Quimica Inorganica 1

Introducción:

El sulfato de cobre comercial, que cristaliza como una sal pentahidratada (es decir, posee 5 moléculas de H20 por molécula de CuSO4 en su estructura), puede poseer impurezas, tales como Fe(II) y sustancias insolubles en agua (arena, polvo, etc).

Los iones de Fe(II) pueden incorporarse a la red cristalina como impurezas, debido a que su radio atómico es casi el mismo que el de los iones de Cu(II).

Objetivos:

- Familiarizarnos y aprender técnicas que utilizaremos en el laboratorio para medir masas, volúmenes y temperaturas, separar un sólido por filtración, purificar un sólido por cristalización, realizar ensayos de identificación, optimizar el tiempo de trabajo, calentar sustancias con mechero bunsen, entre otras cosas, bajo las normas de higiene y seguridad del laboratorio.

- Entender qué ocurre en cada reacción de las sustancias utilizadas a lo largo del TP, adquiriendo conceptos básicos sobre compuestos cristalinos, reacciones redox, solubilidad e influencia del pH, la temperatura y la formación de compuestos sobre la misma.

- Purificar sulfato de cobre, eliminando tanto las impurezas insolubles como el Fe(II), y obtener cristales.

- Comprobar la eficacia de la purificación.

- Reconocer las impurezas presentes en ésta sal.

Fundamento del método de purificación:

Como ya dijimos, los iones de Fe(II) poseen un radio atómico muy similar al de los iones de Cu(II), por lo que éstos pueden incorporarse a la red cristalina en forma de impurezas.

Los iones de Fe(II) pueden eliminarse de la muestra de la siguiente manera:

- se disuelve la muestra en agua caliente

- se oxidan los iones de Fe(II) a Fe(III), proceso mediante el cual el ion Fe(II) pierde un electrón, pasando a ser un ion Fe(III). El electrón liberado es captado por el agua oxigenada (H2O2) en medio ácido que se agregará a la solución, dando como resultado dos moléculas de agua:

H2O2 + 2 protones + 2e-  2(H2O)

Además, las impurezas insolubles pueden ser eliminadas filtrando con vacío el sulfato de cobre diluido en agua destilada a temperatura de ebullición, mediante un papel de filtración rápida utilizando el embudo Buchner montado en un Kitasato 250 ml.

A) Purificación de sulfato de cobre industrial

Resultados obtenidos:

Masa de muestra impura, m₁ / g 50,47 g

Masa de sulfato de cobre pentahidratado cristalizado, m₂ / g 30,07 g

Masa de solución (aguas madres) / g 59,86 g

Temperatura de las aguas madres / °C 20 °C

Masa de sulfato de cobre disuelto m3 / g 14, 64 g

Rendimiento de cristalización 59,58%

Rendimiento total 88,59%

B) Reconocimiento de impurezas insolubles y solubles en la muestra y en los cristales purificados.

B.1) Operaciones realizadas:

1) Se disuelve la muestra en agua/HCl:

Luego de agitar los tubos de ensayo, se ve una solución de color celeste, homogénea. El agregado de HCl, no cambia el color de la solución.

(No realizamos filtrado)

2) Se agrega agua oxigenada a la solución anterior: el Fe (II) pierde un e-, que toma el H2O2, convirtiéndose así en Fe(III):

2H+ + H2O2 (aq) + 2Fe2+ (aq)  2 Fe3+ (aq) + 2H2O (l)

Esto sucede porque:

a) Hemirreacción de oxidación: de 2 (Fe2+  Fe3+ + e-)

b) Hemirreacción de reducción: 2e- + 2H+ + H2O2  2H2O (l)

Entonces ahora el Fe(III) posee menor radio, por lo que no entra en la red, y de esta manera queda en solución.

3) Se trata con amoníaco la solución restante:

En principio se forma un precipitado de color verde (debido al agregado del NH3), que esto lleva a la formación Fe(OH)3

4) se filtra, se lava el precipitado obtenido en 3), se descarta el filtrado y se redisuelve

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