UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA
LABORATORIO DE CIENCIA BÁSICA 1
PROFA: LETICIA CARRIZOSA ESPINOZA
VELÁZQUEZ ALVARADO ALEJANDRO
GRUPO: 1158
EXPERIMENTO #6 “OBTENCIÓN DE CuSO4”
EXPERIMENTO #6 “OBTENCIÓN DE CuSO4” RESUMEN Se quizo comprobar si era posible obtener CuSO4 · 5H2O a partir de una serie de reacciones y con 0.1g de Cu. Se pensaban obtener 0.2234g de CuSO 4 · 5H2O después de seguir con todo el procedimiento. Se concluyó que es muy importante saber trabajar con este tipo de compuestos ya que además de saber su preparación, se ponen en práctica algunos conceptos de BPL. INTRODUCCIÓN El CuSO4 se preparará por la acción de las reacciones sobre 0.1g de Cu, obteniendo 0.2234g de CuSO4 · 5H2O en forma de cristales. El ácido diluido se deja gotear sobre virutas de cobre en presencia de O 2, el CuSO4 · 5H2O cristaliza de una solución acuosa. La sal anhidra se prepara calentando los cristales azules. El CuSO4 se usa en baterias, en la refinación de Cu, en estampados de telas de algodón y en galvanoplastía. Algunas veces se agrega a los lagos para matar algas, la mezcla de CuSO4 y Ca(OH)2 se utiliza como fungicida. Se utiliza también para preparar la solución de Fehling. El CuSO 4 anhidro se utiliza como prueba para determinar la humedad en queroseno y sustancias similares. En presencia de humedad, el polvo cambia de color blanco a azul. El CuSO4 cristaliza en H2O y forma triclínicos azules, se conoce como CuSO4 · 5H2O. Se utiliza como reductor de fotografía. (4) Las operaciones para la síntesis de CuSO4 · 5H2O comprenden:
Oxidación de Cu(NO3)2 Precipitación de CUCO3 Digestión del precipitado Filtración del precipitado Lavado del precipitado Conversión de CuCO3 a CuSO4 Conversión de CuSO4 a CuSO4 · 5H2O Pesado del precipitado (2)
Precipitación (1) Se efectúan agregando lentamente los reactivos mientras se agita la solución debidamente diluida. Cuando el precipitado haya sedimentado deben agregarse unas gotas más de reactivo para verificar que no se produzca más precipitado. Los precipitados no deben ser filtrados inmediatamente después de formarlos, ya que requieren una digestión para que el precipitado deje de producirse y para que todas las partículas sean de un tamaño ideal y que se puedan separar por filtración. ¿Qué es un precipitado? (1) Es el resultado de una reacción química, que dá lugar a la liberación de un metal insoluble en agua o la formación de un componente insoluble que contiene un elemento que se lavará. Lavado del precipitado (1) Muchos precipitados se forman en presencia de uno o más compuestos solubles que con frecuencia no son volátiles a la temperatura a la que el precipitado se seca o calcina; es necesario lavar el precipitado para eliminar dichas sustancias tanto como sea posible. Oclusión del precipitado (3) Es la contaminación del precipitado con sustancias provenientes de los reactivos que quedan englobados mecánicamente y que son lentamente eliminados por el lavado. Digestión del precipitado (3) Es dejar en reposo durante unas horas en el líquido donde se prodijeron las oclusiones, de preferencia en caliente, abajo del punto de ebullición, durante éste lapso se completa la precipitación, aumenta el tamaño de los cristales y disminuye la oclusión, se obtienen precipitados más filtrables y puros. Filtración del precipitado (3) Se separa el precipitado de la solución madre y tiene por objeto obtener el precipitado libre de solución.
Cristalización (3) Proceso por el cuál se forma un sólido cristalino ya sea a partir de un gas, sólido o líquido. Es aquella por medio de la cuál se separa un componente de una solución transfiriendolo a fase sólida en forma de cristales que precipitan. PLANTEAMIENTO ¿Se podrá obtener CuSO4 · 5H2O de una serie de reacciones a partir de 0.1g de Cu? REACCIONES 3Cu(s) + 8HNO3(l)(1:1) Cu(NO3)2(ac) + 2NaHCO3(ac)
3Cu(NO3)2(ac) + 4H2O(l) + 2NO(g) CuCO3(s) + CO2(g) + 2Na(NO3)2(ac)
CuCO3(s) + H2SO4(ac)(1:4)
CuSO4(ac) + H2O(l) + CO2(g) MATERIAL
3 Vasos de precipitados (100mL) 1 Vaso de precipitados (50 mL) 1 Pipeta graduada (1 mL) 1 Pipeta volumétrica (1 mL) 1 Parrilla de calentamiento y agitación 1 Embudo de tallo corto 1 Soporte universal 1 Anillo metálico Agitadores magnéticos Papel filtro Agua destilada EQUIPO
Campana de extracción REACTIVOS
NaHCO3 HNO3 H2SO4 Cu
PROCEDIMIENTO Se pesaron 0.1g de Cu en la balanza analítica. Se preparó la solución de HNO3 (1:1) en la campana de extracción. NOTA: Al decir “(1:1)” significa que se debió agregar la misma cantidad de reactivo que de agua destilada. De nuevo en la campana de extracción, se le agregó al Cu la solución de HNO 3. Se dejó digestar la solución por 1 día. Se preparó la solución saturada de NaHCO 3. Se agregó la solución de NaHCO3 a la solución que se dejó digestar, esta nueva solución fue de Cu(NO3)2. Con ayuda del agitador magnético y la parrilla de calentamiento y agitación, se agitó la solución de Cu(NO3)2 hasta que cambió de color azul a un color verde agua, debió estar a 60 ºC. Se dejó digestar la solución hasta que se formó el precipitado. Una véz que se obtuvo el precipitado, éste se decantó en un vaso de precipitados con ayuda del soporte, el anillo metálico, el embudo y el papel filtro para separar el precipitado de las aguas madre. Se filtró y lavó el precipitado, se dejó secar el soluto. Se preparó la solución de H2SO4 (1:4) NOTA: Al decir “(1:4)” significa que se agregó la cantidad de reactivo obtenida en los cálculos y que se agregó la misma cantidad pero multiplicada por 4 de agua destilada. Al precipitado se le agregó la solución de H 2SO4 lentamente hasta que reacionó todo el precipitado. Ésta última solución de color azul se dejó digestar por 1 día para que se formaran los cristales de CuSO4. Se pesaron los cristales y se determinó el rendimiento experimental.
DISCUSIÓN No se llegó a completar el experimento ya que al dejar digestar por 1 día y hacer que éste proceso fuera más rápido, se utilizo hielo y éste, al derretirse, hizo que se llenaran de agua los cristales de CuSO4 y que por lo tanto, éstos no se formaran, echando a perder el experimento. Gracias a este hecho, no se pudo obtener el rendimiento experimental. CONCLUSIÓN Se concluyó que es muy importante saber trabajar con este tipo de compuestos ya que además de saber su preparación, se ponen en práctica algunos conceptos de BPL. También se concluye que es muy importante seguir el procedimiento al pie de la letra, ya que pueden pasar accidentes y por consiguiente, echar a perder el experimento.
REACTIVOS NaHCO3 (5) Peso molecular: 84,00 Punto de fusión: Al calentarse comienza a perder dióxido de carbono a los 50¼C y se convierte enteramente en carbonato de sodio a los 100¼C. Propiedades: Polvo (o gránulos) blanco cristalino; la calidad comercial U.S.P. tiene una pureza del 99,9%. Usos comúnes: En la obtención de sales de sodio; generación de dióxido de carbono; preparación de polvos de cocer, sales y bebidas efervescentes; en extintores de incendios y material de limpieza; en medicina veterinaria, como antiácido (alcalificante) sistémico y de la orina; asi mismo, en veterinaria, como tópico para las quemaduras y para disolver mocos, exudados y costras. Obtención: A partir de carbonato de sodio, agua y dióxido de carbono. Transporte y almacenamiento: Material inocuo que se vende en sacos de 22,5 y 45 kg (50 y 100 libras) o en bidones de 25 y 50 kg. Se reparte a granel en vagones tolva y camiones.
H2O (5) Estado físico: sólida, liquida y gaseosa, Color: incolora, Sabor: insípida, Olor: inodoro, Densidad: 1 g./c.c. a 4°C, Punto de congelación: 0°C, Punto de ebullición: 100°C, Presión critica: 217,5 atm. Temperatura critica: 374°C, Reacciona con los óxidos ácidos, Reacciona con los óxidos básicos Reacciona con los metales, Reacciona con los no metales, Se une en las sales formando hidratos.
CuCO3 (5) Es una sal formada tras la reacción química del cobre metálico al estar expuesto a la atmósfera húmeda, el cobre va adquiriendo una cubierta verde claro. También se puede observar una pátina verdosa sobre los objetos de latón o bronce. El material verdoso es una mezcla molar 1:1 de Cu(OH)2 y de CuCO3: [1] " El color puede variar de azul claro a verde dependiendo de las cantidades presentes de carbonato de cobre y carbonato básico de cobre, en varios grados de hidratación.
CO2 (5) El dióxido de carbono es un gas ligeramente tóxico, inodoro e incoloro y con un sabor ácido. El CO2 no es combustible ni aporta a la combustión. Pesa 1.4 veces lo que el aire, se evapora a presión atmosférica a -78° C y puede reaccionar en forma violenta con bases fuertes, especialmente a altas temperaturas. El dióxido de carbono se obtiene como subproducto de algunas combustiones. Sin embargo, debe pasar por un proceso de purificación en el que se extraen los restos de agua, oxígeno, nitrógeno, argón, metano y etileno, entre otros.
Na(NO3)2 (5) El nitrato de sodio se obtiene por neutralización de bases de carbono con ácido nítrico HNO3. Es un subproducto en la síntesis del ácido nítrico donde se forma al absorber el dióxido de nitrógeno en una disolución de carbonato sódico. Se trata de una sustancia incolora, ligeramente higroscópica y altamente oxidante. Mezclado con sustancias orgánicas puede provocar explosiones. El nitrato es sólo ligeramente tóxico pero puede ser transformado en nitrito con actividades fisiológicas mayores y más dañinas.
CuSO4 (5) Estado de agregación: Sólido Apariencia : - Pentahidratado : Cristales azules - Anhidro : Polvo blanco grisáceo Densidad : 3603 kg/m3; 3,603 g/cm3 Masa molar : 159,6 g/mol Punto de fusión : 383 K (109,85 °C) Punto de ebullición : 923 K (649,85 °C) Estructura cristalina : triclínico Solubilidad en agua : 20,3 g/100 ml (20 °C)
Cu(NO3)2 (5) Estado Físico : Sólido. Apariencia : Cristales color azul - Son higroscópicos. Olor : Sin olor. pH : 3.0 - 4.0 (solución acuosa al 5% a 25ºC). Temperatura de Ebullición : 170ºC (Cobre II Nitrato Anhidro - se descompone). Temperatura de Fusión : 114 - 115ºC Solubilidad : Muy buena solubilidad en Agua (138 g por 100 ml de Agua a 0ºC).
Cu (5) Un metal comparativamente pesado, el cobre sólido puro, tiene una densidad de 8.96 g/cm3 a 20ºC, mientras que el del tipo comercial varía con el método de manufactura, oscilando entre 8.90 y 8.94. El punto de fusión del cobre es de 1083.0 (+/-) 0.1ºC (1981.4 +/- 0.2ºF). Su punto de ebullición normal es de 2595ºC (4703ºF). El cobre no es magnético; o más exactamente, es un poco paramagnético. Su conductividad térmica y eléctrica son muy altas. Es uno de los metales que puede tenerse en estado más puro, es moderadamente duro, es tenaz en extremo y resistente al desgaste. La fuerza del cobre está acompañada de una alta ductibilidad. Las propiedades mecánicas y eléctricas de un metal dependen en gran medida de las condiciones físicas, temperatura y tamaño de grano del metal. De los cientos de compuestos de cobre, sólo unos cuantos son frabricados de manera industrial en gran escala. El más importante es el sulfato de cobre(II) pentahidratado o azul de vitriolo, CuSO 4 · 5H2O.
HNO3 (5) El HNO3 es un liquido incoloro que se descompone lentamente por la acción de la luz, adoptando una coloración amarilla por el NO 2 que se produce en la reacción. En el aire húmedo despide humos blancos, su punto de fusión es de –43 ºC y su punto de ebullición es de 83 ºC pero a esa temperatura se acentúa su descomposición. Es soluble en agua en cualquier proporción y cantidad y su densidad es de 1,5 g/ml. Este ácido es toxico, muy corrosivo, mancha la piel de amarillo y destruye las mucosas.
H2SO4 (5) El ácido sulfúrico concentrado al 98% presenta las siguientes constantes: Punto de ebullición: 330 ºC Punto de congelación: 3 ºC Densidad: 1,84 Propiedades: Líquido aceitoso, transparente, incoloro e inodoro, bastante más viscoso que el agua. El ácido sulfúrico concentrado es una solución acuosa cuyo contenido de H2SO4 varía entre el 93 y 98%. Peligros: El ácido sulfúrico concentrado corroe la piel y quema los tejidos vorazmente. Cuando se mezcla con otros líquidos , debe añadirse lentamente, con agitación constante; si se diluye, añádase siempre el agua y nunca viceversa; reacciona con el agua o vapor con generación de calor. Usos comúnes: En la fabricación de abonos, explosivos, tintes, otros ácidos, papel y cola; en la purificación del petróleo; en la oxidación de metales y otros materiales; como secante. Ingrediente de los detergentes para baños, limpiadores de cañerías y metales, compuestos antioxidantes, y fluidos de los acumuladores de automóviles. Obtención: Por oxidación catalítica del dióxido de azufre en trióxido de azufre, que a su vez se convierte en ácido sulfúrico por el “método de contacto" (reacción con el agua). Por reacción entre el dióxido de azufre, oxígeno, vapor de agua y óxidos de nitrógeno en cámaras de plomo. Transporte y almacenamiento: Sustancia corrosiva. Se transporta en garrafas de vidrio metidas en cajas; cubetas portátiles de acero; camiones y vagones cisterna, y en barriles y bidones de metal, según la concentración del ácido sulfúrico. Se guarda en recipientes herméticos de vidrio u otro material inerte.
BIBLIOGRAFIA 1.- Hern, Morris Química 1ra Edición Grupo Editorial Iberoamericano 600 p.p. 2.- Borns, A. Fundamentos de Química 2da Edición Editorial Hispanoamericana México, 1946 769 p.p. 3.- Douglas, A. Skoog y Donald, M. West Fundamentos de Química Analítica 2da Edición Nueva York 4.- Kotz, Treichel Wequez Química y Reactividad Química 6ta Edición Nueva York Editorial Thompson 930 p.p.
5.- Hawley, Gessner G. Diccionario de Química y Productos Químicos 1ra Edición Editorial Omega Barcelona, España 645 p.p.
