UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INORGÁNICA
Desarrollo Experimental 1. Combustión del Fósforo – Fosforecencia En un balón de 500 mL se colocan pedacitos de fósforo blanco. Agregar agua destilada hasta la mitad y tapar. En el extremo de la conexión que tiene el balón con un tubo de salida se coloca un vaso con agua cuidando que este no toque el líquido. Se calienta el balón a ebullición. La reacción que se produce es la siguiente: Δ
P4 + 3O2
P4O6
2. Identificación del ión fosfato En un tubo de ensayo se coloca 1 mL de solución de Na2HPO4 0.1N, al que se le agregan gotas de reactivo nitromolibdínico junto a 3 gotas de HNO 3 6N. Se deja en reposo y se observa el precipitado. La reacción es:
Na2HPO4 + (NH4)2(MoO4) + HNO3
Δ
(NH4)3[PMo12O40]↓ + NaNO3 + H2O
3. Reacciones de identificación del As 2O3 3.1.
En un tubo de ensayo colocar 1 gr de As 2O3, agregar 1 mL de agua destilada y calentar hasta ebullición. Acidular con HCl 0.1 N y agregar (NH 4)2S. La reacción que se produce es: Δ
As2O3+3H2O H3AsO3+ 3HCl
AsCl3 + 3H2O
2AsCl3 + 3(NH4)2S 3.2.
2H3AsO3 As2S3↓ + 6(NH4)Cl
En un tubo de ensayo seco, se coloca una pequeña cantidad de carbón, agregar una cantidad igual de As 2O3 y calentar. La reacción a desarrollarse es:
As2O3 + 3C
Δ
2As + 3CO
4. Propiedades anfotéricas del As 2O3 En dos tubos de ensayo se colocan pequeñas cantidades de As 2O3. En el primer tubo se agrega HCl(cc), con lo cual se produce la siguiente reacción:
As2O3 + 6HCl
2AsCl3 + 3H2O
En el segundo tubo se agrega NaOH 2N, con lo cual se produce la siguiente reacción:
As2O3 + 6NaOH
2Na3AsO3 +3H2O
5. Propiedades reductoras del AsH3 (arsenina o arsina) En un tubo de ensayo se coloca 0.3 gr de As2O3. Se agrega cantidades iguales de agua destilada y HClcc para formar una solución 1:1. Adicionar una granalla de Zn y cubrir la boca del tubo con un papel empapado de AgNO 3.Las reacciones que se llevan a cabo son:
As2O3 + 12HCl + 6Zn AsH3(g) + 8AgNO3 + 4H2O
2AsH3(g) + 6ZnCl2 + 3H2O 8Ag↓ + 8HNO3 + H3AsO4
6. Identificación del Antimonio 6.1.
En un tub0 de ensayo se coloca 1 mL de SbCl3 al 5%. Acidular con HCl (cc). Agregar una granalla de Zn y calentar.
SbCl3 + Zn 6.2.
HCl
Sb↓ + ZnCl2
En un tubo de ensayo se coloca 0.5 gr de Sb 2O3, agregar 1 mL de agua destilada. Llevar a ebullición. Retirar y acidular con HCl (cc). Agregar (NH4)2S. La reacción que se produce es:
Sb2O3 + 3H2O H3SbO3 + 3HCl(cc) 2SbCl3 + 3(NH4)2S
2H3SbO3↓ SbCl3 + 3H2O Sb2S3↓ + 6(NH4)Cl
7. Hidrólisis de las sales de Antimonio y Bismuto En un tubo de ensayo se coloca 1 mL de SbCl 3 al 5%. Se agrega agua destilada hasta formar precipitado. Luego se añade HCl(cc) hasta que desaparezca el sólido. La reacción en equilibrio es:
SbCl3 + H2O
SbOCl↓ +2HCl
En un tubo de ensayo se coloca 1 mL de BiCl3 al 5%. Se agrega agua destilada hasta formar precipitado. Luego se añade HCl(cc) hasta que desaparezca el sólido. La reacción en equilibrio es:
BiCl3 + H2O
BiOCl↓ +2HCl
Observaciones 1. Combustión del Fósforo – Fosforecencia Bajo los efectos de la luz, y con producción simultánea de fenómenos luminosos, el fosforo blanco se transforma en la modificación roja más estable. Además reacciona con el oxígeno del aire (inflamabilidad espontánea) con desprendimiento intenso de calor y formación de pentaóxido de fósforo P4O10 (2P2O5)en el proceso de combustión del oxígeno, el grado de oxidación pasa desde cero en el fósforo hasta pentavalente positivo en el P4O10 La fosforescencia se debe a la oxidación lenta del fósforo blanco a óxido de fósforo (III) emitiéndose energía en forma luminiscente.
2. Identificación del ión fosfato Se observó una coloración amarilla debido a la presencia del fosfomolibdato de amonio formado, el cual indica la presencia de fosfato. Con el paso del tiempo se va precipitando el fosfomolibdato que estaba en la disolución hacia el fondo del tubo.
Al momento de realizar la experiencia se forma esta solución amarilla
Al cabo de media hora, el fosfomolibdato ha precipitado en gran parte
3. Reacciones de identificación del As 2O3 3.1.
El As2O3 es insoluble en agua por ello se calentó hasta su ebullición; solo así se pudo disolver y formar el ácido arsenioso. Luego este acido se hace reaccionar con HCl para de esta manera obtener cloruro arsenioso, el cual es un poco turbio (en el fondo se acumuló reactivo en exceso pero no es precipitado). Finalmente este cloruro en contacto con el sulfuro de amonio forma un precipitado amarillo.
El óxido insoluble forma una capa sobre el agua
3.2.
Al reaccionar con HCl, se forma la sal incolora
La reacción con el NH4S da esta coloración
Al someter al calor la mezcla de óxido arsenioso con carbón se pudo observar la formación del espejo de arsénico, el cual se pudo identificar por su brillo, notoriamente diferente al del resto del tubo. Se debe tener cuidado con los compuestos del arsénico, una vez que se ve el arsénico (gris brillante) se deja de calentar.
El calentamiento del óxido forma el espejo de arsénico, distinguible por su reflejo multicolor
4. Propiedades anfotéricas del As 2O3 En ambos casos el As2O3 se disuelve en soluciones incoloras. El As2O3 produce sales tanto como ácido fuertes como con bases fuertes por tanto en soluciones fuertemente ácidas el ión arsénico (III) As3+ es estable. En soluciones fuertemente básicas, el estable es el ión arsenito AsO 33. Se tuvo que utilizar el HCl cc ya que con el HCl 0,1N la solución se tornaba turbia, de la misma manera que con la solución de NaOH utilizamos la de concentración 2N en lugar de la de 0,1N.
La transparencia de este tubo se debe a la acción de HClcc
La transparencia de este tubo se debe a la acción de NaOH 2N
5. Propiedades reductoras del AsH3 (arsenina o arsina) Primero se mezcló unos gramos As2O3 con HCl y agua, estos dos últimos en cantidades iguales y resultó una solución incolora, pero al agregar una granalla de zinc la reacción fue muy rápida y de inmediato se obtuvo una coloración parda, luego tapamos la boca del tubo con un papel previamente empapado de AgNO3. En el papel se obtuvo un color plomo brillante característico de la plata con lo que se demuestra la propiedad reductora de la arsina al pasar de Ag+1 a Ag0
Con el añadido del Zn, la reacción cambia a esta coloración, y libera rápidamente
Precipitado de Ag que quedó en el papel empapado
6. Identificación del Antimonio 6.1.
Al añadir 3 gotas de HClcc a un tubo con SbCl 3 para después calentar, se observó que se formo una precipitado de color negro que corresponde al Sb, encima una solución incolora que es ZnCl2 y también el desprendimiento de un gas que en este caso es el H2
Precipitado de Sb resultado de la reacción
6.2.
Al añadir agua al óxido de antimonio y luego calentarlo se forma el óxido respectivo que es de un color turbio. Luego cuando se le agrega HCl la turbidez desaparece obteniéndose una solución incolora lo que quiere decir que es soluble. Finalmente cuando le agregamos sulfuro de amonio obtenemos el sulfuro de antimonio cuyo color es naranja.
7. Hidrólisis de las sales de Antimonio y Bismuto En ambos casos se observa la formación de precipitados blancos, esto debido a la formación de las sales SbOCl y BiOCl insolubles por hidrólisis con el agua de SbCl 3 y el BiCl3. Al agregar HCl el equilibrio se desplaza hacia la izquierda disolviendo el SbOCl y formando nuevamente el SbCl3 de igual manera con el BiOCl.
Conclusiones o
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La formación de sulfuros con los elementos del grupo 15, como As y Sb, necesitan de calentamiento. Se utilizan para identificación por los colores característicos que muestran. La arsenina o arsina (AsH 3) es, como todos los hidruros del grupo 15, un buen agente reductor, propiedad que se aprecia en medio básico. Los tricloruros de Sb y Bi están en equilibrio con H2O, formando hipocloritos, por lo que al aumentarle este líquido, se desplaza el equilibrio. El óxido de arsénico tiene propiedades anfóteras, dado su facilidad para reaccionar en medio ácido y básico.
