Determinación del número de moléculas de agua en una sal hidratada Práctica no. 11

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1 María Guadalupe H, 6/4/2016 7:44 P.M. Comentario [1]: 98/100 Portada 2 Ortografía 4 Determinación del número de moléculas de agua en una sal hidratada Práctica no. 11 Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Hidalgo Equipo 4: Armando Espinosa Chávez A Gabriel Ramírez Islas A Ximena Contreras Ramos A Profra. I.Q. María Guadalupe Hidalgo 6 de abril de 2016

2 Determinación del número de moléculas de agua en una sal hidratada Práctica no. 11 Resumen La práctica no. 11 consistió en identificar características de las diferentes sales de uso común en el laboratorio. Estas características podían ser: hidratadas o anhidras, color, olor y la forma que tienen. Por otra parte, se utilizó el análisis gravimétrico para calcular el número de moles de agua que contiene una sal hidratada, además, se calculó el número de moles de agua que una sal hidratada perdió al momento de ser calentada. Esta práctica sirvió para reforzar conceptos de estequiometría. Introducción A lo largo del curso se ha visto que existe una gran cantidad de tipos de compuestos químicos. Entre estos tipos de compuestos se encuentran las sales. Las sales suelen jugar un papel importante en la vida diaria y en el aspecto industrial. En la práctica no. 11 estará enfocada en identificar diferentes características de las sales. Por esto, es necesario definir qué es una sal en química. Las sales son compuestos que se forman cuando un catión, ion metálico o un ion poli atómico positivo, remplaza a uno o más de los iones hidrógeno de un ácido, o cuando un anión, ion no metálico o un ion poli atómico negativo, reemplaza a uno de los iones hidróxido de una base (UNAM, s.f.). Existen diferentes tipos de sales de acuerdo a sus características, sin embargo, en esta práctica solo se enfocarán en dos: sales hidratadas y anhidras. Las sales hidratadas son los compuestos cuyas sales se encuentran combinados con una proporción definida de agua, se llaman hidratos, el agua asociada con las sales, se denomina agua de hidratación o cristalización (Manual, pág. 14). Se cree que la diferencia entre las sales hidratadas y las sales anhidras es el número de moles de agua que intervienen en las primeras. Para esto, en la presente práctica se deshidratarán sales para comprobar lo anterior. Los hidratos pueden deshidratarse por calentamiento, ya que al aumentar la temperatura, aumenta la temperatura de presión del vapor de agua de cristalización (Manual, pág. 14). En la presente práctica se calentarán las sales hidratadas para deshidratarse. Materiales Materiales Reactivos 2 cápsulas de porcelana o micro crisoles Sulfato de sodio anhidro 1 soporte universal Sulfato de sodio decahidratado 1 anillo de hierro y triángulo de porcelana Cloruro de calcio anhidro 1 mechero bunsen Cloruro de cobalto anhidro 1 tela de asbesto Cloruro de cobalto hexahidratado 1 pinzas para crisol Sulfato de cobre anhidro 3 vasos de precipitado de 10 ml Sulfato de cobre pentahidratado. 2 espátulas Cloruro de fierro III hexahidratado Lentes de seguridad Cloruro de fierro anhidro María Guadalupe H, 6/4/2016 7:38 P.M. Comentario [2]: 4 Tipos de reactivos empleados? María Guadalupe H, 6/4/2016 7:39 P.M. Comentario [3]: 15 María Guadalupe H, 6/4/2016 7:38 P.M. Comentario [4]: que María Guadalupe H, 6/4/2016 7:39 P.M. Comentario [5]: se enfocó María Guadalupe H, 6/4/2016 7:39 P.M. Comentario [6]: Consultar otro tipo de fuentes María Guadalupe H, 6/4/2016 7:40 P.M. Comentario [7]: 14 Métodos Para comenzar, se marcaron con un número las 2 cápsulas de porcelana. Después, se instaló en el soporte universal el arillo, el triángulo de porcelana, la tela de asbesto y el mechero de bunsen. Para obtener el peso constante de las cápsulas de porcelana se realizó lo siguiente: se calentaron las cápsulas casi al rojo por 5 minutos, se dejaron enfriar las cápsulas dentro de un desecador y se pesaron en la balanza analítica; se hizo este procedimiento hasta obtener peso constante (+/- 1 miligramo). Para determinar el número de moléculas de agua en la muestra problema se agregaron de 100 a 150 mg a cada uno de las cápsulas o micro crisoles y 1 María Guadalupe H, 6/4/2016 7:40 P.M. Comentario [8]: se empleó una estufa

3 pesar, se calentó el recipiente con la muestra, lentamente al principio y después aumentar el calentamiento moderadamente. Continuar calentamiento por 2 o 3 minutos. Se quitó el recipiente y se colocó dentro de un desecador usando las pinzas para crisol para enfriar a temperatura ambiente. Finalmente, se pesó la cápsula con la muestra. Este procedimiento se realizó con ambas capsulas de porcelana. Resultados Con base en el análisis e identificación de las características de las 7 sales presentadas en el laboratorio, se completó la siguiente tabla: María Guadalupe H, 6/4/2016 7:41 P.M. Comentario [9]: 20 Nombre Fórmula Observaciones Sulfato cúprico CuSO 4 Sal anhidra de color azul sin Cloruro de Cobalto II CoCl 2 Sal anhidra de color morado Cloruro de Cobalto II hexahidratado CoCl 2 6H 2 O Sal hidratada de color morado en forma de cristales Cloruro férrico hexahidratado FeCl 3 6H 2 O Sal hidratada de color naranja en forma de cristales Cloruro de calcio CaCl 2 Sal anhidra de color blanco Sulfato de sodio NaSO 4 Sal anhidra de color blanco Sulfato de sodio decahidratado NaSO 4 10H 2 O Sal hidratada de color blanco en forma de cristales Cuáles muestras tienen propiedades delicuescentes? Nombre Sulfato cúprico Cloruro de Cobalto II Cloruro de Cobalto II hexahidratado Cloruro férrico hexahidratado Cloruro de calcio Sulfato de sodio Sulfato de sodio decahidratado Tiene propiedades delicuescentes No tiene No tiene No tiene Cuáles podrían usarse como desecantes? Nombre Sulfato cúprico Cloruro de Cobalto II Cloruro de Cobalto II hexahidratado Cloruro férrico hexahidratado Cloruro de calcio Sulfato de sodio Sulfato de sodio decahidratado Puede usarse como desecante No puede No puede No puede Alguna exhibe eflorescencia? Nombre Sulfato cúprico Cloruro de Cobalto II Cloruro de Cobalto II hexahidratado Cloruro férrico hexahidratado Exhibe eflorescencia Sí exhibe Sí exhibe 2

4 Cloruro de calcio Sulfato de sodio Sulfato de sodio decahidratado Sí exhibe Con base en los resultados obtenidos al realizar el procedimiento descrito con anterioridad, se logró completar la siguiente tabla: Hoja de datos de análisis gravimétrico de un hidrato desconocido Muestra A Muestra B Peso contante de crisol (g). 1er calentamiento º calentamiento er calentamiento No fue necesario No fue necesario Peso de crisol y sal hidratada (g) Peso constante de crisol con sal anhidra (g). 1er calentamiento º calentamiento No fue necesario No fue necesario 3er calentamiento No fue necesario No fue necesario Cálculos Peso de la sal hidratada (g) Peso de la sal anhidra (g) Masa de agua perdida (g) Porcentaje de agua en hidrato 26% 31% % de agua promedio en el hidrato desconocido 30% 30% Fórmula de la sal anhidra CuSO 4 CuSO 4 Moles de agua perdidos 8 moles 2 moles Moles promedio de agua perdida 5 moles 5 moles Moles de sal anhidra obtenida 7.5 * * 10-4 Relación de moles de sal anhidra a agua (basada en valores promedio) Fórmula de hidrato desconocido 4 * * 10-4 CuSO 4 5H 2 O (original) CuSO 4 5H 2 O (nuestro resultado) 3

5 Sulfato de cobre ya deshidratado Calentamiento de las cápsulas de porcelana Identificación de sales de laboratorio Discusión de resultados El procedimiento descrito en la práctica no. 11 fue realizado con éxito. Se pudieron observar algunas características que permiten diferenciar una sal hidratada de una sal anhidra, por ejemplo: el color de las sales anhidras es más opaco que el de las sales hidratadas, además, la mayoría de las sales hidratadas tienen estructura cristalina. Por otra parte, existieron dificultades a la hora de calcular los moles perdidos de agua y el porcentaje de la masa, esto fue porque existieron variaciones a la hora de pesar las sales. Gracias a esta práctica se pudo entender el concepto de sal hidratada: los compuestos cuyas sales se encuentran combinados con una proporción definida de agua, se llaman hidratos, el agua asociada con las sales, se denomina agua de hidratación o cristalización. (Manual, pág. 14).Con base en esto, se pudo saber que la diferencia entre una sal hidratada y una anhidra es el número de moles de agua que intervienen en el primer tipo de sal. María Guadalupe H, 6/4/2016 7:42 P.M. Comentario [10]: 14 María Guadalupe H, 6/4/2016 7:42 P.M. Comentario [11]: Consultar otra fuente de información 4

6 Conclusiones La práctica no. 11 sirvió para mejorar los conocimientos relacionados con estequiometría ya que esta fue utilizada para obtener el número de moles de agua perdidos. Además, gracias a esta práctica se pudieron identificar diferentes características que tienen las sales hidratadas y anhidras. Además, se pudo reconocer la importancia de las sales en la vida diaria e industria: las aplicaciones de las sales dependen de sus propiedades y estas, a su vez, de su estructura; esta relación estructura-propiedad-aplicación es sumamente importante. Por ejemplo: por la propiedad de ser una sal higroscópica, el cloruro de calcio es muy utilizado en la industria como desecador, al eliminar la humedad de un sistema dado (Ramos, 2015). Las sales han sido utilizadas por el hombre desde la antigüedad. Es difícil encontrar una industria química en la actualidad o un proceso productivo en el que no se utilice alguna sal. Referencias Manual de prácticas enero-mayo María Guadalupe H, 6/4/2016 7:43 P.M. Comentario [12]: 15 María Guadalupe H, 6/4/2016 7:43 P.M. Comentario [13]: ORDEN alfabético 5 Ramos, N. (2015). Las sales y sus aplicaciones en la vida. Obtenido el 3 de abril de 2016, de: Químicalaguía (s.f.). Agentes desecantes. Obtenido el 3 de abril de 2016, de: UNAM (s.f.). Nomenclatura de sales. Recuperado el 3 de abril de 2016, de: a_sales.pdf 5