REACCIONES DE ÓXIDO REDUCCIÓN Característica oxidante del ion permanganato

REACCIONES DE ÓXIDO REDUCCIÓN 

Característica oxidante del ion permanganato

Las especies del manganeso se pueden clasificar de la siguiente manera: 

Las soluciones donde se encuentra el manganeso (III) son inestables y su reacción de desproporcionalidad hace que se descomponga en MnO2 y Mn2+. El óxido de manganeso (III)  se sintetiza por  reducción del MnO2 directamente por calentamiento a 700 °C o por oxidación con oxígeno del MnO. El Mn2O3 es un óxido poco soluble en agua  y su apariencia es de un precipitado de color negro.

Procedimiento grupal para evitar conglomeración de estudiantes en la zona de reactivos.

Un estudiante de cada par con la gradilla con los tubos de ensayo  necesarios, traerá en ellos las soluciones necesarias para la realización del experimento. El procedimiento se realizará de acuerdo al orden del grupo.

En el siguiente experimento se plantean tres reacciones de reducción del permanganato en tres tubos de ensayo diferentes. 

En el primer tubo se desarrolla la reducción del permanganato a manganato; en el segundo tubo a MnO2 y en el tercer tubo a manganeso (II). En los tres tubos se utilizará el ion sulfito como reductor:

(l)[pic 1]

[pic 2]

   [pic 3]

Tratamiento previo al experimento: 

Realizadas en forma neta la ecuación de las especies del permanganato y sulfito como reactivos hay que tener en cuenta que en el primer tubo se debe obtener, como producto, el manganato, agua y otros iones; en el segundo tubo se debe realizar la reacción en medio neutro para obtener el bióxido de manganeso y otras especies; en el tercer tubo se debe obtener manganeso (II) y otros iones. Déjese reposar por algunos minutos el tubo donde se produjo el manganato, éste se puede descomponer internamente en:

[pic 4]

O en una de desproporcionalidad

[pic 5]

Acorde con la observación del proceso de la reacción escoja cuál de ellas se produce y del porqué.

Una vez escrita las reacciones en forma iónica o neta y de acuerdo con los reactivos que se encuentran en el laboratorio escriba la ecuación en forma molecular.

El orden de adición de los reactivos  en el tubo de ensayo es de vital importancia para lograr los productos deseados: si revuelve el permanganato con el sulfito  diluidos en agua se entiende que el medio es acuoso; por lo tanto el producto será el bióxido de manganeso. El color también infiere en la apreciación del fenómeno: mientras que el ion sulfito que es cristalino, el permanganato se distingue por ser de color violeta intenso a muy pequeñas concentraciones, propiedad por la cual debe de usarse como reactivo límite; considere que en este conjunto de reacciones los medios no juegan el papel de oxidantes ni de reductores. Así pues, que en los tubos de ensayo se debe de verter la solución de sulfito, que es cristalina; luego la solución que contenga el medio y por último unas cuantas gotas del permanganato.

La concentración de las soluciones con las que se trabajara será de 0.1 M; recuerde que en el tubo de ensayo no se debe trabajar con volúmenes mayores de 2cm3. 

Escriba los diferentes efectos físicos que produce la interacción de los compuestos en cada uno de los tubos. 

Oxidación del hierro dos a tres con el permanganato de potasio.

De acuerdo a las condiciones de las reacciones anteriores plantee un experimento y ejecútelo para obtener manganeso (II) a partir de permanganato y el hierro (II). El hierro (II) tómese de la sal de Mhor –-[pic 6]

Los residuos de los experimentos anteriores mézclelos en un recipiente donde se pueda tomar una muestra de un mililitro en un tubo de ensayo.

Reducción del dióxido de manganeso con oxalato de potasio en medio ácido

Parta de las reacciones que se indican con miras a realizar el experimento:

[pic 7]

[pic 8]

Primero se tiene que preparar dos centímetros cúbicos de oxalato de potasio al 0,1 molar para ello se mezclan un mililitro de ácido oxálico al 0,1 molar con otro de hidróxido de sodio también al 0,1 molar; al mililitro de los residuos complétele un volumen de cinco mililitros agregando cuatro mililitros del ácido oxálico al 0,1 molar; luego a esa mezcla agréguele la solución preparada de oxalato de potasio. Si no se observa ningún cambio puede flamear con moderación el tubo.

De las dos ecuaciones descritas escoja una y susténtela de acuerdo a las observaciones.

Tratamiento de los residuos de las especies del manganeso

Los residuos de las especies del manganeso se deben de acidular con ácido sulfúrico diluido y  reducir con sulfito de sodio a sulfato de manganeso preferiblemente a temperaturas moderadas hasta obtener la mayor cantidad de la disolución de los sólidos; fíltrese la solución, al filtrado agréguese una solución de hidróxido de sodio hasta obtener la precipitación absoluta del hidróxido de manganeso (II), qué se presenta como un sólido blanco insoluble en agua.

[pic 9]

Enjuáguese varias veces el precipitado con agua destilada para retirar de él los residuos disueltos en la solución; hágase reaccionar el hidróxido de manganeso (II) con ácido sulfúrico con miras a obtener el sulfato de manganeso. Realizada esta operación se procede a la cristalización del sulfato de manganeso para luego etiquetarlo y almacenarlo de acuerdo a las normas.

[pic 10]

De la solución del filtrado se pueden obtener los cristales de los sulfatos de sodio y potasio  después de la evaporación del agua.

Propiedad oxidante del ácido nítrico

Este experimento se debe de realizar en la campana de extracción y en ella solo tendrá una cobertura para dos puestos, por tal motivo los reactivos y los instrumentos se distribuyen con un juego para cada puesto.

Los productos gaseosos de la interacción del ácido nítrico cuando actúa como agente oxidante pueden ser  tres: amoníaco, dióxido de nitrógeno y óxido nítrico.

El ácido nítrico concentrado en su interacción con el cobre metálico se reduce a NO2,  gas de color pardo: este proceso se lleva a cabo por la falta escases de agua en el ácido.

[pic 11]

Los equilibrios químicos de los óxidos de nitrógeno que están presentes en el mecanismo de las reacciones del experimento son:

[pic 12]

 [pic 13][pic 14]

[pic 15]

Los equilibrios antes mencionados nos sirven para explicar el proceso que se lleva acabo cuando el cobre metálico reacciona con el ácido nítrico diluido. El dióxido de nitrógeno, producto de la reacción, interacciona con el agua del ácido nítrico diluido para formar en equilibrio ácido nítrico y el nitroso.

[pic 16]

 El equilibrio del ácido nitroso se desplaza hacia a la derecha en función del sesquióxido y el agua:

 [pic 17][pic 18]

El sesquióxido es un equilibrio que se compone de la mezcla de los óxidos nitrosos NO y NO2; 

[pic 19]

En este equilibrio se empieza un nuevo ciclo donde el dióxido de nitrógeno al  tener contacto con el agua sintetiza el ácido nítrico y el nitroso y que al final de los procesos cíclicos el gas nitroso se libera de la solución, dado de que éste no es anhídrido y por ende no reacciona con el agua. El final del proceso se describe con la reacción siguiente:

[pic 20]

Se plantea dos experimentos seguidos en un mismo tubo de ensayo: al comienzo se debe de preparar un tapón atravesado por la ajuga hipodérmica armada con una jeringa con capacidad de diez mililitros y el juego presentado a un  tubo de ensayo de 20x120. Se debe de verificar la hermeticidad del sistema.

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