Sulfato de Cobre

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Resumen La obtención del Sulfato de Cobre pentra-hidratado (CuSO4 5H2O) se da a partir de preparar soluciones de HNO3 y otra de H2SO4 , y adicionar el Cobre en las soluciones después se espero a que los reactivos reaccionaran completamente, después se peso bicarbonato de sodio y se adiciono la solución de manera lenta y con agitación, después se formo un precipitado de CUCO3 y lo dejamos añejar durante 24 horas, después de que pasaron las 24 horas filtramos y lavamos con 1 ml de H2O destilada durante 10 veces después se recupero el precipitado obtenido después se le adiciono una solución de H2SO4 después se formara CuSO4 y se adiciono la solución lentamente con agitación, se le adiciona agua destilada y se concentro la solución obtenida , se filtraron los cristales, se pesaron los cristales y se cuantificaron los cristales. Marco teórico Sulfato de cobre pentahidratado: El sulfato de cobre pentahidratado o sulfato cúprico pentahidratado es el producto de la reacción química entre el sulfato de cobre (II) anhidro y agua. Éste se caracteriza por su color azul y sus rápidos cambios de temperatura al agregarle más agua. Su fórmula química es CuSO4·5H2O. Densidad relativa (g/cm3) 2,3 Solubilidad en agua a 0 ºC, g/100ml 31,7 Punto/intervalo de fusión, ºC 110 (se descompone) Fórmula molecular CuSO4.5H2O Peso molecular 249,7

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Se propuso verificar experimentalmente la ley de la conservación de la masa, mediante un proceso químico en el cual se hizo reaccionar el nitrato de cobre (Cu NO3) con bicarbonato de sodio (NaHCO3), lo que produjo carbonato de cobre (CuCO3) en forma de precipitado, después de decantarlo de sus aguas madres y de secarlo, ya efectuado el proceso de digestión, se agregó acido sulfúrico (H2SO4) diluido a razón 1:4, para posteriormente hidratarlo y al estimular sus moléculas obtener los cristales azules del sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 5H2O). El producto registró un rendimiento experimental de 1.18 g menor al que rendimiento teórico que fue de 1.96 g y tomando en cuenta estos datos el porcentaje de rendimiento fue de 60.20 %.

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Resumen

La obtención del Sulfato de Cobre pentra-hidratado (CuSO4 5H2O) se da a partir de preparar soluciones de HNO3 y otra de H2SO4 , y adicionar el Cobre en las soluciones después se espero a que los reactivos reaccionaran completamente, después se peso bicarbonato de sodio y se adiciono la solución de manera lenta y con agitación, después se formo un precipitado de CUCO3 y lo dejamos añejar durante 24 horas, después de que pasaron las 24 horas filtramos y lavamos con 1 ml de H2O destilada durante 10 veces después se recupero el precipitado obtenido después se le adiciono una solución de H2SO4 después se formara CuSO4 y se adiciono la solución lentamente con agitación, se le adiciona agua destilada y se concentro la solución obtenida , se filtraron los cristales, se pesaron los cristales y se cuantificaron los cristales.

Marco teórico

Sulfato de cobre pentahidratado: El sulfato de cobre pentahidratado o sulfato cúprico pentahidratado es el producto de la reacción química entre el sulfato de cobre (II)

anhidro y agua. Éste se caracteriza por su color azul y sus rápidos cambios de temperatura al agregarle más agua. Su fórmula química es CuSO4·5H2O.

Densidad relativa (g/cm3) 2,3

Solubilidad en agua a 0 ºC, g/100ml 31,7

Punto/intervalo de fusión, ºC 110 (se descompone)

Fórmula molecular CuSO4.5H2O

Peso molecular 249,7

Cobre: Elemento químico, de símbolo Cu, con número atómico 29; uno de los metales de transición e importante metal no ferroso. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados por los humanos.

Número atómico 29

Valencia 1,2

Estado de oxidación +2

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Electronegatividad 1,9

Radio covalente (Å) 1,38

Radio iónico (Å) 0,69

Radio atómico (Å) 1,28

Configuración electrónica [Ar]3d104s1

Primer potencial de ionización (eV) 7,77

Masa atómica (g/mol) 63,54

Densidad (g/ml) 8,96

Punto de ebullición (ºC) 2595

Punto de fusión (ºC 1083

Ley de Lavosier: La ley de Lavoisier o ley de la conservación de la masa dice que en cualquier reacción química la masa se conserva,

Se va a formar un precipitado de CuCO3

* Dejar añejar el precipitado por 24 horas

* Filtrar y lavar con 1 ml de agua 10 veces

* Recuperar el precipitado obtenido y adicionarlo en un vaso de precipitado

* Adicionarle 4.34 de una solución 1:4 de H2SO4

* Se formara CuSO4 y adicionarle la solución 1:4 lentamente con agitación

* Adicionarle 1.41 ml de agua destilada

* Concentra a 15 ml a solución obtenida

* Filtrar cristales, pesar cristales y cuantificar cristales

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RESUMEN

Se propuso verificar experimentalmente la ley de la conservación de la masa, mediante un proceso químico en el cual se hizo reaccionar el nitrato de cobre (Cu NO3) con bicarbonato de sodio (NaHCO3), lo que produjo carbonato de cobre (CuCO3) en forma de precipitado, después de decantarlo de sus aguas madres y de secarlo, ya efectuado el proceso de digestión, se agregó acido sulfúrico (H2SO4) diluido a razón 1:4, para posteriormente hidratarlo y al estimular sus moléculas obtener los cristales azules del sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 5H2O). El producto registró un rendimiento experimental de 1.18 g menor al que rendimiento teórico que fue de 1.96 g y tomando en cuenta estos datos el porcentaje de rendimiento fue de 60.20 %.

MARCO TEORICO

Estequiometria: Es la parte de la química que tiene estudia las relaciones cuantitativas de las cantidades en masa y volumen de las sustancias reaccionantes y los productos de una reacción química. La palabra estequiometria fue establecida en 1792 por el químico alemán Jeremías B. Richter para designar la ciencia que mide las proporciones según las cuales se deben combinar los elementos químicos. Richter fue uno de los primeros químicos que descubrió que las masas de los elementos y las cantidades en que se combinan se hallan en una relación constante.

Hidrato: Compuesto químico que presenta moléculas de agua en su estructura.

Hidratación: Proceso en el que un ion o una molécula se rodean de moléculas de agua acomodadas en una forma específica.

Porcentaje de rendimiento de reacción: Describe la proporción del rendimiento real con respecto al rendimiento teórico.

% Rendimento= Rendimento Realrendiemiento Teorico X 100

Rendimiento Teórico: Es la cantidad de producto que se obtiene si reacciona en su totalidad el reactivo limitante, en otras palabras es el rendimiento máximo que se puede obtener a partir de la ecuación química balanceada.

Rendimiento Real: Es la cantidad de producto que se obtiene de manera experimental cuando se lleva a cabo la reacción de manera práctica, por lo cual es menor al reactivo limitante, esto se debe a diferentes razones.

Condiciones de un compuesto saturado: Un compuesto saturado es un compuesto químico que tiene una cadena de átomos de carbono unidos entre sí por enlaces simples t tiene átomos de H ocupando las valencias libres de los otros átomos de carbono.

* Enlaces sencillos C-C y C-H.

* Cantidad máxima de H por C.

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Reactivo limitante: Es la sustancia que se consume primero en una reacción química y determina la cantidad máxima del producto que se forma, cuando este producto se consume no se puede formar mas de este.

Reactivo en exceso: Son los reactivos presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la cantidad total del reactivo limitante y no se consume totalmente en la reacción.

Reacción: Transformación que sufren sustancias químicas denominadas reactivos, cuando dan lugar a nuevas sustancias, denominadas productos de la reacción, con propiedades diferentes a las sustancias iníciales.

Reactivos: Sustancias químicas que intervienen en la reacción para formar los productos químicos.

METODO DE BALACEO

* Por tanteo

1. Escribir las formulas correctas para los reactivos y los productos.

2. Balancear los átomos de C.

3. Balancear los átomos de H y O.

4. Verificar que el numero de átomos de cada sustancia este balanceada.

* Método de Oxido-Reducción

1. Verificar que es una reacción Redox, determinando el número de oxidación de cada elemento.

2. Separar las reacciones en semireacciones (estas solo se escriben con los elementos de cambio, si tienen algún subíndice se debe escribir con este).

3. Balancear los átomos en cada semireacción.

4. Balancear las cargas en cada semireacción agregando electrones al lado más positivo de cada reacción.

5. Multiplicar cada semireacción por el factor adecuado teniendo en cuenta que el número de electrones perdidos sea igual al número de electrones ganados.

6. Sume las semireacciones eliminando a los electrones.

7. Colocar los coeficientes resultantes en la ecuación original.

8. Balancear por tanteo el resto de los elementos para que la ecuación esta balanceada con respecto a su masa.

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* Método del ion electrón: método que se utiliza para reacciones de Redox de especies iónicas en disolución.

* MEDIO ACIDO

1. Separar la reacción en semireacciones (estas se escriben con la espacie o ion completas).

2. Balancear los átomos excepto los átomos de H y O.

3. Balancear los átomos de O adicionando moléculas de H2O del lado de la semireacción que los necesite.

4. Balancear los átomos de H adicionando protones ácidos H+ del lado de la semireacción que los necesiten.

5. Balancear las cargas de semireacción agregando e- (electrones) al lado más positivo de cada semireacción.

6. Multiplicar cada semireacción por el factor adecuado tomando en cuenta que el número de e- ganados sea igual al número de e- perdidos.

7. Sumar las semireacciones eliminando a los e- y a cualquier otra especie posible.

8. Comprobar que la ecuación final este balanceada con respecto a la masa y carga.

* MEDIO BASICO

1. Balancear la ecuación como si se tratara el medio acido con los pasos anteriores.

2. Por cada H+ presente agregar a ambos lados de la ecuación el mismo número de OH-.

3. Combinar los H+ y OH- para formar moléculas de H2O.

4. Cancelar cualquier molécula de H2O que sea posible.

5. Comprobar que la ecuación final este balanceada con respecto a la carga y a su masa.

LEYES PONDERALES

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA (Lavoisier, 1787): La suma de las masas de los productos reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos de la reacción. Es decir, la masa se conserva, lo que nos permite afirmar que si, por ejemplo, 1 g de hidrógeno reacciona con 8 g de oxígeno, para formar agua, la masa de agua formada es de 9 g.

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LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS o CONSTANTES (Proust, 1799): Cuando dos o más elementos (o sustancias), se unen para formar una sustancia determinada, lo hacen siempre en proporciones fijas y determinadas. Por ejemplo, el hidrógeno y el oxígeno cuando se unen para formar agua, siempre reaccionan en la proporción de 1 g de hidrógeno con 8 g de oxígeno (o 2 g de hidrógeno con 16 de oxígeno; o 0,5 g de hidrógeno con 4 de oxígeno). Esta proporción no depende de la forma en que tenga lugar la reacción.

LEY DE LAS PROPORCIONES MÚLTIPLES (Dalton, 1803).: Las cantidades de un mismo elemento que se combinan con una cantidad fija de otro, para formar varios compuestos, están en la relación de los números enteros y sencillos. Por ejemplo: 1 g de oxígeno reacciona con 3,971 g de cobre para formar un óxido de cobre. Pero cambiando las condiciones de la reacción 1 g de cobre reacciona con 7,942 g de cobre. (No hay fallo de la ley de las proporciones definidas, puesto que se obtienen compuestos distintos). Dividamos las cantidades de cobre entre sí 7,942/3,971 = 2, es decir, están en la proporción 2:1 (números enteros y sencillos).

METODOS GRAVIMETRICOS DE SEPARACION

Los métodos gravimétricos son métodos cuantitativos que se basan en la determinación de la masa de un compuesto puro con el que el analíto está relacionado químicamente.

* Por precipitación: El analíto se separa de la disolución de la muestra como un precipitado, y se convierte en un compuesto de composición conocida que se pueda pesar.

* Por volatilización: El analíto se separa de otros componentes de una muestra y se convierte en un gas de composición química conocida. El peso de este gas se usa como una medida de la concentración del analíto.

* Electro gravimetría: El analíto se separa al depositarse en un electrodo mediante una corriente eléctrica. La masa de este producto proporciona una medida de la concentración del analíto.

ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO POR PRECIPITACIÓN.

La determinación cuantitativa de una sustancia por precipitación generalmente involucra los siguientes pasos:

* Secado, preparación de la muestra y determinación de la masa de la misma.

* Extracción del analíto y preparación de la dilución necesaria.

* Precipitación: Se da precipitando la sustancia con un reactivo y separándolo para poder determinar el peso contenido en la muestra.

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* Digestión: Es una operación que se realiza cuando la mayor parte de la muestra o toda no logra disolverse para formar una solución, entonces se emplean condiciones más vigorosas que consiste en disolver el sólido con un acido, una base, un agente oxidante.

* Filtración: La filtración por gravedad se realiza vaciando la mezcla sobre un embudo que contiene un papel de filtro. El líquido pasa a través del papel y el sólido es retenido. El embudo generalmente se soporta sobre un aro de hierro o sobre un trípode.

* Decantación: Es una técnica de separación que aprovecha la diferencia de densidades. Generalmente el sólido es más denso que el líquido por lo cual se deposita en el fondo del recipiente, mientras la parte superior del líquido queda prácticamente sin partículas del sólido y se puede retirar con facilidad. Consiste en pasar a través del filtro tanto líquido sea posible, manteniendo el sólido precipitado prácticamente sin perturbar el vaso donde se formó.

* Lavado: Proceso en el cual se añade una cantidad pequeña del líquido de lavado adecuado al precipitado, la mayor parte del cual debe quedar en el vaso después de que el líquido en que se formó se ha vertido sobre el filtro.

* Cromatografía: Otra técnica muy utilizada para separar mezclas líquidas y gaseosas es la cromatografía. Existen varios tipos: cromatografía de papel, de capa delgada, de columna, de gases y líquida. En la cromatografía de papel la fase fija es papel de filtro y la móvil es un líquido que se desplaza o recorre el papel impulsado por el fenómeno de capilaridad.

* Secado

* Pesaje del compuesto final

* Calculos

PRECIPITADO: Sustancia formada cuando un sólido se deposita en el fondo de un recipiente debido a que ha tenido lugar una reacción química o que se ha superado la saturación de la disolución.

FORMACIÓN DE PRECIPITADOS

El primer paso de una reacción de precipitación es la formación de núcleos por colisión entre reactivos (rodeados por moléculas de solvente). Esta etapa, llamada etapa de nucleación, es muy rápida, y los núcleos formados contienen unos pocos iones (o moléculas). El núcleo crece por colisión con cada reactivo y se forma un cristal. La etapa de crecimiento es más lenta que la de nucleación. A medida que crece. El cristal permanece “suspendido” en el líquido, y el sistema heterogéneo es un coloide. Cuando el sólido formado adquiere un cierto tamaño, precipita.

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Cuando la concentración de reactivos es alta y el sistema se encuentra muy alejado del equilibrio de solubilidad, la velocidad de reacción es alta y predomina la formación de muchos núcleos que crecen poco. Por el contrario, cuando la concentración de reactivos es baja y el sistema está cerca al equilibrio de solubilidad se forma pocos núcleos que crecen lentamente, obteniéndose cristales grandes.

PROPIEDADES DE LOS PRECIPITADOS Y DE LOS REACTIVOS PRECIPITANTES

Lo ideal sería que un agente precipitante gravimétrico reaccionara de modo específico o, al menos, de forma selectiva con el analíto. Los reactivos específicos, que reaccionan sólo con una especie química, son poco comunes. Los reactivos selectivos son más frecuentes y reaccionan sólo con un número limitado de especies. Además de ser específico y selectivo, el reactivo precipitante ideal debería reaccionar con el analíto para formar un producto que:

1. Se pueda filtrar y lavar fácilmente para quedar libres de contaminantes.

2. Tenga una solubilidad lo suficientemente baja para que no haya pérdidas importantes durante la filtración y el lavado.

3. No reaccione con los componentes atmosféricos.

4. Tenga una composición conocida después de secarlo o, si fuera necesario, de calcinarlo.

PUREZA DE UN PRECIPITADO

El problema más difícil al que se enfrenta el analista en gravimetría es el obtener un precipitado con elevado grado de pureza. Éste puede contaminarse durante su formación o luego de terminada la precipitación, por los siguientes procesos:

COPRECIPITACIÓN: Es el proceso mediante el cual una sustancia, que en condiciones normales es soluble, es acarreada junto al precipitado deseado. Puede ocurrir por formación de cristales mezclados, permitiendo que la impureza penetre en la red cristalina del precipitado, a lo que se llama oclusión; o por adsorción de iones que son arrastrados con el precipitado durante el proceso de coagulación. En la co-precipitación por oclusión, las sustancias contaminantes pueden ser iones extraños o el mismo disolvente; mientras que en la adsorción las impurezas son solamente iones retenidos en la superficie del precipitado. Métodos de minimización de la co-precipitación:

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* Adición de dos reactivos: Se puede utilizar para controlar la concentración de la impureza y la carga eléctrica de las partículas elementales de las partículas elementales del precipitado. En el caso de los óxidos hidratados, la carga se puede controlar utilizando el pH adecuado.

* Lavado: Empleado con precipitados gelatinosos y coagulados, se debe adicionar al agua de lavado un electrólito para evitar la peptización.

* Digestión: es útil para los precipitados cristalinos, algo benéfica para los precipitados coagulados, pero no se emplea para precipitados gelatinosos.

* Re precipitación: Se utiliza cuando se puede disolver el precipitado con facilidad, principalmente en el caso de óxidos hidratados y sales cristalinas de ácidos débiles.

* Separación: se realiza antes de formar el precipitado, separando la impureza o cambiando su naturaleza química por medio de alguna reacción.

* Precipitación homogénea: la velocidad de formación del precipitante en la solución que contiene el constituyente a precipitar se controla cinéticamente, evitando regiones locales de alta concentración, de manera de mantener la sobresaturación siempre pequeña.

POSPRECIPITACIÓN: Se denomina de esta manera al proceso mediante el cual se deposita una impureza luego de haber precipitado la sustancia deseada. Difiere de la co-precipitación por el hecho de que la contaminación aumenta al dejar el precipitado deseado con el licor madre; por lo cual debe filtrarse inmediatamente después de su formación.

TIPOS DE PRECIPITADOS

CRISTALINOS

* Se filtran y se purifican con mayor facilidad que los precipitados coloidales.

* algunas veces puede adsorber impurezas cuando sus partículas son pequeñas.

* Cuando las partículas crecen, la impureza puede quedar encerrada en el cristal. A este tipo de contaminación se llama oclusión, que es el proceso mediante el cual una impureza queda encerrada dentro del cristal debido a que éste creció a su alrededor.

* Sedimenta con facilidad.

COLOIDALES

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* Las partículas coloidales individuales son tan pequeñas que no pueden ser retenidas en filtros comunes.

* el movimiento browniano evita que se sedimentes por influencia de la gravedad.

* es posible coagular o aglomerar las partículas de la mayoría de los coloides para obtener una masa amorfa, fácil de filtrar, y que sí sedimente.

* Las suspensiones coloidales son estables debido a que todas las partículas presentes tienen una carga positiva o negativa.

* Los coloidales se precipitan mejor en disoluciones calientes, con agitación y que contengan suficientes electrolitos para asegurar la coagulación.

* La filtrabilidad de un coloide coagulado a menudo mejora si se deja reposar durante una hora o más en contacto con la disolución caliente en el cual se formó, este proceso es conocido como digestión.

LAVADO

Los precipitados se deben lavar con disoluciones que no los disuelvan (generalmente las disoluciones de lavado contiene un ión común al precipitado).

El lavado eficaz de un precipitado se consigue añadiendo al precipitado (aún en el vaso) pequeños volúmenes del líquido de lavado adecuado. La mezcla se agita bien, se deja sedimentar el precipitado y se vierte sobre el filtro el líquido que sobrenada; se repite varias veces esta operación hasta que la solución del precipitado tenga un pH de 7. Con ayuda del gendarme, finalmente se transfiere totalmente el precipitado al filtro; la superficie interior del vaso se somete a la acción de un chorro de agua del frasco lavador (o de otro líquido de lavado específico) para que todas las partículas sólidas pasen al embudo. El líquido de lavado debe cumplir con los siguientes requisitos.

1. EL disolvente debe tener un coeficiente de temperatura amplio respecto a la solubilidad de la sustancia.

2. Las impurezas deben ser o insolubles en caliente o solubles en frío

3. La volatilidad del disolvente debe ser moderada.

4. El disolvente debe ser químicamente inerte respecto a la sustancia.

5. No contiene ninguna sustancia que interfiera en las determinaciones a efectuar con el filtrado.

DIGESTION: Es dejar en reposo durante unas horas en el líquido donde se produjeron las oclusiones, de preferencia en caliente, abajo del punto de ebullición; durante ese lapso se completa la precipitación, aumenta el tamaño de los cristales oflóculos y disminuye la oclusión, es decir, se obtienen precipitados más fácilmente filtrables y más puros.

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FILTRACION: Mediante esta operación se separa el precipitado de la solución madre y tiene por objeto obtener el precipitado libre de la solución. La filtración se realiza el paso de un líquido a través de un material poroso que retenga las partículas sólidas.

La filtración de un precipitado analítico tiene lugar en tres etapas:

1. Decantación: consiste en el vertido de tanto líquido sobrenadante como sea posible sobre el papel de filtro o placa porosa, manteniendo el sólido precipitado en el vaso donde se formó. Para dirigir el flujo de líquido decantado se usa una varilla de agitación.

2. Trasvase: consiste en arrastrar el sólido al papel de filtro o placa porosa, ayudándose con una varilla policía (que es un trozo de tubo de goma adaptado en el extremo de una varilla de agitación).

3. Lavado: consiste en añadir el líquido de lavado sobre el precipitado y dejarlo pasar a través del papel de filtro o placa porosa para eliminar posibles interferencias.

La filtración puede realizar por gravedad donde se utiliza un embudo de vidrio, normalmente de vástago largo, y papel de filtro, de la porosidad adecuada en consonancia con el tamaño de partícula del precipitado. El papel de filtro se pliega como se muestra en la figura. Una vez colocado en el interior del embudo, se humedecerá el papel con el líquido de lavado, con el fin de que la superficie externa del papel se adhiera perfectamente a la pared interna del embudo. El embudo con el papel de filtro se situará sobre un soporte, de forma que el vástago se halle en contacto con la pared del recipiente de recogida del líquido de filtrado, y a continuación se irá vertiendo el líquido hasta el embudo, deslizándolo por la varilla, procediendo como se ha indicado anteriormente. Debe cuidarse mucho que en las adiciones de producto al filtro, la disolución no rebase nunca el borde del papel pues en ese caso pasaría líquido sin atravesar el papel de filtro y arrastraría, al filtrado, partículas de precipitado. Este tipo de filtración suele usarse en aquellos casos en que el precipitado es casi coloidal, o cuando interesa eliminar una pequeña impureza insoluble garantizando quela disolución pasa completamente transparente.Caracteres: 400

AGUA MADRE: Es la disolución en la que se forma un precipitado. Solución obtenida después de haber separado mediante filtración los cristales formados en el proceso de cristalización.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

* ¿Cómo demostrar las leyes ponderales de la estequiometria?

* ¿Cómo se puede obtener sulfato de cobre pentahidratado a partir del cobre en el laboratorio?

OBJETIVO GENERAL

* Obtener sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 5 H2O).

* Demostrar las leyes ponderales de la estequiometria.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

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* Aplicar los conocimientos de estequiometria en la obtención del producto CuSO4 5 H2O a partir de 0.5 g Cu y 6 mL de HNO3.

* Identificar el reactivo limitante y el reactivo en exceso.

* Aprender a usar la estequiometria experimental.

* Aprender a filtrar bien

* Conocer los tipos de cristales a obtener.

* Aprender los procesos de decantación, filtración, lavado, digestión y cristalización.

HIPOTESIS

Si la ley de la conservación de la materia dice que “en toda reacción química la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos, en donde el reactivo limitante determina la cantidad de los productos obtenidos y en los reactivos que reaccionan. Entonces a partir de 0.5 g Cu se podrá hacer reaccionar con 6 mL de HNO3, para obtener cristales de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 5H2O) con ayuda de una serie de procesos y reacciones químicas, con un rendimiento ∙experimental cercano al rendimiento teórico que es de 1.96 g de CuSO4 5 H2O.

MATERIAL

*

* Vidrio

Contener

*

* Vaso de precipitados de 400 mL (PYREX)

* Vaso de precipitados de 50 Ml (kimax)

Verter

* Pipeta graduada de 5 mL

*

* Probeta de 50 mL

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* General

* Soporte universal

* Anillo de hierro

* Pinzas de tres dedos con nuez

* Embudo de tallo corto con estrias

* Agitador de vidrio

* Vidrio de reloj

* Piceta

* Espátula

* Instrumentos

* Balanza analítica (OUHS)

* Parrilla de calentamiento ( Fisher Scientific)

* Equipo

* Campana de extracción

* Extra

* Papel filtro

* Papel glacin

* Hilo

* Reactivos

* Cobre metálico (Cu2+)

* Acido nítrico (HNO3)

* Acido sulfúrico (H2SO4)

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* Bicarbonato de sodio (NaHCO3)

* Agua destilada

* Hielo

METODO

Se coloco la parrilla de calentamiento dentro de la campana de extracción y se coloco sobre la ella un vaso de precipitados de 50 mL con la solución de nitrato cúprico Cu (NO3)2 obtenido en el experimento anterior, se calentó para que quitar el exceso de agua que tenía hasta que se viera empañado el vaso y se dejo enfriar. (Figura. 1 anexos)

Se monto un soporte universal con unas pinzas de tres dedos con nuez donde se coloco el vaso de precipitados de 25 mL ya frio, que se coloco dentro de un vaso de precipitados de 400 mL con agua para calentarlo a baño maría a una temperatura de 60° C (se noto esta temperatura cuando el vaso de 25 mL se empezó a empañar). Figura 2

Después al llegar a esta temperatura se le agrego una solución sobresaturada de bicarbonato de sodio para que obtener un precipitado verde pistache. Se le agrego después de la solución de anterior un exceso de bicarbonato directo para que fuera más rápido la obtención del precipitado verde hasta que dejo de efervescer. Luego se retiro el vaso de 25 mL que tenía el precipitado verde (carbonato de cobre CuCO3) y se midió el pH (debe ser entre 9 y 10). Por último se dejo enfriar y reposar un día para que hiciera digestión. Figuras 3 y 4.

Al día siguiente se llevo a cabo el proceso de filtración de un precipitado con ayuda de un soporte universal con un anillo de hierro donde se coloco el embudo de tallo corto, y dentro de este el papel filtro (previamente cortado y doblado a la medida del embudo). Se coloco un vaso de precipitados de 100 mL debajo del embudo, donde la punta tocara una pared del mismo vaso para poder decantar la solución que tenía el precipitado carbonato de cobre CuCO3 que tenia impurezas. Al mismo tiempo se lavó el precipitado con agua destilada, así como también el precipitado residual del vaso de precipitados varias veces hasta que el pH fuera de 7. Figura 5

Después de dejar escurrir todo el líquido y obtener el pH de 7, se filtro todo el precipitado al papel filtro agregando un poco de agua destilada para enjuagar el vaso y no dejar nada del precipitado. Figura 6

Ya listo el papel filtro con el precipitado, se retiro el papel filtro del embudo y se coloco en un vidrio de reloj para meterlo a secar durante 15 min a la estufa con una temperatura de 110° C hasta que la orillita del papel empiezo a ponerse un poco café, se peso y se anoto la masa experimental obtenida. Figura 7

Se coloco 10 mL de una solución de 1:4 de H2SO4 (se preparo con 20 mL de H2SO4 y 80 mL de agua destilada) en un vaso de precipitados de 50 mL que se coloco para calentarlo en la parrilla de calentamiento hasta que se empañara el vaso y se dejo enfriar, todo esto se realizo dentro de la

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campana de extracción. Después se saco de la campana y se volvió a calentar, ya caliente se le agrego el carbonato de cobre CuCO3 poco a poco para obtener el sulfato de cobre CuSO4* 5 H2O (solución de color cielo con un precipitado azul), se agito hasta que se disolviera completamente y se dejo enfriar. Figura 8

Para obtener los cristales de CuSO4* 5 H2O se coloco la solución de CuSO4* 5 H2O en la parrilla de calentamiento para evaporar un poco el exceso de agua y se obtuvo una solución sobresaturada de esta, para inducir lo formación de cristales. Se retiro de la parrilla de calentamiento y se dejo enfriar antes de someterlo al hielo. Se tuvo cuidado de que los cristales no estuvieran deshidratados o les faltaran gotas de acido. Figura 9

Por último se filtraron los cristales de CuSO4* 5 H2O de su agua madre, se dejaron secar, se pesaron y se anoto el peso para calcular el porcentaje del rendimiento de dicho experimento. Figura 10

RESULTADOS

Se obtuvo como producto final cristales en forma de agujas muy pequeñas de color azul, lo cual se esperaba. A partir de 0.5 g de cobre obtuvimos 1.18 g de sulfato de cobre pentahidratado, la reacción nos dio un rendimiento 59.89 %; ya que el rendimiento del 100% era de 1.97 g de sulfato de cobre pentahidratado de acuerdo a nuestros cálculos estequiométricos.

BIBLIOGRAFIA

* D. A. Skoog, "Fundamentos de Química Analítica", Reverte, Barcelona, 1988, pp. 981.

* R. L. Pecsok, "Métodos Modernos de Análisis Químicos", Limusa México, 1983 p. 32 a 34.

* R. A. Day, "Química analítica cuantitativa", Prentice-Hall, México, 1989, pp. 841.

* G. H. Ayres, "Análisis Químico Cuantitativo", Ed. Harla, México, 1978

* R. L. Pecsok, "Métodos Modernos de Análisis Químicos", Limusa México, 1983 p. 32 a 34

* http://es.scribd.com/doc/11583484/7-Ley-de-La-Conservacion-de-La-Materia

ANEXOS

Cu(s) + 8HNO3 (ac) 3Cu (NO3)2 (ac) + 4H2O (l) + 2NO (g)

Cu (NO3)2 (ac) + 2NaHCO3 (ac) CuCO3(s) + 2NaNO3(S) + CO2 (g) + H2O (l)

CuCO3 (s) + H2S04 (ac) CuSO4(s) + CO2 (g) + H2O (l)

Page 16: Sulfato de Cobre

CuSO4(s) + 5H2O (l) CuSO4* 5H2O

0.5 g Cu ( 1 mol Cu63.54 g Cu) ( 3 mol Cu (NO3)2 3 moles Cu)( 2 mol NaHCO31 mol Cu (NO3)2)( 84 g NaHCO31 mol NaHCO3)=1.32 g NaHCO3

0.5 g Cu ( 1 mol Cu63.54 g Cu) ( 3 mol Cu (NO3)2 3 moles Cu)( 1 mol CuCO31 mol Cu (NO3)2)( 123.54 g CuCO31 mol CuCO3)=0.97 g CuCO3

0.5 g Cu ( 1 mol Cu63.54 g Cu) (3 mol Cu NO32 3 moles Cu)( 1 mol CuCO31 mol Cu NO32)( 1 mol CuSO4* 5H2O1 mol CuCO3) (249.61 g CuSO4* 5H2O1 mol CuSO4* 5H2O)=1.96 g CuSO4* 5H2O

a) Solucion 1:4 de H2SO4 100 mL

1 mL acido x = 25 mL

4 mL agua 100mL

Por cada 25 mL se agregan 75 mL de agua destilada

% Rendimento=1.181.96 X 100=60.20