Trabajo Práctico N°8: síntesis de productos químicos de interés comercial Materia: Química inorgánica Docentes: Magi Nicolás Ponce !elén "studiantes: #ce$edo %odrígue& Marta
'
(rlandini Patricia
Fecha:
6/11/2014
Objetivo: "l prop)sito de este in*orme es el análisis de la obtenci)n de Na +,P(-. /a0(- a tra$és de la reproducci)n a escala de laboratorio del proceso industrial1 2a sal de *os*ato dis)dico 3Na +,P(-4 se obtendrá como producto principal mientras que el .eso 3/a0( -4 será un subproducto del proceso a partir de las ceni&as de 5ueso . el agregado de ácido sul*6rico 3, +0(-41 Procedimiento e7perimental: 1 Materia riales les: 9aso de precipitados1 !ureta1 "mbudo !uc5ner1 9arillas de $idrio1 Mec5ero !unsen tela metálica1 Trípode1 itasato1 9idrio de reloj1 • • • • • • • •
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"squema de trabajo:
4 /olocar en un $aso de precipitados +;gr de pol$o de ceni&a de 5ueso 38;< /a=3P(-4+> +;< /a/(=) +4 #dicionar ? m2 de agua 5asta *ormar una pasta espesa1 =4 Mediante una bureta sujeta a un soporte se agregar @ m2 de ácido sul*6rico concentrado1 -4 #dicionar ; m2 de agua destilada1 @4 #gitar sua$emente 5asta la *ormaci)n de una pasta *luida1 A4 Biltrar con embudo !uc5ner ?4 2a$ar el s)lido *iltrado con ; m2 de agua1 84 Pesar en seco el s)lido obtenido1 C4 /olocar dentro de un $aso de precipitados el líquido *iltrado junto con el agua de la$ados1 3reali&ar una marca sobre el $aso correspondiente a 8; m24 ;4 %egistrar el $alor de p,1 4 #gregar Na+/(= 5asta p, 8 3soluci)n sin e*er$escencia41 +4 /alentar soluci)n 5asta obtener un $olumen de 8; m21 =4 "n*riar el sistema en un baEo de 5ielo1 -4 Biltrar con embudo !uc5ner los cristales *ormados1 %eacciones in$olucradas:
%7 : /a= 3P(-4+3s4 F =,+0(- 3ac4
=/a0( - 3ac4 F +,=P(- 3ac4
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%71 +: /a/(= 3s4 F ,+0(- 3ac4
/a0(- 3ac4 F /(+ 3g4 F ,+(
/a= 3P(-4+3s4 F /a/(= 3s4 F -,+0(- 3ac4
+,=P(- 3ac4 F =/a0(- 3s4 F /(+ 3g4 F ,+(
#l adicionarse agua en el paso + se produce el siguiente equilibrio:
Ca3 (PO4)2(S) + H2O
3 Ca
2+
+ 2 PO4
3-
"n el paso = 3adici)n del , +0(-4 el 0( -+G del ácido reacciona con parte del /a +F presente para *ormar una sal1 2os protones liberados reaccionan con el P( -=G despla&ando el equilibrio 5acia la *ormaci)n de ácido *os*)rico 3, =P(-41 2a presencia en medio ácido del ácido *os*)rico es $eri*icable a tra$és de la in*ormaci)n e7plicitada en el siguiente diagrama de especiaci)n:
"n base al diagrama a p,H la especie que predomine será , =P(-1 # partir de la *iltraci)n reali&ada en el paso ? se obtiene /a0( -1 +,+( 3.eso4 . ácido *os*)rico líquido1 Para la obtenci)n de Na +,P(- del ácido *os*)rico de la reacci)n se ele$a el p, a un $alor de 8 para que seg6n el diagrama de especiaci)n la presencia de ,P( - predomine1 Para ele$ar el p, se reali&a una adici)n de Na+/(= el cual genera (, G1 2as reacciones in$olucradas son las siguientes: Na+/(= F ,+( /(=+G F ,+(
+NaF 3ac4 F /( =+G 3ac4 ,/(=G F (,G
/(+ 3g4
/(+ 3ac4 F , +(
3
,=P(- 3ac4 F Na+/(= 304
N#+,P(- 304 F /(+ 3g4 F ,+( 3l4
2a adici)n de Na +/(= se detu$o cuando se dejo de apreciar burbujas en la soluci)n seEal de que los equilibrios se 5abían despla&ado 5acia la *ormaci)n de ,/( =G1 # p,H 8 la especie predominante es ,/( =G1
"l paso + tiene como objeti$o a*ectar la solubilidad de la soluci)n1 #l sobresaturar la soluci)n el soluto disuelto se separa de la soluci)n *ormando cristales es decir cristali&a1 # partir de la *iltraci)n reali&ada en el 6ltimo paso es posible la obtenci)n de Na +,P(- ' + ,+(1 %esultados e7perimentales: Masa de pol$o de 5ueso Masa de /a0( Masa de Na +,P(- ' + ,+( obtenida Masa de soluci)n 3aguas madres4 Temperatura de aguas madres: %endimiento /a0( -' +,+( %endimiento Na +,P(- ' + ,+(: Masa de Na +,P(- ' + ,+( desec5ada
+; gr 39,6 gr 38,4 gr 67,0 gr 25° C +< ;?< A? gr
/álculos reali&ados:
4
4 %endimiento /a= 3P(-4+3s4 F /a/(= 3s4 F -,+0(- 3ac4
+,=P(- 3ac4 F =/a0(- 3s4 F /(+ 3g4 F ,+(
%eacti$o limitante: 8;< /a= 3P(-4+H ;8 7 +;gr HA grH ;;@ moles 3A grI 3=; grI mol44 +;< /a/(=H;+ 7 +;gr H- grH ;;- moles 3-grI 3;; gr1I mol44 ,+0(-
J KH C8< mIm
C8 gr de soluto
;; gr de soluci)n
L H 8= gI cm =
8= gr sc
cm =H m2
0on agregados @ m2 Masa molar ,+0(- H C8 grI mol 8= gr de sc
m2
;; gr de sc
7 H @-A m2 de sc
C8 gr de st
mol
@ m2 de sc
7H ;+? moles de st
%eacti$o limitante: /a/( = 3;;- moles4 %endimiento de /a0( -' +,+( /a= 3P(-4+3s4 F /a/(= 3s4 F -,+0(- 3ac4
+,=P(- 3ac4 F =/a0(- 3s4 F /(+ 3g4 F ,+(
2a especie /a +F que con*orme el .eso 3/a0( -4 $endrá dada por los aportes del *os*ato de calcio . el carbonato de calcio1 "ntonces:
n /a+F *1 te)ricosH n /a+F 3*os*ato de calcio4 F n /a+F 3carbonato de calcio4 Por estequiometria: = moles de /a +F H n /a+F 3*os*ato de calcio4 H =7 ;;@ moles
mol de /a = 3P(-4+ mol de /a/( =
mol de /a +F H n /a+F 3carbonato de calcio4 H ;;- moles
n /a+F *1 te)ricosH 3;@ moles F ; ;- moles4 H ;C moles de
+F
/a
Masa molar /a0(-' +,+(H ?+ grImol
n /a0( ' +, ( te)ricos H ; C moles 7 ?+ grImol H=+ A8 gr -
+
Masa obtenida de /a0(-' +,+(
=CA gr
rendimiento al ;;<
+< de rendimiento
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/onsideramos que el rendimiento supero el ;;< debido a errores e7perimentales probablemente la masa a6n retenía líquido al ser pesada1 +4 %endimiento Na+,P(- ' + ,+( /a= 3P(-4+3s4 F /a/(= 3s4 F -,+0(- 3ac4 ,=P(- 3ac4 F Na+/(= 304
+,=P(- 3ac4 F =/a0(- 3s4 F /(+ 3g4 F ,+(
N#+,P(- 304 F /(+ 3g4 F ,+( 3l4
Por estequiometria: ;;@ moles /a = 3P(-4+ r71 /ompleta
; moles de , =P(-
; moles de N# +,P(-
Mr de Na+,P(- H =@8 grImol
n Na ,P( +
- te)ricos
H ;
moles 7 =@8 grImol H=@ 8 gr
Masa obtenida de Na+,P(-
=8- gr
rendimiento al ;;<
;? < de rendimiento
Masa pérdida en aguas madres:
a!"# "$!e%&'"# ga# *a're#: e*era!ra: 25° C a#a aga# *a're#: 67,0 gr
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."*e% 'e a# aga# *a're#: 59 * ; gr de Na +,P(- ' + ,+(
;; gr de soluci)n
A? gr Na +,P(- ' + ,+(H
A?; gr de soluci)n
Porcentaje perdido en aguas madres: mol de Na +,P(- ' + ,+(
1
; mol de Na +,P(- ' + ,+(
=@8 gr de Na +,P(- ' + ,+( =@8 grH
A? gr de Na +,P(- ' + ,+(
;;< 8? <
/onclusi)n: "ste in*orme consta de muc5os errores operati$os el más destacado es el 5ec5o de 5aber pesado la masa de los productos . subproductos cuando a6n contenían líquido retenido1 Por otra parte se considera que el proceso químico reproducido en el laboratorio no resulta aplicable a gran escala si la materia prima es ceni&a de pol$o de 5ueso porque la misma resulta escasa en comparaci)n con los dep)sitos minerales en la naturale&a1
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