) vemos que es muy superior.  :  ! aparecerá precipitado .

as concentraciones de =a1I y ($2B)1; presentes en disolución

vendr"n dadas por la 8 P$ seg,n'  P!

= 9a-+ 

!6/-−

= s . s = s-

s = P!

=

0,0 0#

−0#

 mol = 0,0 0#−4 mol  2÷ 2  

BIBLIOGRAFÍA

C6ANG5 Ra'ond? &uí'ica und@ci'a edición5 Editorial> Mc Gra"6ill? Bitten5 Gurle5 Dai;&uí'ica; General #ditorial Mc LraZ 0ill<[ edición =roZn% 0.#. e May \r uímica% la ciencia central #ditorial Prentice 0all<[ edición La#oratorio N$% de &uí'ica II

()gina ,/

Informe 4 de Quimica II

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