EXPERIMENTACIÓN EN SÍNTESIS QUÍMICA INORGÁNICA II

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1 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 1 eman ta zabal zazu UNIVERSIDAD DEL PAÍS VASCO DEPARTAMENTO QUÍMICA INORGÁNICA EXPERIMENTACIÓN EN SÍNTESIS QUÍMICA INORGÁNICA II Química Inorgánica

2 2 Departamento de Química Inorgánica DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INORGÁNICA Asignatura: Experimentación en Síntesis. Química Inorgánica II (4.5 créditos). Curso 3º TEMA 1. INTRODUCCIÓN....1 PRÁCTICA 1. TITANIO. Reacciones del titanio...12 PRÁCTICA 2. VANADIO. Reacciones del vanadio...14 PRÁCTICA 3. CROMO. Reacciones del cromo...17 PRÁCTICA 4. MANGANESO. Reacciones del manganeso...20 PRÁCTICA 5. HIERRO. Síntesis del sulfato de hierro(ii). Reacciones del hierro. Síntesis de la sal de Mohr...23 PRÁCTICA 6. COBALTO. Reacciones del cobalto...27 PRÁCTICA 7. PRÁCTICA 8. PRÁCTICA 9. NÍQUEL. Reacciones del níquel...30 COBRE. Reacciones del cobre. Cementación del cobre...32 ELEMENTOS DEL GRUPO 12. Reacciones del cinc, cadmio y mercurio...36 PRÁCTICA 10. QUÍMICA BIOINORGÁNICA...38 PRÁCTICA 11 SÍNTESIS EN CONDICIONES ANHIDRAS DEL CuCl 2.2DMSO...39

3 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 3 TEMA 1. INTRODUCCIÓN Seguridad en el laboratorio. Sustancias tóxicas y peligrosas más comunes. Preparación del cuaderno de laboratorio. Experimentación a microescala: material utilizado y manipulación NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO DE QUÍMICA El laboratorio de química no es realmente un lugar peligroso, pero requiere una razonable prudencia y unos conocimientos básicos por parte del experimentador para mantener su seguridad. Por ello, es obligatorio el conocimiento de las normas de Seguridad en el Laboratorio. GENERAL 1. No trabajará en el laboratorio nunca, una persona sóla. 2. Está expresamente prohibido: -Realizar experimentos no autorizados sin consultar primero con el profesorado. -Fumar, comer o beber en el laboratorio. -La entrada en el laboratorio de prácticas de personas ajenas a éstas. 3. Es obligatorio el uso de la bata de laboratorio, preferentemente de algodón. Es recomendable usar guantes, sobre todo cuando se utilizan disoluciones corrosivas, como ácidos y bases fuertes. 4. Es obligatorio el uso permanente de gafas de seguridad en el Laboratorio. Las lentes de contacto no deben usarse nunca en el laboratorio por dos razones: -En caso de salpicadura accidental de reactivos a los ojos, no pueden quitarse con la necesaria rapidez. -Algunos reactivos volátiles se concentran entre la lente y el ojo sin que el lagrimal pueda eliminarlos convenientemente. 5. Debe de recogerse el pelo largo, evitar ropas sueltas y el calzado de tela o sandalias. 6. Debe de conocerse la localización y uso correcto de extintores, ducha de emergencia, lava-ojos y botiquín, y estar preparados para socorrer a otros. Avise inmediatamente de cualquier accidente al profesor.

4 4 Departamento de Química Inorgánica REACTIVOS 1. Leer atentamente el guión de cada práctica antes de entrar en el laboratorio. Ya en el laboratorio, leer cuidadosamente las etiquetas de todos los reactivos que se van a usar. Comprobar que se trata realmente del reactivo indicado y observar los símbolos y frases de seguridad, que señalan los riesgos más importantes derivados de su uso y las precauciones que hay que adoptar para su utilización. Símbolos de peligrosidad: O-comburente C-corrosivo E-explosivo Las sustancias comburentes, en contacto con sustancias inflamables originan una reacción fuertemente exotérmica. Precauciones: evitar el contacto con sustancias combustibles. Importante riesgo de inflamación. El contacto con sustancias corrosivas destruye tejidos vivos y otros materiales. Precauciones: evitar el contacto con la piel y la ropa. No inhalar los vapores. Productos que pueden explotar por efecto de una llama o una fricción. Precauciones: Evitar el calor, los golpes y la fricción. T-tóxico T+-muy tóxico F-inflamable Xn-nocivo Xi-irritante Productos que inhalados, ingeridos o en contacto con la piel, provocan lesiones de diversa gravedad e incluso la muerte. Precauciones: evitar el contacto. Productos autoinflamables, fácilmente inflamables ó que en contacto con el agua generan gases inflamables. Precauciones: mantenerlos completamente alejados de las llamas y del calor. Productos que actúan sobre la piel, y las mucosas en general. Irritan las vías respiratorias. Precauciones: evitar el contacto y no inhalar los vapores. 2. No succionar con la boca para llenar pipetas. 3. Trabajar en campana de gases siempre que se indique en el guión.

5 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 5 4. Lavarse las manos a menudo, y siempre inmediatamente después de exponerse a un reactivo peligroso y antes de dejar el laboratorio. 5. Cerrar el mechero Bunsen cuando no se utilice, mediante la llave incorporada en el mechero y la de salida de la mesa. No acercar ningún producto químico a la llama del mechero. Especialmente, alejar las botellas de reactivos de lugares donde les pueda incidir el calor de la llama. 6. No transportar innecesariamente los reactivos de un sitio a otro del laboratorio. Si hay que transportarlos, hay que tener cuidado con las botellas, cogiéndolas siempre por el fondo, no por la boca. LIMPIEZA Y ORDEN 1. El orden es fundamental en el trabajo de laboratorio, para conseguir resultados y para evitar accidentes. Aprender a trabajar con orden y seguridad es un aspecto más de las prácticas, por lo que se tendrá en cuenta a la hora de valorar los resultados del aprendizaje. 2. Hay que trabajar sin prisas, pensando en cada momento lo que se está haciendo y con el material y reactivos ordenados. 3. Reponer las tapas en los botes y los tapones en las botellas, tan pronto como se haya tomado la cantidad necesaria. 4. Mantener las mesas, las campanas de gases, las balanzas, estufas... siempre limpias. Recoger inmediatamente cualquier derrame que se produzca. ACCIDENTES La mayoría de accidentes en un laboratorio de prácticas de química son cortes y quemaduras. Se debe seguir todos los consejos de este capítulo cuidadosamente en particular, se ha de tener especial cuidado de no crear peligro a las personas próximas. Por ejemplo, cuando se caliente un tubo de ensayo, no hay que apuntar con la boca hacia nadie, tiene que estar lleno como máximo 2/3 de su capacidad, y debe agitarse constantemente. No se debe forzar nunca los tubos de vidrio. Si se pretende introducir una salida de vidrio en una goma, deben de mojarse tanto el vidrio como la goma y utilizar un trapo en cada mano. No tocar con la mano ningún material caliente, para lo que se utilizaran pinzas de diversos tipos, o dediles de goma. Dejar el vidrio caliente apartado hasta que haya tenido tiempo suficiente de enfriarse. No se utilizará material de vidrio agrietado ni roto. Ante cualquier salpicadura, por leve que sea, utilizar inmediatamente agua abundante y avisar al profesor. COMO ACTUAR 1. Ropa ardiendo: Evitar que la persona corra avivando las llamas. Hacerla rodar en el suelo ayudará a extinguir las llamas y evitará que las inhale. Mantener a la persona en la ducha de seguridad hasta que las llamas se extingan y los posibles reactivos químicos se laven. A continuación, quitar la ropa pero no la que eventualmente pueda estar pegada a la piel (utilizar tijeras si fuese necesario) arropar

6 6 Departamento de Química Inorgánica a la persona para evitar un shock y si palidece y tiembla darla una bebida dulce o un terrón de azúcar. Buscar atención médica rápidamente. Nota: Si se utiliza un extintor, tener mucho cuidado de no sofocar al accidentado. 2. Reactivos ardiendo: Apagar todos los mecheros de alrededor y retirar todos los reactivos y disolventes combustibles. Un fuego pequeño en un matraz o vaso de precipitados, se puede apagar cubriéndolo con un vaso grande, o un vidrio de reloj. Si es necesario, utilizar un extintor seco apuntando directamente a la base de las llamas. Nunca utilizar agua. En caso de incendio mayor dar la alarma y abandonar el recinto con calma. 3. Quemadura térmica o química: Enjuagar la zona quemada con agua fría durante al menos 15 minutos. Seguir más tiempo si el dolor no cesa. Lavar con un jabón suave y agua. Actualmente se desaconseja el uso de reactivos neutralizantes, ungüentos, cremas o lociones. No obstante en caso de quemaduras térmicas menores se podrá aplicar una crema calmante. Si el reactivo causante de la quemadura se encuentra derramado en gran superficie del accidentado, quitar la ropa contaminada rápidamente mientras se le mantiene bajo la ducha de seguridad. Los segundos cuentan y no es momento para pudores. Buscar atención médica rápidamente. 4. Salpicaduras de reactivos en los ojos: Lavar los ojos con agua abundante en la fuente lava-ojos. Aunque se sienta dolor o escozor, es muy importante que la persona mantenga abiertos los ojos para que también se lave detrás de los párpados. Independientemente de la severidad de la lesión, buscar atención médica inmediatamente. 5. Cortes menores: Este tipo de cortes es el más común en el laboratorio y se produce normalmente por la manipulación de vidrio roto. Lavar el corte, observar y eliminar fragmentos de vidrio y aplicar presión para detener la hemorragia. Si se considera oportuno, buscar atención médica. 6. Cortes mayores: Si la hemorragia es considerable aplicar una compresa esterilizada en la herida, aplicando presión firme, arropar a la persona accidentada para evitar el shock y buscar atención médica inmediatamente. Nunca utilizar un torniquete. 7. Venenos: Si se sospecha un posible envenenamiento de cualquier tipo, comunicarlo inmediatamente al profesor. De nuevo, los segundos cuentan. RESIDUOS 1. No eliminar nunca residuos peligrosos por la pileta ni depositar en la basura, sino en los recipientes preparados para ello. 2. Pequeñas cantidades de reactivos, no peligrosos, y solubles en agua, pueden eliminarse por la pileta, con abundante agua. 3. El vidrio roto se deposita en un contenedor para vidrio, no en la papelera CUADERNO DE LABORATORIO Los investigadores consideran el cuaderno de laboratorio como una de sus más valiosas posesiones. El cuaderno de laboratorio resume el trabajo que han hecho y los resultados obtenidos. A continuación se señalan algunas indicaciones para la elaboración del cuaderno de laboratorio obligatorio.

7 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 7 1. El cuaderno sirve para tomar nota inmediata de todas las observaciones experimentales, de forma breve pero concisa y clara. No deben emplearse hojas sueltas que puedan perderse, sino un cuaderno. Las anotaciones se deben hacer directamente en el cuaderno, no en sucio para pasarlas luego a limpio. No se deben omitir ni los datos cuantitativos ni los cualitativos. 2. Al comienzo de cada reacción, apunte las cantidades usadas de cada reactivo (masa o volumen), su equivalencia en moles y, en su caso, las densidades y concentraciones. Anote también todos los cálculos realizados. 3. Esquematice los procesos químicos que llevan a la preparación de la sustancia final. 4. Anote las características de todo el material utilizado en el transcurso de la práctica, y dibuje el material especial utilizado (montajes, etc.). 5. Escriba su versión del procedimiento operativo, señalando todas aquellas observaciones que hayan merecido su interés. Intente interpretar todas sus observaciones (no apunte sólo aparece un precipitado amarillo sino que añada presumiblemente de BaCrO 4 ) indicando si sus interpretaciones son de origen teórico ( las sales alcalinoterreas con anión como CrO 2-4, SO 2-4, son insolubles ) o práctico ( he mezclado disoluciones de BaCl 2 y Na 2 CrO 4 y ha aparecido un precipitado amarillo que sólo puede ser debido al BaCrO 4 ya que el NaCl es blanco y soluble ), etc. 6. Apunte siempre el color, rendimiento y otras características de los productos sintetizados. 7. Escriba las contestaciones a las cuestiones planteadas en el guión, tanto las previas como las posteriores a la práctica. Tome también nota de las explicaciones dadas por el profesor y, sobre todo, de aquellas advertencias relacionadas con la seguridad MATERIAL DE LABORATORIO gradilla de tubo de ensayos vasos de precipitado varilla vidrio vidrio reloj probeta pipeta pipeta Pasteur Kitasato y mecherobuchner tubo despredimiento de gases

8 8 Departamento de Química Inorgánica trompa de vacio soporte, pinzas, nuez, rejilla y aro embudo cónico capsula de porcelana frasco lavador tapón pinza de madera o metal mortero 1.4. OPERACIONES BÁSICAS Pesada de material sólido Para pesar sustancias, utilizaremos balanzas digitales de 0.1 g de precisión. Al realizar una pesada tenga en cuenta: 1. No pese nunca directamente sobre el platillo de la balanza, sino sobre un vidrio de reloj o sobre algún recipiente de vidrio limpio y seco. No pese nunca directamente sobre un papel. 2. Antes de realizar una pesada, compruebe el cero de la balanza. 3. Después de usar la balanza, déjela completamente limpia Filtrado de precipitados Un problema normal en el laboratorio es separar un líquido de un sólido. Como quiera que en la filtración se pretende el paso de un líquido a través de un material poroso que retenga las partículas sólidas, son factores importantes la diferencia de presiones existente entre ambas caras del material filtrante y el tamaño del poro de éste. La filtración puede ser: 1. A presión ambiente o por gravedad. Se coloca el papel de filtro previamento recortado en el interior del embudo y se humedece con el líquido de lavado para que se adhiera a la pared interna del embudo. El embudo se sitúa sobre el 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 va vertiendo el líquido hacia el embudo, deslizándolo por la varilla. Una vez que haya pasado todo el líquido, el sólido que pueda permanecer en el recipiente inicial se arrastra al filtro con la ayuda de la varilla y, finalmente con pequeñas porciones de disolvente que al mismo tiempo actuará como líquido de lavado. 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.

9 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 9 2. A vacio. Se toma un círculo de papel de filtro de igual diámetro que el interior del embudo Buchner y se situa sobre la placa interior de éste, humedeciéndolo luego con líquido de lavado para que la adherencia sea total. El embudo se adosa a un kitasato y se conecta la salida lateral con la trompa de vacío. Las restantes operaciones son similares a las descritas en la filtración a presión normal. Desconectar el kitasato de la trompa de vacio antes de cerrar ésta, pues la diferencia de presiones, en caso contrario, hará que el agua pase al kitasato impurificándolo o en el mejor de los casos diluyendo el líquido filtrado. Generalmente, la primera forma de filtrar, al ser más lenta, dificulta más el paso de pequeñas partículas de sólido a través del filtro. Por ello suele usarse en aquellos casos en que el precipitado es casi coloidal y pasa fácilmente los filtros, o cuando nos interesa eliminar una pequeña impureza insoluble garantizando que la disolución pasa completamente transparente. En este ultimo caso es corriente utilizar un papel plegado en pliegues en lugar de en forma cónica. La segunda forma es mucho más rápida y se utiliza generalmente para separar los productos finales de las disoluciones que los contienen (aguas madres), dejándolos un rato con paso de aire a través del embudo para que se sequen Medición y trasvase de líquidos Para realizar la medición y trasvase de líquidos en el laboratorio en la mayoria de las ocasiones se utiliza material aforado con el que ha que tener algunas precaciones generales como son: 1. Ningún material aforado puede calentarse o ser utilizado para liquidos calientes. 2. Preparar las disoluciones en un vaso de precipitados y, esperar un rato si el proceso de disolución produce un cambio apreciable (temperatura, color o desprendimiento de gases) antes de proceder a la transferencia de la disolución al material de medición. 3. Al utilizar uno de esos instrumentos, apunte en el cuaderno de laboratorio la capacidad, precisión y temperatura de calibrado que vienen gravados en ellos.

10 10 Departamento de Química Inorgánica 4. El enrase se hace tomando como indicador la parte inferior del menisco como se indica en la figura. (a) Menisco bien enrasado, (b) y (c) mal enrasado. Bureta: Se emplea exclusivamente para medir volúmenes con exactitud en valoraciones. 1. El espacio entre la llave y la salida debe estar lleno de liquido. 2. A empezar la valoración es conveniente que la bureta este enrasada en el cero. 3. El liquido debe vertirse despacio (gota a gota si es posible). Matraz aforado: Mide volúmenes con gran precisión. Sólo mide un volumen dado por aforo. Se utiliza por tanto para preparar disoluciones de volumen exacto. Pipeta: Se utiliza para trasvasar volúmenes exactos de disoluciones. Nunca introduzca una pipeta o similar en una botella de reactivo pues puede impurificarlo. Trasvase la cantidad aproximadamente necesaria a un vaso de precipitados y tome de éste la disolución. Nunca se debe subcionar con la boca, se emplea una pera o una jeringa. Probeta: Se utiliza en los mismos casos que las pipetas, cuando no es necesaria tanta precisión, aunque su precisión es aceptable bureta matraz aforado probeta pipeta Pipeta Pasteur Calentar sólidos y líquidos

11 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 11 Estufas. Para secar de forma eficaz los compuestos sintetizados, éstos se introducen en una estufa. 1. No cambie la temperatura de la estufa. Algunos compuestos descomponen, funden o subliman a temperaturas no muy altas, y el profesor habrá regulado la temperatura de la estufa de acuerdo a estas propiedades. 2. Introduzca los productos sobre un vidrio de reloj (marcado previamente), nunca directamente sobre papel. 3. Tome precauciones a la hora de sacar el vidrio para evitar quemaduras. Utilice pinzas largas si fuera necesario Mechero Bunsen. Se debe conocer el funcionamiento del mechero Bunsen, sus distintas partes y la mejor utilización en relación a la capacidad calorífica de las distintas partes de la llama. El gas entra por un orificio en la base del mechero. Con la entrada del aire se produce la mezcla que arde en el tubo. La proporción de aire en la mezcla se puede regular mediante un collar situado en la base del tubo que permite aumentar o disminuir el orificio de entrada de aire. La combustión del gas tiene una alta barrera de activación por lo que se utiliza una cerilla para proporcionar el calor necesario. Una vez iniciada la combustión, el propio calor generado permite que ésta continúe. Si el gas sale a demasiada velocidad, el mechero se apaga porque el gas no tiene tiempo para calentarse y entrar en combustión. Si la combustión se hace en exceso de oxígeno, ésta se completa y se tiene una llama incolora (se verá azulada) de alto poder calorífico; pero si falta oxígeno, la llama es anaranjada y de poco poder calorífico. Para encender el mechero Bunsen correctamente, siga las siguientes instrucciones: 1. Abra la salida de gas de la mesa. 2. Abra parcialmente la llave de gas situada en el mechero. Esta llave se ha de abrir lo necesario para una correcta salida de gas, pero sin que se apague la llama por su velocidad excesiva. 3. Aproximar la cerilla a la salida superior del tubo y regular la entrada de aire con el collar. 4. El mechero está bien encendido si tenemos una llama azulada. Para apagar el mechero se cierra en primer lugar la llave de la mesa y después la del mechero. Hay que asegurarse de que ambas llaves estén cerradas cuando no se utiliza el mechero. Menchero Bunsen y esquema de la llama

12 12 Departamento de Química Inorgánica 1.5. EXPERIMENTOS A MICROESCALA Todas las experiencias han de realizarse a escala reducida. Aunque las experiencias son muy sencillas, se pretende destacar las características más importantes en la periodicidad de las reacciones de los elementos de la tabla periódica. Después de comparar la reactividad de los elementos de un mismo grupo, en algunos casos se proponen síntesis sencillas de compuestos, siempre a microescala. Procedimiento experimental: a Las experiencias se realizaran en tubo de ensayo en el estudio comparativo de la reactividad ácido-base y redox. b Siempre se utilizaran pequeñas cantidades de sustancias, en el caso de las experiencias en tubo de ensayo, de 1 a 2 ml de disolución ó de 0.05 a 0.1 g de sólido. En las síntesis, las cantidades que se indiquen en el guión. c Se utilizará el cuentagotas en la manipulación de líquidos. Las reacciones entre dos soluciones se harán añadiendo gota a gota una de las soluciones sobre la otra. d Las experiencias en las que se manipulen ácidos concentrados o que desprendan gases se han de realizar en vitrina NORMAS GENERALES Asistencia: La falta de asistencia a alguna de las sesiones deberá estar motivada por una causa justificable, debiendo recuperar el tiempo no dedicado. También es imprescindible la asistencia con puntualidad y nadie abandonará la sesión sin antes avisar al profesor. En el Laboratorio: Cada alumno dispondrá de un lugar de trabajo y del material necesario. Cualquier material que falte al comienzo del curso, o se rompa durante su desarrollo, deberá ser solicitado al profesor. Es responsabilidad del alumno mantener perfectamente limpio y ordenado el material y la mesa de trabajo. La mesa deberá estar limpia y todo el material recogido en la taquilla al acabar la sesión del día. Al finalizar el curso el profesor dará el visto bueno al estado de la taquilla y material. La limpieza y orden también serán exigidos en las zonas comunes (zona de balanzas, estufas, campanas de gases, etc.). Desarrollo del curso: Antes de comenzar, el alumno deberá haber leído el guión correspondiente y repasado los conceptos teóricos necesarios. El profesor podrá plantear cuestiones antes, durante y después de la realización de la práctica. Concluidas la prácticas, se completará el cuaderno de laboratorio en casa. Se pasará lista al comienzo de cada práctica, y la ausencia injustificada a alguna de ellas supondrá el suspender la asignatura. Calificación: A la nota final contribuirá un 30% el guión de la práctica, un 30% el trabajo de laboratorio y un 40% el examen, aunque es necesario aprobar este último para que se contabilice la nota de los guiones y del cuaderno. En el giuón de cada práctica se deben escribir todas las reacciones que tengan lugar en la práctica (no es necesario ajustarlas). Este giuón se entregará al finalizar cada práctica, y se devolverá corregido al comienzo de la siguiente práctica. En el cuaderno de laboratorio se debe explicar con detalle todos los

13 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 13 aspectos experimentales de cada pràctica, y contestar las cuestiones planteadas en cada una de ellas. El cuaderno de laboratorio se entregará una semana después de finalizadas las prácticas. El examen consistirá en una serie de preguntas breves y de carácter fundamentalmente práctico, que habrán quedado resueltas durante la experimentación del curso BIBLIOGRAFIA - Baggio S., Blesa M.A., Fernandez H., "Química Inorgánica. Curso teórico-práctico", El Ateneo, Buenos Aires. - Brauer G., "Química Inorgánica Preparativa", Reverté, Barcelona (1958). - Burriel F., Lucera F., Arribas S., Química Analítica Cualitativa Paraninfo (1970). - Cotton F.A., Wilkinson G., Murillo C.A., "Química Inorgánica Avanzada", 6. ed. Wiley (1999). - Girolami G.S., RauChfuss T.B., Angelici R.J., Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry. A Laboratory Manual, 3 ed., University Science Books (1999). - Greenwood N.N., Earnshaw A., Chemistry of the Elements", Pergamon Press, Oxford (2001). - Heslop R.B., Jones K. "Inorganic Chemistry. A Guide to Advanced Study", Elsevier, Amsterdam (1976). - Lide D.R. "Handbook of Chemistry and Physics", CRC Press: Boca Ratón, FL, (1995). - Nicholls D., Massey A.G., Comprehensive Inorganic Chemistry, Vol. 1, Pergamon Press Ltd (1973). - Pass G., Sutcliffe H., Practical Inorganic Chemistry, 2 ed. Chapman and Hall (1988). - Rayner-Canham G. Química Inorgánica Descriptiva, Prentice Hall (2000). - Shapley J.R. (Ed.), Inorganic Syntheses, Vol. 34, Wiley-Interscience, John-Wiley & Sons, Inc. Publication (2004). - Sharpe A.G., Inorganic Chemistry, 3. ed. Exxes: Longman Scientific & Technical (1992). - Szafran Z., Pike R.M., Singh M., "Microscale Inorganic Chemistry. A Comprehensive Laboratory Experience", Wiley, New York (1991). - Tanaka J., Suib S.L., Experimental Methods in Inorganic Chemistry, Prentice Hall (1999). - Vasilieva Z.G., Granouskaia A.A., Taperova A.A., "Trabajos de Laboratorio de Química General e Inorgánica", Mir, Moscu (1986). - Wood, W.F., J. Chem. Educ., 61, 1024 (1984). - Woolins J.D. (Ed.), Inorganic Experiments, Wiley-VCH Gmbh & Co. KGaA (2003). - Wulfsberg G. "Principles of Descriptive Inorganic Chemistry", Brooks and Cole, Monterey (1987).

14 14 Departamento de Química Inorgánica PRÁCTICA 1. TITANIO 1.1. Reacciones del Titanio. Material: Reactivos: 2 vasos de precipitados 100 ml Cloruro de titanio(iii) (disol. 15%) Tubos de ensayo Acido sulfúrico 2M Varilla de vidrio Hidróxido sódico 6M Pinza de madera Hidróxido sódico (lentejas) Cuentagotas Hidróxido amónico 1M Espátula Hidróxido amónico (concentrado) Papel indicador Permanganato potásico 0.1M Peróxido de hidrógeno (20 vol) Floruro amónico (s) OBJETIVO La realización de esta práctica conlleva la comprobación de algunas reacciones características del titanio en disolución acuosa, como son: -Estudio del Ti(III) y Ti(IV) en función del ph. -Formación de peroxocompuestos y estabilidad de los mismos. -Paso de un estado de oxidación al otro. Figura 1. Diagrama de Pourbaix del Titanio PROCEDIMIENTO 1. Tomar 1 ml de una disolución de TiCl 3 y diluir con 3 ml de agua destilada, a continuación añadir NaOH 6M hasta aparición de un precipitado. Dividir la suspensión en dos tubos: (a) Calentarlo al baño maria. (b) Añadir NaOH en exceso. 2. Repetir el ensayo anterior utilizando hidróxido amónico como base.

15 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II Acidular 10 gotas de una disolución de TiCl 3, preparada como en el apartado 1, con unas gotas de ácido sulfúrico 2M. Añadir unas gotas de peróxido de hidrógeno (20 volumenes). A la disolución resultante adicionarle una microespatula de floruro amónico sólido. 4. Añadir gota a gota permanganato potásico (0.1M) sobre 10 gotas de una disolución de TiCl 3, preparada como en el apartado 1, hasta la desaparición del color violeta. La disolución resultante se divide en tres tubos de ensayo a los que se adiciona respectivamente: a) Unas gotas de hidróxido sódico concentrado. b) Unas gotas de hidróxido amónico concentrado. c) Unas gotas de ácido sulfúrico 2M y peróxido de hidrógeno (20 volumenes). A la disolución resultante adicionar una microespátula de floruro amónico sólido. CUESTIONES 1.- Escribe todas las reacciones que tienen lugar. Describe todo lo que hayas observado: cambios de color, aparición de precipitados, etc 2.- Comenta las propiedades ácido-base del óxido de titanio(iii).

16 16 Departamento de Química Inorgánica PRÁCTICA 2. VANADIO 2.1. Reacciones del Vanadio Material Reactivos Gradilla de tubos de ensayo Metavanadato amónico (s) 1 Vidrio de reloj Hidróxido sódico (lentejas) 1 Vaso de 100 ml Acido clorhídrico 1M y 6M 1 Probeta de 10 ml Acido sulfúrico 2M 1 Espátula Sulfito sódico (s) 1 Cuentagotas Cinc (s) Papel indicador Peróxido de hidrógeno (20 vol) 1 Pinza de madera Fluoruro de amónico (s) OBJETIVO Comprobación del comportamiento del vanadio en disolución acuosa y en concreto: - Formación de diferentes oxoaniones mediante la variación de ph de una disolución de vanadio(v). - Reducción a estados de oxidación inferiores. - Formación de peroxocompuestos y estabilidad de los mismos. - Precipitación del pentóxido y síntesis por vía seca. Figura 2. Diagrama de Pourbaix del Vanadio

17 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 17 Figura 3. Diagrama de predominancia del Vanadio en función del ph. PROCEDIMIENTO Poner en suspensión 0.5 g de metavanadato amónico, en 10 ml de agua y añadir 3 lentejas de hidróxido sódico. Utilizarla para los ensayos 1 al 4: 1. Acidular lentamente con: a) ácido clorhídrico (6M). b) ácido sulfúrico diluido (2M). Cuál es el efecto de añadir exceso de ácido?. 2. Adicionar una microespátula de sulfito sódico sólido y unas gotas de ácido clorhídrico 1M. 3. Acidular con ácido clorhídrico concentrado hasta que la disolución tenga color amarillo y añadir un trozo de cinc granulado. Observar los cambios que tienen lugar después de 60 minutos. 4. Añadir unas gotas de ácido sulfúrico 2M y de peróxido de hidrógeno. Añadir después fluoruro amónico en exceso. 5. En un tubo de ensayo añadir una microespatula de metavanadato amónico sólido y calentar al baño maria. Identificar el gas que se produce y el sólido que se forma. 6. A una microespátula de metavanadato amónico sólido añadirle ácido clorhidrico concentrado. PREGUNTAS 1. Escribe las reacciones que tienen lugar en las diferentes pruebas e interprétalas en base a los cambios de color, aparición de precipitados, etc., obervados.

18 18 Departamento de Química Inorgánica 2.2. Síntesis del (VO)(PO 4 )(H 2 O) 2 Material Morterro Matraz de fondo plano (50 ml) Sistema de reflujo Sistema de filtración a vacío con placa filtrante Probeta Agitador magnético Pinzas para sujetar el matraz al refrigerante Reactivos Pentóxido de vanadio (s) Ácido fosfórico concentrado (l) Ácido nítrico concentrado (l) Acetona Procedimiento : En un mortero moler aproximadamente 1.2 g de pentóxido de vanadio (V 2 O 5 ). Colocar 0.96 g (5.28 moles) del polvo obtenido en un matraz de fondo plano de 50 ml de capacidad. Añadir sobre el sólido 11 ml de ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) concentrado, 11 ml de agua destilada y 10 gotas de ácido nítrico (HNO 3 ) concentrado. Poner a reflujar la mezcla resultante durante 2 hrs. A continuación desmontar el reflujo y dejar enfriar a temperatura ambiente el contenido del matraz. Seguidamente filtrar en placa de vidrio. Lavar el producto amarillo resultante con cuatro porciones de 5 ml de H 2 O y seguidamente con dos porciones de 5 ml de acetona. Secar en corriente de aire. Recoger el sólido y pesarlo. Calcular el rendimiento de la reacción. Cuestiones 1.- Ajustar la reacción 2.- En qué estado de oxidación se encuentra el vanadio en el producto preparado?.

19 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 19 PRÁCTICA 3. CROMO 3.1. Reacciones del Cromo Material Reactivos Destornillador Dicromato amónico (s) Dicromato potásico (s) Cápsula de Porcelana de 250 ml Cinc Dicromato potásico (0.1M) Vasos de Precipitados de 100 ml Tiocinato de potasio (0.5 M) Alumbre de cromo (0.1M) Vidrio de reloj Ácido sulfúrico (concentrado) Peroxidisulfato potásico (s) Tubos de ensayo Acido clorhídrico (concentrado) Hidróxido sódico 1M Cuentagotas Nitrato de plata 0.1M Eter Espátula Peróxido de hidrógeno (20 vol) Cloruro sódico (s) Pinza de madera Acetona Yoduro potásico 0.1M OBJETIVOS El objeto de estas pruebas es la comprobación experimental del comportamiento químico del cromo en: - Formación de diferentes oxoaniones de cromo(vi), en función del ph. - Formación de peroxocompuestos de cromo(vi). - Preparación de otros compuestos de cromo(vi), por vía seca. - Reacciones de oxidación-reducción del cromo(iii) a cromo(vi) y (II) respectivamente. - Reactividad rédox en estado sólido para el cromo(vi). AgCrO 4 Ag + CrO 4 2- OH - H + (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 NH 4 + Cr 2O 3 Cr 2O7 2- Δ +e - 3+ Cr(OH 2) 6 OH - K + H 2SO 4 CrO 2Cl2 H 2SO 4 NaCl K2Cr 2O 7 CrO 3 Esquema 1. Diagrama de flujo del Cromo Figura 4. Diagramas de Frost de Cr. Figura 5. Especies de Cromo(VI) en función del ph.

20 20 Departamento de Química Inorgánica Figura 6. Diagrama de Pourbaix del Cromo PROCEDIMIENTO 1. Uno por mesa. Moler 0.5 g de dicromato amónico y colocarlos en el centro de un crisol de porcelana. Tocar la sustancia con la punta de un destornillador de hierro calentado al rojo. La reacción es fuertemente exotermica por lo que debe realizarse alejada de sustancias inflamables. Si la reacción no se ha completado, volver a calentar el destornillador. El producto formado debe lavarse con agua destilada caliente hasta que las aguas del lavado sean incoloras. Secar el compuesto mediante calentamiento. 2. En sendos tubos de ensayo que contienen cinco gotas de dicromato potásico 0.1M añadir: a) Gota a gota hidróxido sódico 1M. b) Cuatro gotas de peróxido de hidrógeno (20 vol), cuatro de HCl (1M) y un volumen igual de éter c) Repetir el ensayo b) utilizando una disolución alcalina. Esperar al menos media hora para observar resultados y agitar. 3. En tubo de ensayo, añadir unas gotas de ácido sulfúrico concentrado sobre dicromato potásico sólido. Adicionar cloruro sódico sólido. Colocar en la boca del tubo un papel de filtro humedecido con unas gotas de yoduro potásico (0.1M)y calentar suavemente.. 4. En tubo de ensayo que contiene 1 g de dicromato potásico sólido, verter 1 ml de ácido clorhídrico concentrado y 1 ml de agua destilada. Calentar la mezcla resultante. Dejar reposar, lavar el producto con acetona y filtrar. 5. Añadir a una disolución de alumbre de cromo(iii) 0.1M. a) Unas gotas de ácido clorhídrico cocentrado y un trozo de cinc. b) Peroxidisulfato de potasio y una gota de nitrato de plata 0.1M. Calentar. Añadir más K 2 S 2 O 8 si fuese necesario. PREGUNTAS 1.- Escribe todas las reacciones que tienen lugar en las diferentes pruebas, fundamentándolas en las observaciones realizadas.

21 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II Síntesis del tetraperoxocromato(v) de potasio, K 3 [Cr(O 2 ) 4 ] Material Vaso de precipitado (100 ml) Cristalizador grande Sistema de filtración a vacío con placa Agitador magnético Sal Reactivos Hidróxido potásico (s) Cromato potásico (s) Agua oxigenada (30%) (l) Etanol (l) Hielo Sal Procedimiento : Disolver 2.0 g de K 2 (CrO 4 ) y 2.0 g de KOH en 25 ml de agua destilada utilizando un vaso de precipitados de 100 ml de capacidad. Introducir el vaso de precipitados en un baño de hielo y sal. Manteniendo el vaso de precipitados en el baño de hielo y sal añadir gota a gota 13 ml de una disolución al 30% de H 2 O 2. Mantener la mezcla resultante en el baño de hielo y sal durante 1 hr. Transcurrido este tiempo sacar el vaso de precipitados del baño de hielo y sal y mantener a temperatura ambiente durante unos minutos. A continuación, añadir suficiente cantidad de etanol para que precipite cuantitativamente un sólido de color amarillo. Filtrar a vacío y secar en corriente de aire el producto obtenido. Calcular el rendimiento del proceso.

22 22 Departamento de Química Inorgánica PRÁCTICA 4. MANGANESO 4.1. Reacciones del Manganeso Material Reactivos Tubos de ensayo Sulfato de manganeso(ii) 0.1M Permanganato potásico Vaso de 100 ml Hidróxido sódico 1M Hidróxido sódico (s) Cuentagotas Peróxido de hidrógeno (20 vol.) Acido sulfúrico (concentrado) Papel indicador Acido clorhídrico 1M Bismutato sódico (s) Pinza de madera Acido nítrico 1M Yoduro potásico 0.1 M Espátula OBJETIVO 1. Comprobar una serie de reacciones típicas del manganeso(ii) en disolución acuosa como: - ph al que precipita el hidróxido. - reacciones de oxidación a manganeso(iv) y (VII). 2. Obtener otros estados de oxidación del manganeso muy inestables. Figura 7. Diagrama de Frost del Mn Figura 8. Diagrama de Pourbaix del Mn

23 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 23 - MnO 4 +e - Mn(OH 2) 2+ 6 OH - Mn(OH) 2 -e - MnO(OH) +e - +e - OH - MnO 2 MnO 4 = +e - Esquema 2. Diagrama de Flujo del Mn PROCEDIMIENTO 1. Utilizar una disolución de sulfato de manganeso(ii) 0.1M para los siguientes ensayos y adicionar: a) Hidróxido sódico 1M. b) Un ml de hidróxido sódico 1M y 1 ml de peróxido de hidrógeno. Filtrar, lavar el precipitado con agua y calentarlo con ácido clorhídrico diluido. Comprobar el desprendimiento de cloro. c) Un ml de ácido nítrico1m y una microespátula de bismutato sódico. Calentar si es necesario. 2. Utilizando permanganato potásico sólido: a) Añadir una pequeña cantidad de permanganato a una disolución muy concentrada de hidróxido sódico y hervir. Enfriar la disolución y acidular. PREGUNTAS 1.- Escribe todas las reacciones que tengan lugar e interpretalas en base a las observaciones realizadas.

24 24 Departamento de Química Inorgánica 4.2. Síntesis del tris(acetilacetonato)manganeso(iii): Mn(acac) 3 Material Vasos de precipitados Cristalizador Hielo Agitador magnético Reactivos Cloruro de manganeso(ii) tetrahidratado (s) Acetato de sodio trihidratado (s) Acetilacetona (l) Permanganeto potásico (s) Sistema de filtración a vacío con placa filtrante Termómetro Procedimiento : Disolver cloruro de manganeso(ii) tetrahidratado (2.5 g) y acetato de sodio trihidratado (6.5 g) en 100 ml de agua destilada. Mientras se agita mecánicamente la disolución añadir gota a gota acetilacetona (2,4-pentanodiona) (10.5 ml). Tratrar la disolución bifásica resultante con disolución de permanganato potásico (0.5 g en 25 ml de agua destilada). Después de unos minutos añadir gota a gota, manteniendo la agitación mecánica, una solución de acetato de sodio (6.5 g del trihidrato disueltos en 25 ml de agua destilada). Calentar la mezcla resultante durante unos 10 minutos a 60 C, manteniendo la agitación. Posteriormente, enfriarla en baño de hielo hasta que precipite cuantitativamente el producto formado. Filtrarlo a vacío. Finalmente, lavar varias veces el sólido resultante, primero, con agua fría, y, segundo, con acetona. Secar en corriente de aire. Calcular el rendimiento de la reacción.

25 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 25 PRÁCTICA 5. HIERRO 5.1. Síntesis del sulfato de hierro(ii): FeSO 4 Material Vaso de 250 ml Fiola o kitasatos Placa filtrante Vidrio de reloj Reactivos Hierro en polvo Ácido sulfúrico 2M Un clavo de hierro Etanol PROCEDIMIENTO En el interior de la vitrina, se dispone un vaso de 250 ml, en el cual se introducen 10 g de hierro y se añaden 200 ml de ácido sulfúrico 2M. Se calienta sin hervir hasta disolución. En presencia de un clavo de hierro, para evitar la oxidación, se concentra la disolución y se deja cristalizar. Los cristales filtrados se lavan con alcohol etílico. PREGUNTAS 1.- Rendimiento de la reacción. 2.- Hasta qué volumen has reducido la disolución y por qué? 3.- Qué tipo de cristales has obtenido? Explícalo Reacciones del hierro Material Reactivos Gradilla de tubos de ensayo Sulfato de hierro(ii) 0.1M Cloruro de hierro(ii) (s) Cuentagotas Cloruro de estaño(ii) (s) Tiocianato amónico 1M Espátula Hidróxido sódico (s)/1m Fluoruro amónico (s) Vaso de precipitados 100 ml Hidróxido amónico 1M/conc. Peróxido de hidrógeno (3%) Vidrio de reloj Cloruro de hierro(iii) (s) OBJETIVOS La realización de esta práctica supone la comprobación de algunas reacciones sencillas del hierro(ii) y (III) en disolución acuosa, como son: - Precipitación del hidróxido de hierro(ii). - Formación de complejos con amoníaco, tiocianato, fluoruro - Paso de Fe(II) a Fe(III) y viceversa.

26 26 Departamento de Química Inorgánica S 2O 3 = Fe(OH 2) 6 3+ OH - Fe(S 2O 3) 2 - -e - -e - Fe(OH 2) e - +e - OH - FeO(OH) -e - Fe(OH) 2 OH - Esquema 3. Fe Cl 2 HCl FeCl 3 FeCl 2 Figura 9. Especies de Fe(II) en función del ph Figura 10. Diagrama Pourbaix del Fe PROCEDIMIENTO 1. Preparar una disolución de sulfato de hierro(ii) y añadir: a) Gota a gota hidróxido sódico 1M hasta la aparición de un precipitado. Adicionar una o dos lentejas de hidróxido sódico hasta la redisolución del precipitado, y posteriormente unas gotas de peróxido de hidrógeno. b) Repetir el ensayo anterior empleando hidróxido amónico 1 M en lugar de sosa. 2. Sobre una disolución de sulfato de hierro(iii), preparada con una microespátula de la sal en 2 ó 3 ml de agua, añadir dos gotas de tiocianato amónico 1M. Dividir la disolución resultante en dos partes: a) Añadir un poco de fluoruro amónico. b) Añadir cloruro de estaño(ii). Calentar si es preciso. PREGUNTAS 1.- Escribe todas las reacciones que tienen lugar. Describe todo lo que hayas observado.

27 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II Sal de Mohr. (NH 4 ) 2 [Fe(H 2 O) 6 ](S0 4 ) 2 A continuación se desarrolla el método preparativo de una sal de hierro(ii) estable al aire una vez que ha sido aislada en estado sólido. Este hecho contrasta con la gran tendencia del hierro a presentarse como hierro(iii) en disolución acuosa, e incluso con la inestabilidad de otras sales comunes de hierro(ii) en sólido (acetato, cloruro, perclorato, sulfato, etc). Precaución!!. Recuérdese añadir siempre el ácido sulfúrico concentrado sobre el agua, y nunca a la inversa. El calentamiento de la suspensión de limaduras de hierro ha de llevarse a cabo en vitrina. Material Reactivos Vasos de precipitados de 100 ml Cristalizador Limaduras de hierro Probeta Papel de filtro Ácido sulfúrico concentrado Pipeta Pasteur Enbudo cónico Carbonato amónico Placa calefactora Fiola y Buchner Etanol PROCEDIMIENTO Diluir con precaución 1.0 g de ácido sulfúrico concentrado en unos 20 ml de agua, dividiendo el volumen en dos partes iguales. A una de las partes se añaden 0.3 g de limaduras de hierro. Se observará una efervescencia debida al desprendimiento de gases, con formación simultánea de sulfato de hierro(ii). Para favorecer la velocidad de la reacción se puede calentar ligeramente en vitrina, previa introducción de un clavo de hierro en la disolución. A la otra parte se añade carbonato amónico pulverizado hasta neutralizar la disolución. Medir el ph con papel indicador. Observar el desprendimiento gaseoso que tiene lugar en la formación del sulfato amónico. Las disoluciones obtenidas se filtran por separado, previa adición de unas gotas de ácido sulfúrico diluido en el papel de filtro. Se mezclan ambas disoluciones, se agita en presencia de un clavo y se deja cristalizar enfriando la disolución en un baño de hielo. La adición de alcohol favorece una cristalización más rápida. CARACTERIZACIÓN Indíquense pruebas analíticas cualitativas para detectar la presencia de agua, sulfato, amonio y hierro(ii) en el sólido formado. Hágase reaccionar una disolución de sal de Mohr con una disolución de hexacianoferrato(ii) y explicar los cambios observados. RESIDUOS Tanto los resíduos de limaduras de hierro, como la propia sal de Mohr deben ser vertidos en el recipiente de residuos de hierro dispuesto a tal efecto.

28 28 Departamento de Química Inorgánica PREGUNTAS 1.- Indicar razonadamente todas las reacciones que tienen lugar y cacular el rendimiento. 2.- Describir la estructura y características del compuesto. 3.- Cuál es el motivo por el que introducimos el clavo en la disolución? 4.- Por qué añadimos ácido sulfúrico diluido al papel de filtro? 5.4. Síntesis del oxalato de hierro(ii) : Fe(C 2 O 4 ) Material Vasos de precipitados Probeta Sistema de filtración a vacío con placa filtrante Agitador magnético Reactivos Sulfato de hierro(ii) y amonio Ácido sulfúrico (2M) (l) Ácido oxálico (s) Procedimiento : Disolver sulfato de hierro(ii) y amonio (4 g) en 12.5 ml de agua destilada que ha sido previamente acidificada con aproximadamente 0.5 ml de ácido sulfúrico 2M. Añadir a la disolución resultante otra disolución de ácido oxálico (2.5 g en 15 ml de agua destilada) y hervir mientras se agita. Filtrar el precipitado amarillo resultante a vacío y lavarlo varias veces con agua caliente. Finalmente, lavar con acetona y secarlo en corriente de aire. Calcular el rendimiento de la reacción.

29 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 29 PRÁCTICA 6. COBALTO 6.1. Reacciones del Cobalto Material Reactivos Gradilla de tubos de ensayo Cloruro de cobalto(ii) Cloruro de mercurio(ii) 0.1M Cuentagotas Hidróxido sódico (s) /1M Fluoruro amónico (s) Papel indicador Peróxido de hidrógeno (3%) Nitrito potásico (s) Espátula Hidróxido amónico 1M y conc. Acido acético 2M Vidrio reloj Tiocianato amónico (s) Cloruro sódico (s) Acetona Eter etílico OBJETIVOS Verificar el comportamiento en disolución acuosa de los iones Co(II) y Co(III), mediante: - Precipitación de los hidróxidos - Formación de tiocianocomplejos y su estabilidad - Formación de complejos amoniacales, nitrocomplejos y clorocomplejos Figura 11. Diagrama Pourbaix del cobalto CoCl 4 2- Cl - OH - Co(OH 2)6 3+ -e - Co(OH 2)6 2+ H + Co(OH) +e - 2 OH - NH 3 Co(NH 3)6 3+ O2 Co(NH 3)6 2+ O 2 Co(OH) 4 2- CoO(OH) Esquema 4. Reacciones del cobalto

30 30 Departamento de Química Inorgánica PROCEDIMIENTO Utilizar una disolución de cloruro de cobalto(ii): 1. Añadir gota a gota una disolución de hidróxido sódico 1M. Se redisuelve el precipitado formado con exceso de reactivo?. Probar con hidróxido sódico sólido. Adicionar peróxido de hidrógeno. 2. Repetir el ensayo anterior con hidróxido amónico. 3. Añadir tiocianato amónico sólido y un poco de acetona. Dividir la disolución en tres partes y añadir: a) Éter etílico y agitar. b) Fluoruro amónico sólido y posteriormente una capa de éter. Agitar. c) En vitrina. Una disolución de cloruro de mercurio(ii) y hervir. 4. Añadir nitrito potásico sólido y acidular con ácido acético 2M. 5. Añadir cloruro sódico y calentar fuertemente. PREGUNTAS 1.- Escribe todas las reacciones que tengan lugar en las diferentes pruebas relacionándolas con las observaciones realizadas en el desarrollo de las mismas.

31 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II Síntesis del nitrato de carbonatotetramincobalto(iii), [Co(NH 3 ) 4 (CO 3 )](NO 3 ) Material Vasos de precipitado Cristalizador grande Sistema de filtración a vacío con placa filtrante Hielo Reactivos Carbonato de amonio Amoníaco concentrado (l) Nitrato de cobalto(ii) hexahidratado Agua oxigenada (30%) (l) Etanol (l) Procedimiento : Disolver 20 g (0.21 moles) de carbonato de amonio (NH 4 ) 2 (CO 3 ) en 60 ml de agua destilada y añadir 4 ml hidróxido amónico concentrado. Mientras se agita, añadir esta disolución a otra disolución que contenga 15 g (0.052 moles) de Co(NO 3 ) 2.6H 2 O en 30 ml de agua destilada. Añadir a la mezcla resultante 8 ml de H 2 O 2 al 30%. Transferir esta mezcla a un vaso de precipitados de 250 ml de capacidad y evaporar sin que hierva hasta un volumen de aproximadamente 80 ml. A continuación, mientras se está evaporando añadir en pequeñas porciones 5 g (0.05 moles) de (NH 4 ) 2 (CO 3 ). Filtrar en caliente y al vacío la mezcla resultante, dejar enfriar el filtrado y que evapore lentamente hasta la aparición de cristales. Los cristales rojos que aparecen se separan por filtración a vacío. Lavar el producto obtenido con unos pocos ml de agua destilada y posteriormente con una cantidad similar de etanol. Calcular el rendimiento de la reacción.

32 32 Departamento de Química Inorgánica PRÁCTICA 7. NÍQUEL 7.1. Reacciones del níquel Material: Reactivos Pinza de madera Hidróxido sódico (s)/1m Ácido clorhídrico 1M Papel indicador Hidróxido amónico (s)/1m Sulfato o cloruro de níquel(ii) Tubos de ensayo dimetilglioxima OBJETIVOS Verificar algunas reacciones sencillas del Ni(II), en disolución acuosa, como: - Intervalo de ph en el que precipita el hidróxido. - Formación y estabilidad de los complejos que forma con dimetilglioxima. NiCl 4 2- Cl - Ni(OH 2)6 3+ CO -e - Ni(OH 2)6 2+ H + Δ Ni NH 3 Ni(NH 3)6 2+ Esquema 5. Reacciones del níquel OH - Ni(OH) 2 PROCEDIMIENTO Utilizar una disolución de sulfato o cloruro de níquel(ii). 1. Examinar el efecto del hidróxido sódico 1M y del hidróxido amónico 1M. Probar también con ambos reactivos concentrados. 2. Investigar el efecto de la dimetilglioxima a diferentes ph. PREGUNTA 1.- Escribe todas las reacciones que tienen lugar en base a las observaciones realizadas.

33 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II Síntesis del sulfato de níquel(ii) y amonio: (Ni,NH 4 ) 2 (SO 4 ) 3 Material Reactivos Vasos de precipitado Sulfato de níquel(ii) Sistema de filtración a vacío con placa filtrante Sulfato de amonio Procedimiento : Disolver sulfato de níquel(ii) (4.5 g) y sulfato de amonio (2.0 g) en 15 ml de agua destilada caliente. Disolver el precipitado resultante con la mínima cantidad de agua necesaria, mientras se calienta y se agita mecánicamente. Filtrar en caliente por gravedad, y dejar a evaporar lentamente hasta la aparición de cristales. Filtrar a vacío los cristales obtenidos y secar en corriente de aire. Calcular el rendimiento de la reacción.

34 34 Departamento de Química Inorgánica PRÁCTICA 8. COBRE 8.1. Reacciones del cobre Material Reactivos Cuentagotas Sulfato de cobre(ii) pentahidratado (s) Cinc Pinza de madera Hidróxido sódico 1M Hidróxido amónico 1M Gradilla de tubos de ensayo Hipoclorito sódico 1M Iodato potásico 1M Espátula Acido clorhídrico 1M Ioduro potásico 1M Papel indicador Peroxodisulfato potásico (s) Tetracloruro de carbono Vaso de 100 ml OBJETIVO Comprobación de algunas reacciones sencillas del cobre, como: - Estabilidad del sistema cobre(ii)/cobre(i) en presencia de cianuro. - Precipitación del hidróxido. - Paso a cobre(iii) y cobre(i) CuCl 2 - CuCl 4 2- HCl Cl - Cu Zn -e - Cu(OH 2 ) 6 2+ H + H Cu(OH) + OH - 2 OH - Cu(OH) 4 2- NH 3 Cu(NH 3)4 2+ H + CuO Δ Esquema 6. Reacciones del cobre Figura 12. Diagrama Pourbaix del cobre

35 Experimentación en Síntesis de Química Inorgánica II 35 PROCEDIMIENTO Utilizar una disolución de sulfato de cobre(ii) pentahidratado. 1. Añadir gota a gota disolución de ioduro potásico en exceso y posteriormente añadir tetracloruro de carbono. Agitar 2. Añadir hidróxido sódico 1M y hervir. 3. Añadir hidróxido sódico sólido y hervir. 4. Añadir hidróxido amónico 1M y hervir. 5. Añadir hidróxido sódico y después hipoclorito sódico. Acidular e identificar el gas liberado. 6. Añadir un trozo de cinc. 7. Añadir hidróxido sódico, iodato potásico y peroxodisulfato potásico y hervir. 8. Calentar el sulfato de cobre pentahidratado sólido. PREGUNTAS 1.- Escriba todas las reacciones que tienen lugar en los diferentes ensayos. 2.- Qué has observado en el ensayo 8 y a qué lo atribuyes? 8.2. Cementacíon del cobre La cementación es una técnica aplicada en el tratamiento y protección de superficies metálicas con recubrimientos metálicos que evitan su corrosión, origen principal de los fallos en las estructuras. De un modo muy conciso y desde el punto de vista de la industria metalúrgica, se puede decir que la cementación consiste básicamente en un proceso de difusión sólido-sólido en el que se generan aleaciones cuando sobre el metal que se desea proteger se deposita un segundo metal obtenido in situ por reducción. Bajo el punto de vista analítico, la cementación es una técnica que permite eliminar cationes metálicos como Cu 2+ de las disoluciones empleando Fe. En esta práctica se pretende obtener Cu a partir de una disolución de Cu 2+ con Fe, de modo que el Fe reduzca los cationes Cu 2+ hasta Cu, depositándose sobre él. El potencial normal de reducción del par Cu 2+ /Cu es 0.34 v, lo que explica que pueda ser reducido al estado elemental por un gran número de metales, en concreto por el hierro, para el que E 0 Fe 2+ /Fe = v. Precaucion!!! Se debe añadir el triple de la cantidad estequiométrica de Fe a la disolución de sulfato de cobre(ii) para acelerar el proceso de reducción hasta Cu. El exceso de Fe añadido deberá eliminarse de la forma explicada en la descripción experimental. En este proceso se genera hidrógeno, por lo que deberá llevarse a cabo en la vitrina lejos de cualquier llama.