SÍNTESIS ÁCIDO BÓRICO

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Claudia Doménech García

Grado en Química, UV

Laboratorio Química Inorgánica I, Grupo D3

Curso académico 2022/2023

Profesor: Carlos Bartual Murgui

ÍNDICE

1.        INTRODUCCIÓN.        1

FUNDAMENTO TEÓRICO.        1

2.        OBJETIVOS        2

3.        MÉTODO EXPERIMENTAL        2

3.1.        MATERIALES Y APARATOS        2

3.2.        REACTIVOS        2

3.3.        DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA, RESULTADOS Y DISCUSIÓN        3

3.3.1.        OBTENCIÓN DEL ÁCIDO BÓRICO        4

3.3.2.        ENSAYOS Y CARACTERIZACIÓN        6

CONCLUSIONES        9

BIBLOGRAFÍA        9

1. INTRODUCCIÓN.

FUNDAMENTO TEÓRICO.

El Grupo 13 (térreos o boroideos) es el primer grupo que abarca la línea divisoria entre metales y no metales, por lo que su química es más diversa que la de los grupos 1 y 2, que incluyen solo elementos metálicos. Con la excepción del elemento más ligero (boro), los elementos del grupo 13 son todos relativamente electropositivos, es decir, tienden a perder electrones en reacciones químicas.

Aunque el grupo 13 incluye aluminio, el metal más abundante en la Tierra, ninguno de estos elementos se conocía hasta principios del siglo XIX debido a que nunca se encuentran en la naturaleza en su estado libre. El boro está presente en la naturaleza, principalmente, en forma de minerales de bórax (Na2B4O7·10H2O), y kernita o rasorita (Na2B4O7·4H2O). Se sabe que es un elemento escaso porque su abundancia en la Tierra es aproximadamente 0,0003%.

El boro elemental, se puede obtener de distintas maneras, por ejemplo:

• Por descomposición térmica:[pic 3]

 2 BI3 (1000ºC) 🡪 2 B + 3 I2

• Por tratamiento con ácido sulfúrico con una pureza elevada (95-98%):

Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O 🡪 4 H3BO3 + Na2SO4

2 H3BO3  🡪 B2O3 + 3 H2O
B2O3 + 3 Mg 🡪 3 MgO + 2 B[pic 4]

• Haciendo reaccionar óxido bórico con ácido fluorhídrico:

B2O3 + 6 HF 🡪 2 BF3 + 3 H2O[pic 5]

2 BF3 + 6 NaH 🡪 B2H6 + 6 NaF

(El diborano luego puede ser descompuesto fácilmente a altas temperaturas obteniendo finalmente boro puro).

• Por reducción

2 BBr3 + 3 H2 🡪 2 B + 6HBr[pic 6]

O 2BCl3 + 3 H2 🡪 2 B + 6HCl

En dicho estado puro, el boro tiene propiedades que corresponden a una posición intermedia entre un metal y un no metal, aunque, químicamente se clasificaría como un no metal. En cuanto a su conductividad eléctrica, es un semiconductor, a diferencia de los otros elementos de su grupo que son conductores metálicos. Es un sólido duro y negro (no magnético). Tiene puntos de fusión y de ebullición muy elevados, siendo estos 2076ºC y 3927ºC respectivamente; por eso, es tan complicado obtener boro elemental puro, de hecho, cuando se prepara en grandes cantidades, se ve afectada su pureza.

1. OBJETIVOS

Los objetivos principales de la práctica son dos. En primer lugar, la síntesis de dicho compuesto (ácido bórico). En segundo lugar, el estudio de compuestos de boro como el ácido bórico para conocer su pH en distintas disoluciones, sus propiedades ácido-base mediante diferentes valoraciones con NaOH, y su comportamiento al ser inflamado tras mezclarse con ácido sulfúrico concentrado y etanol.

1. MÉTODO EXPERIMENTAL

1. MATERIALES Y APARATOS

• Vaso de precipitados 100 mL
• Probetas
• Embudo Büchner
• Sistema de filtración a vacío
• Matraz Kitasato 250 mL
• Matraz aforado 50 mL
• Tubos de ensayo (2)
• Pipeta 5 mL
• Bureta 10 mL
• Papel de filtro
• Erlenmeyer 100 mL
• Mechero, trípode y rejilla
• Cápsula de porcelana

1. REACTIVOS

• Bórax - Na2B4O7 ·10H2O (s)

• Masa molar: 381,38 g/mol
• Densidad: 1,74 g/cm3
• Solubilidad en agua: 31,78 g/L
• Cristal blanco y suave que se disuelve en agua.

• Ácido clorhídrico 6 M - HCl (l)

• Masa molar: 36,46 g/mol
• Densidad: 1,10 g/cm3 (20 ºC)
• Solubilidad en agua: Miscible en cualquier proporción
• Líquido corrosivo incoloro o ligeramente amarillento con olor acre.

• Disolución Nitrato de plata - AgNO3 (l)

• Masa molar: 169,87 g/mol
• Densidad: 4,35 g/cm3 
• Solubilidad en agua: 256g/100 mL agua (a 25ºC)
• Sólido cristalino incoloro, inodoro, pero de sabor muy amargo.

• Manitol - C6H14O6 (s)

• Masa molar: 182,17 g/mol
• Densidad: 0,4-0,5 g/cm3 
• Solubilidad en agua: 250 g/L (a 20ºC)
• Sólido blanco, inodoro, exento de riesgos altamente peligrosos

• Etanol - C2H5OH (l)

• Masa molar: 46,07 g/mol
• Densidad: 0,805-0,812 g/cm3
• Solubilidad en agua: Miscible en cualquier proporción
• Líquido volátil e inflamable, incoloro, con un olor intenso muy característico

• Fenolftaleína - C20H14O4 (l)

• Masa molar: 318,32 g/mol
• Densidad: 0,35-0,45 g/cm3
• Solubilidad en agua: 3,36 mg/L
• Indicador de pH que en disoluciones ácidas permanece incoloro y en disoluciones básicas toma un color rosado. Tiene un intervalo de viraje entre pH= 8,2 (incoloro) y pH = 10 (magenta o rosado)

• Ácido sulfúrico concentrado - H2SO4 (l)

• Masa molar: 98,08 g/mol
• Densidad: 1,84 g/cm3

• Solubilidad en agua: Miscible en cualquier proporción

• Líquido viscoso e incoloro extremadamente corrosivo.

• Hidróxido de sodio 0.05 M - NaOH

• Masa molar: 39,99 g/mol
• Densidad: 2,10 g/Ml
• Solubilidad en agua: 111 g/100 mL (a 25ºC)
• Sólido cristalino incoloro e inodoro.

• Hielo
• Papel indicador

1. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA, RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El primer paso antes de hacer uso de cualquier material es lavarlo, primero con agua del grifo y detergente, y, posteriormente con agua desionizada en la menor medida posible; se seca con papel y queda listo para comenzar el experimento.

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