Guias de Trabajos Practicos - Cátedras
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1<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Química Inorgánica<br />
GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS<br />
DE LABORATORIO<br />
Curso 2009
TP Nro. 1<br />
Laboratorio <strong>de</strong> los Grupos 1 y 2<br />
2<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Química <strong>de</strong> los Metales Alcalinos y Alcalino-Térreos.<br />
I Preparación <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong> sodio por el método <strong>de</strong> Castner-Kellner.<br />
Verter mercurio hasta una altura <strong>de</strong> 1 cm<br />
en un vaso <strong>de</strong> precipitados <strong>de</strong> 100 ml.<br />
Ubicar en el centro <strong>de</strong> dicho vaso el tubo<br />
<strong>de</strong> vidrio que contiene el ánodo <strong>de</strong><br />
carbón <strong>de</strong> modo que el vidrio que<strong>de</strong><br />
sumergido en el mercurio, pero no la barra<br />
<strong>de</strong> carbón. Dicho tubo está cerrado en su<br />
parte superior con un tapón <strong>de</strong> goma con<br />
orificios por los que pasan la barra <strong>de</strong><br />
grafito que actúa como ánodo y un tubo<br />
fino <strong>de</strong> vidrio para el <strong>de</strong>sprendimiento <strong>de</strong><br />
gases. En el mercurio (cátodo) también va<br />
sumergido un conductor <strong>de</strong> cobre que<br />
está aislado <strong>de</strong> la solución por un tubo <strong>de</strong><br />
vidrio.<br />
El tubo central se carga con solución <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong> sodio al 20% hasta<br />
sumergir el ánodo <strong>de</strong> carbón; en el vaso <strong>de</strong> precipitados, por afuera <strong>de</strong>l tubo<br />
central, se vierten 50 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada y unas gotas <strong>de</strong> fenolftaleína.<br />
Aplicar una tensión <strong>de</strong> 4 voltios durante cinco minutos. Desconectar y agitar el<br />
mercurio con una varilla para hacerlo circular <strong>de</strong> manera que el sodio <strong>de</strong> la<br />
amalgama que se forma en el compartimiento anódico reaccione con el agua<br />
<strong>de</strong>l compartimiento externo. Observar la coloración <strong>de</strong>l agua por afuera <strong>de</strong>l<br />
tubo. Repetir el procedimiento luego <strong>de</strong> poner sobre la superficie <strong>de</strong> mercurio<br />
un clavito <strong>de</strong> hierro perfectamente limpio y <strong>de</strong>sengrasado (tratado con HCl).<br />
Cortar el suministro <strong>de</strong> tensión y observar.
3<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Escribir las reacciones que se producen en cada electrodo. ¿Por qué no se<br />
<strong>de</strong>spren<strong>de</strong> hidrógeno en el cátodo <strong>de</strong> mercurio? Escriba las reacciones que<br />
tienen lugar en presencia <strong>de</strong>l clavo <strong>de</strong> hierro.¿Qué efecto tiene el hierro sobre<br />
la reacción entre la amalgama y el agua? ¿Cómo se pue<strong>de</strong> obtener sodio<br />
metálico utilizando el método <strong>de</strong> Castner-Kellner. ¿Qué ocurre si se electroliza<br />
una solución <strong>de</strong> fluoruro <strong>de</strong> sodio?<br />
Describa las reacciones que tendrían lugar si la solución <strong>de</strong> NaCl se<br />
electrolizara en una celda con dos electrodos <strong>de</strong> Pt y sin separación entre los<br />
compartimientos anódico y catódico. Discuta el efecto <strong>de</strong> la temperatura y el<br />
tiempo <strong>de</strong> electrólisis sobre la naturaleza <strong>de</strong> los productos <strong>de</strong>l proceso.<br />
En el ÁNODO se produce la OXIDACIÓN (ambas palabras comienzan con<br />
vocal). En el CÁTODO se produce la REDUCCIÓN (ambas palabras<br />
comienzan con consonante).<br />
II Determinación <strong>de</strong> la constante <strong>de</strong>l producto <strong>de</strong> solubilidad <strong>de</strong>l<br />
hidróxido <strong>de</strong> magnesio<br />
Hervir 100 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada en un vaso <strong>de</strong> precipitados para eliminar el<br />
aire disuelto. ¿Por qué es necesario hacer esto? Tapar el vaso con un vidrio<br />
<strong>de</strong> reloj y <strong>de</strong>jar enfriar. Agregar 0,1 g <strong>de</strong> MgO, agitar durante unos minutos y<br />
<strong>de</strong>jar <strong>de</strong>cantar. Medir el pH <strong>de</strong> la solución límpida sobrenadante.<br />
Admitiendo que el hidróxido <strong>de</strong> magnesio disuelto se ha ionizado totalmente<br />
se pue<strong>de</strong> calcular el Kps según la fórmula<br />
-log Kps = 3 pOH + 0,3<br />
Deducir esta fórmula, teniendo en cuenta que la concentración <strong>de</strong> Mg +2 resulta<br />
ser igual a la mitad <strong>de</strong> la concentración <strong>de</strong> OH - .<br />
III Observación <strong>de</strong> los colores a la llama <strong>de</strong> diferentes metales<br />
Calentar un alambre <strong>de</strong> acero inoxidable con un codo en el extremo (ansa)<br />
suavemente sobre el mechero. Recoger con la punta un poco <strong>de</strong> LiCl sólido.<br />
Calentar sobre el mechero y observar el color. Medir la longitud <strong>de</strong> onda con
4<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
un espectrómetro. Repetir el ensayo con NaCl, SrCl2 y BaCl2 sólidos.<br />
Comparar los colores y discutir su origen en forma cualitativa.<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP<br />
I Preparación <strong>de</strong> NaOH por el método <strong>de</strong> Castner-Kellner<br />
Electrólisis <strong>de</strong> la solución <strong>de</strong> NaCl 20%<br />
ánodo 2 Cl - → Cl2(g) + 2e -<br />
cátodo Na + + Hg o + e - → Na/Hg<br />
No se <strong>de</strong>spren<strong>de</strong> hidrógeno (2 H2O + 2e - → H2(g) + 2 OH - ) en el cátodo ( Hg )<br />
porque el mercurio provoca un sobrepotencial en la reducción <strong>de</strong>l hidrógeno y<br />
se alcanza entonces, en esas condiciones, el valor <strong>de</strong>l potencial <strong>de</strong> reducción<br />
<strong>de</strong>l sodio. Al cortar la tensión se interrumpen las reacciones<br />
electroquímicas. Si se agita la amalgama, el sodio entra en contacto con el<br />
agua y reacciona químicamente<br />
2 Na/Hg + H2O → Hg 0 + 2 NaOH + H2 (g)<br />
El OH - generado virará la fenolftaleína a rojo.<br />
Si se repite el experimento con el clavo <strong>de</strong> hierro, ahora éste será el cátodo, y<br />
el mercurio sólo conducirá la corriente. Ocurre el <strong>de</strong>sprendimiento<br />
electroquímico <strong>de</strong> hidrógeno en el cátodo y la oxidación <strong>de</strong>l cloro en el ánodo.<br />
ánodo 2 Cl - → Cl2(g) + 2e -<br />
cátodo 2H + + 2e - → H2<br />
Si corto la tensión voy a seguir viendo <strong>de</strong>sprendimiento <strong>de</strong> hidrógeno en el<br />
clavito porque el sodio que quedó sin oxidarse, lo hará a expensas <strong>de</strong> reducir<br />
H2 sobre el clavo.<br />
II Determinación <strong>de</strong> la constante <strong>de</strong>l producto <strong>de</strong> solubilidad <strong>de</strong>l Mg(OH)2<br />
La disolución <strong>de</strong>l Mg(OH)2 en H2O se representa con la siguiente reacción:<br />
Mg(OH)2 → Mg +2 + 2 OH -
5<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Por tanto el Kps = [Mg +2 ] [OH - ] 2 , a<strong>de</strong>más 2 [Mg +2 ] = [OH - ]<br />
Entonces pue<strong>de</strong> escribirse Kps = ½ [OH - ] 3<br />
Aplicando la función –log a ambos lados <strong>de</strong> la ecuación, y recordando que<br />
–log [OH - ] se <strong>de</strong>nomina pOH, se tiene que:<br />
-log Kps = 3 pOH + 0,3.<br />
Se mi<strong>de</strong> el pH <strong>de</strong> la solución resultante <strong>de</strong> la disolución <strong>de</strong>l Mg(OH)2 y se<br />
calcula el pOH (pH + pOH = 14). Remplazando este valor en la ecuación<br />
anterior pue<strong>de</strong> obtenerse el valor <strong>de</strong>l Kps para la disolución <strong>de</strong>l Mg(OH)2.<br />
Comparar el valor medido con el valor <strong>de</strong> literatura (Kps = 1.2 x 10 –11 , a o C).<br />
III Observación <strong>de</strong> los colores a la llama <strong>de</strong> los alcalinos y alcalinotérreos<br />
LiCl naranja a 610 nm.<br />
NaCl amarillo a 590 nm.<br />
SrCl2 rojo a 735 nm.<br />
CaCl2 rojo con sal hidratada a 622 nm y 550 nm.<br />
BaCl2 no se observa.
Química <strong>de</strong>l Boro.<br />
TP Nro. 2<br />
Laboratorio <strong>de</strong>l Grupo 13<br />
6<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
I Preparación <strong>de</strong>l borato <strong>de</strong> metilo (ésteres <strong>de</strong>l ácido bórico).<br />
Poner aproximadamente 0,3 g <strong>de</strong> ácido bórico en una cápsula <strong>de</strong> porcelana,<br />
hume<strong>de</strong>cerlo con 1 ml <strong>de</strong> H2SO4 concentrado y agregar con extremo cuidado<br />
30 gotas <strong>de</strong> metanol. Mezclar bien con una varilla, y calentar suavemente<br />
sobre tela metálica en la campana <strong>de</strong> gases. Encen<strong>de</strong>r –siempre bajo<br />
campana- los gases que se <strong>de</strong>spren<strong>de</strong>n.<br />
Estos ésteres tienen la particularidad <strong>de</strong> dar coloración a la llama, fenómeno<br />
que sirve para i<strong>de</strong>ntificarlos. En este caso, la llama es <strong>de</strong> color ver<strong>de</strong>, lo cual<br />
indica la presencia <strong>de</strong>l borato <strong>de</strong> metilo. Repetir el ensayo pero sin el<br />
agregado <strong>de</strong> ácido bórico. Observar.<br />
II Obtención <strong>de</strong> vidrios <strong>de</strong> boro.<br />
Pesar 0.5 g <strong>de</strong> carbonato <strong>de</strong> potasio y la cantidad necesaria <strong>de</strong> ácido<br />
bórico que permita obtener una relación molar 1:4 <strong>de</strong> óxido <strong>de</strong> potasio a<br />
óxido <strong>de</strong> boro. Mezclar bien. Tomar un poco <strong>de</strong> la mezcla con un ansa <strong>de</strong><br />
acero inoxidable, calentar en la llama fuerte <strong>de</strong> un mechero apropiado hasta<br />
<strong>de</strong>scomposición <strong>de</strong>l carbonato y posterior fusión. Dejar enfriar y hume<strong>de</strong>cer la<br />
perla formada con solución <strong>de</strong> sal <strong>de</strong> Co(II). Fundir nuevamente y observar el<br />
color que toma el vidrio <strong>de</strong> boro formado. Repetir con soluciones <strong>de</strong> Mn(II) y<br />
Fe(II) en perlas <strong>de</strong> vidrio nuevas, notando los colores característicos para cada<br />
metal <strong>de</strong> los metaboratos que se originan.<br />
III Obtención <strong>de</strong> ácido bórico a partir <strong>de</strong> bórax (Na2B4O7.10H2O).<br />
Disolver 5 g <strong>de</strong> bórax bien molido en 12 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada en un<br />
erlenmeyer y agregar el volumen <strong>de</strong> ácido clorhídrico concentrado (36 %<br />
p/p, 1,18 g/ml) necesario para que el bórax reaccione totalmente. Hacer una<br />
marca en el nivel <strong>de</strong> líquido con un lápiz in<strong>de</strong>leble y calentar suavemente
7<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
durante varios minutos, reponiendo el agua que pueda per<strong>de</strong>rse por<br />
evaporación. Si la solución resulta turbia, filtrar en caliente. Dejar enfriar sobre<br />
hielo, filtrar por succión y lavar los cristales con poca agua fría. Disolver el<br />
sólido obtenido en 10 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada, calentar hasta ebullición y <strong>de</strong>jar<br />
cristalizar hasta la clase siguiente.<br />
Química <strong>de</strong>l Aluminio.<br />
I Comportamiento <strong>de</strong>l aluminio como metal.<br />
El papel que juega la capa <strong>de</strong> óxido que normalmente recubre el metal y que<br />
justifica su poca reactividad aparente, pue<strong>de</strong> comprobarse mediante las<br />
siguientes reacciones:<br />
Efecto <strong>de</strong>l ataque químico a la capa <strong>de</strong> óxido<br />
Poner algunas virutas <strong>de</strong> aluminio en tres tubos <strong>de</strong> ensayo y agregar 3 ml<br />
<strong>de</strong> agua al primero, 3 ml <strong>de</strong> ácido clorhídrico 3N al segundo y 3 ml <strong>de</strong><br />
hidróxido <strong>de</strong> sodio 3N al tercero. Si no se observara reacción, calentar<br />
ligeramente. Anotar las diferencias observadas en cada tubo.¿Pue<strong>de</strong>n<br />
justificarse esas diferencias según los potenciales <strong>de</strong> electrodo <strong>de</strong> los pares<br />
Al/Al(III) y H2/H + ?. En los casos que corresponda, escribir las<br />
correspondientes reacciones químicas.<br />
II Comportamiento <strong>de</strong>l Al (III) hidratado.<br />
A) Comprobar su carácter ácido midiendo el pH <strong>de</strong> una solución <strong>de</strong> sulfato<br />
<strong>de</strong> aluminio. Escribir la ecuación <strong>de</strong> disociación ácida.<br />
B) Hidrólisis: En un tubo <strong>de</strong> ensayo verter 1 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> sulfato <strong>de</strong><br />
aluminio 0,01M. Agregar lentamente y agitando una gota <strong>de</strong> solución <strong>de</strong><br />
amoníaco 0,1 M. Observar opalescencia Luego agregar gotas <strong>de</strong> solución <strong>de</strong><br />
hidróxido <strong>de</strong> sodio 0,1M. ¿Qué se observa? Interpretar los fenómenos<br />
observados y justificar con la correspondiente ecuación química.
8<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP<br />
Química <strong>de</strong>l Boro<br />
I. Preparación <strong>de</strong>l borato <strong>de</strong> metilo (ésteres <strong>de</strong>l ácido bórico)<br />
En las reacciones <strong>de</strong> esterificación el H2SO4 actúa como agente <strong>de</strong>shidratante.<br />
3 CH3OH + H3BO3 (H2SO4) → B(OCH3)3 + 3 H2O (llama <strong>de</strong> color ver<strong>de</strong>)<br />
2 CH3OH (H2SO4) → CH3OCH3 + H2O (llama no ver<strong>de</strong>)<br />
II. Obtención <strong>de</strong> los vidrios <strong>de</strong> boro<br />
K2CO3 + 8 H3BO3 → K2O + 4 B2O3 + CO2↑ + 12 H2O↑ (Calentar hasta fusión)<br />
K2O + 2 B2O3 + H2O + M +2 → 2 KBO2 + M(BO2)2 + 2H +<br />
M(BO2)2:Co +2 : vidrio color azul, Ni +2 : vidrio color ver<strong>de</strong>, Mn +2 : vidrio color rosa<br />
III. Obtención <strong>de</strong> ácido bórico a partir <strong>de</strong> bórax<br />
Na2B4O7.10H2O + 2 HCl → 4 H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O<br />
Química <strong>de</strong>l Aluminio<br />
I Comportamiento <strong>de</strong>l aluminio como metal<br />
Efecto <strong>de</strong>l ataque químico a la capa <strong>de</strong> óxido:<br />
Los potenciales redox para la reacción <strong>de</strong>l Al con el H2O favorecen la reacción<br />
<strong>de</strong> oxidación <strong>de</strong>l metal (E o (Al 3+ /Al o )= -1.66 V). Sin embargo es conocido por<br />
todos que el aluminio no es atacado por el agua (el aluminio tiene muchas<br />
aplicaciones en la vida diaria, piense el alumno en materiales <strong>de</strong> este metal<br />
que utiliza en su vida diaria, algunos <strong>de</strong> ellos en contacto con agua). Esto se<br />
<strong>de</strong>be a que el Al reacciona con el O2 <strong>de</strong>l aire y forma una <strong>de</strong>lgada capa<br />
superficial <strong>de</strong> Al2O3 que protege al metal <strong>de</strong> posteriores ataques.<br />
Tubo 1- Al o /Al2O3 + H2O → no reacciona<br />
Tubo 2- 9 H2O + Al2O3 + 6 H + → 2 Al(H2O)6 +3<br />
Al o + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2<br />
Tubo 3- Al2O3 + 2 OH - + 7 H2O → 2 [Al(OH)4(H2O)2] -<br />
2Al o + 2OH - +10H2O →2[Al(OH)4(H2O)2] - +3H2
II. Comportamiento <strong>de</strong>l Al hidratado<br />
A) Comprobación <strong>de</strong>l carácter ácido<br />
Al2(SO4)3 → 2 Al +3 + 3 SO4 -2 (disolución <strong>de</strong> la sal en agua)<br />
Al +3 + 6 H2O → [Al(H2O)6] +3<br />
[Al(H2O)6] +3 + H2O → [Al(H2O)5(OH)] +2 + H3O + Ka = 1.12x10 -5<br />
B) Hidrólisis en diferentes medios<br />
Al2(SO4)3.6H2O + 6 NH4OH → 2 Al(OH)3.3H2O↓ + 3 (NH4)2SO4<br />
Al(OH)3.3H2O + NH4OH(exc) → no se disuelve<br />
Al(OH)3.3H2O + NaOH(exc) → [Al(OH)4(H2O)2] -1 + Na +1 + H2O<br />
9<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica
Química <strong>de</strong>l Carbono.<br />
TP Nro. 3<br />
Laboratorio <strong>de</strong>l Grupo 14<br />
I Preparación <strong>de</strong> carbonato <strong>de</strong> sodio por el método Solvay.<br />
10<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
El método consiste fundamentalmente en la carbonatación <strong>de</strong> una salmuera<br />
amoniacal, proceso en el cual se establece el siguiente equilibrio:<br />
Na + + Cl - + NH3 + H2O + CO2 ⇔ NaHCO3 + NH4 + + Cl -<br />
seguido por la <strong>de</strong>scomposición térmica <strong>de</strong>l bicarbonato <strong>de</strong> sodio:<br />
2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2, a 180ºC<br />
La preparación que se realizará en el laboratorio reproduce en forma<br />
simplificada el proceso industrial.<br />
Para el proceso <strong>de</strong> carbonatación generalmente se utiliza dióxido <strong>de</strong> carbono<br />
proveniente <strong>de</strong> un generador Kipp, en el cual se hacen reaccionar carbonato<br />
<strong>de</strong> calcio con una solución diluida <strong>de</strong> ácido clorhídrico. Esquematizar un<br />
generador Kipp y explicar su funcionamiento. ¿Qué mineral pue<strong>de</strong> utilizarse<br />
a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> carbonato <strong>de</strong> calcio? ¿Por qué no pue<strong>de</strong> utilizarse ácido sulfúrico<br />
en lugar <strong>de</strong> clorhídrico?<br />
Técnica <strong>de</strong> laboratorio.<br />
A) Preparación <strong>de</strong> bicarbonato <strong>de</strong> sodio:<br />
Verter 50 ml <strong>de</strong> amoníaco concentrado (<strong>de</strong> buena calidad) en un erlenmeyer<br />
<strong>de</strong> 250 ml. Agregar 17.5 gr <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong> sodio bien molido, tapar y agitar<br />
durante varios minutos hasta saturación. Separar el exceso <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong><br />
sodio por <strong>de</strong>cantación a otro erlenmeyer <strong>de</strong> 100 ml. Preparar los envoltorios<br />
<strong>de</strong> papel para aislar el erlenmeyer.<br />
Calentar la solución obtenida hasta que se observe <strong>de</strong>sprendimiento <strong>de</strong> gas (a<br />
unos 50ºC). Retirar <strong>de</strong>l fuego y envolver el erlenmeyer con las hojas <strong>de</strong> papel<br />
ya preparadas (para aislamiento térmico).<br />
Se tendrá preparado un tapón atravesado por un tubo <strong>de</strong> burbujeo conectado<br />
al generador <strong>de</strong> CO2. Desplazar el aire <strong>de</strong>l interior <strong>de</strong>l erlenmeyer haciendo
11<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
pasar dióxido <strong>de</strong> carbono durante medio minuto, sin que burbujee en la<br />
solución. Ajustar luego el tapón (mantenerlo con los <strong>de</strong>dos) y agitar<br />
enérgicamente el erlenmeyer mientras burbujea el dióxido <strong>de</strong> carbono en el<br />
líquido.<br />
La reacción <strong>de</strong> carbonatación, exotérmica, se completa en un lapso que pue<strong>de</strong><br />
variar entre 30 y 60 minutos. Se nota entonces que la solución se enfría hasta<br />
temperatura ambiente. Deberá obtenerse un abundante precipitado <strong>de</strong><br />
bicarbonato <strong>de</strong> sodio.<br />
Enfriar bien (bajo el agua <strong>de</strong> la canilla o con hielo). Separar el bicarbonato <strong>de</strong><br />
sodio por filtración con embudo Buchner y succión.<br />
GUARDAR LAS AGUAS MADRES PARA SER UTILIZADAS EN UN<br />
PRÓXIMO TRABAJO PRÁCTICO.<br />
Lavar el sólido tres veces con porciones <strong>de</strong> 5 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada fría (si es<br />
posible a 0ºC). Para cada porción, interrumpir la succión, verter el agua <strong>de</strong><br />
lavado, homogeneizar con espátula o varilla (no romper el papel <strong>de</strong> filtro) y<br />
restablecer la succión.<br />
El bicarbonato <strong>de</strong> sodio se seca sobre un vidrio <strong>de</strong> reloj o cristalizador en<br />
estufa a 100ºC. Luego se muele y se reserva aproximadamente 1 g para<br />
caracterizarlo.<br />
B) Calcinación <strong>de</strong>l bicarbonato <strong>de</strong> sodio:<br />
Se llevará a cabo en el mismo recipiente usado para el secado previa<br />
molienda <strong>de</strong> la masa <strong>de</strong> bicarbonato <strong>de</strong> sodio. Se calcinará en cápsula sobre<br />
tela <strong>de</strong> amianto y mechero calentando suavemente. Es suficiente una<br />
calefacción a 170- 180ºC durante 20 a 30 minutos, si el polvo <strong>de</strong> bicarbonato<br />
<strong>de</strong> sodio está dispuesto en forma <strong>de</strong> una capa fina uniforme (¿a qué pue<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>berse el olor a amoníaco? ¿qué consecuencias tiene dicha reacción sobre<br />
la pureza <strong>de</strong>l bicarbonato <strong>de</strong> sodio obtenido?).<br />
C) Caracterización <strong>de</strong>l bicarbonato <strong>de</strong> sodio:<br />
Disolver el bicarbonato <strong>de</strong> sodio reservado (punto g) en aproximadamente 10<br />
ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada, en caliente. Dejar enfriar.
12<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Tomar la reacción a la fenolftaleína <strong>de</strong> la solución, a la que se agregan dos<br />
gotas <strong>de</strong> ese indicador. Comparar con agua <strong>de</strong>stilada.<br />
Repetir el ensayo con una solución <strong>de</strong> bicarbonato <strong>de</strong> sodio comercial<br />
(reactivo <strong>de</strong> laboratorio) para comparar los resultados.<br />
Química <strong>de</strong>l Plomo.<br />
Comprobación <strong>de</strong> la fórmula <strong>de</strong>l minio<br />
Pesar 0.5 g <strong>de</strong> minio (Pb3O4), colocarlo en un tubo <strong>de</strong> ensayo, agregar 5 ml<br />
<strong>de</strong> HNO3 concentrado <strong>de</strong>jando actuar unos minutos. Filtrar con papel y lavar<br />
con agua caliente. Dejar escurrir bien y conservar el líquido (solución A).<br />
Tratar el precipitado que queda en el filtro con ácido clorhídrico (1:2),<br />
recogiendo el líquido resultante en un nuevo tubo <strong>de</strong> ensayo (solución B).<br />
Oler con cuidado la solución obtenida ¿qué gas se <strong>de</strong>spren<strong>de</strong>? Hervir la<br />
solución B, enfriar y llevar a pH neutro con gotas <strong>de</strong> NaOH al 40% (aprox.<br />
para 1ml <strong>de</strong> solución 20 gotas <strong>de</strong> la base) y añadir gotas <strong>de</strong> K2CrO4.<br />
Ensayar también con gotas <strong>de</strong> K2CrO4 el filtrado obtenido previamente<br />
(solución A). Tener en cuenta que se <strong>de</strong>be neutralizar este filtrado <strong>de</strong> la<br />
misma forma que se neutralizó la solución B.<br />
Interpretar cada una <strong>de</strong> las reacciones, representándolas con las<br />
correspondientes ecuaciones químicas. Las reacciones pue<strong>de</strong>n enten<strong>de</strong>rse<br />
aceptando que el plomo se encuentra en dos estados <strong>de</strong> oxidación diferentes<br />
en la red cristalina.<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP<br />
Química <strong>de</strong>l Carbono<br />
A) Preparación <strong>de</strong> carbonato <strong>de</strong> sodio por el método <strong>de</strong> Solvay.<br />
Preparación <strong>de</strong> bicarbonato <strong>de</strong> sodio:<br />
El método consiste en la carbonatación <strong>de</strong> una salmuera amoniacal:<br />
NaCl + NH3 + H2O + CO2 ↔ NaHCO3 + NH4Cl
Luego, se proce<strong>de</strong> a la calcinación <strong>de</strong>l bicarbonato <strong>de</strong> sodio:<br />
13<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
2 NaHCO3 →Na2CO3 + H2O + CO2 (g) (a 170 -180 °C)<br />
El CO2 proviene <strong>de</strong> un generador Kipp:<br />
CaCO3 + HCl → CaCl2 + CO2 (g) + H2O<br />
Se pue<strong>de</strong>n utilizar los minerales mármol o caliza como carbonato <strong>de</strong> calcio.<br />
No se pue<strong>de</strong> usar H2SO4 en lugar <strong>de</strong> HCl en el generador Kipp, ya que por<br />
reacción con el CaCO3 se produciría CaSO4, que es insoluble y formaría una<br />
película sobre el CaCO3 que retardaría la reacción. Trate <strong>de</strong> recordar el<br />
principio <strong>de</strong> funcionamiento <strong>de</strong>l Kipp.<br />
B) Calcinación <strong>de</strong>l bicarbonato <strong>de</strong> sodio:<br />
2 NaHCO3 →Na2CO3 + H2O + CO2 (g) (a 170 -180 °C)<br />
Junto con el NaHCO3 pudo haber precipitado NH4Cl. Al calcinar se purifica el<br />
Na2CO3 por el <strong>de</strong>sprendimiento <strong>de</strong> amoníaco y cloruro <strong>de</strong> hidrógeno:<br />
NH4Cl → NH3 (g) + HCl (g) (por calentamiento)<br />
Por eso durante la calcinación pue<strong>de</strong> apreciarse el olor a amoníaco.<br />
C) Caracterización <strong>de</strong>l bicarbonato <strong>de</strong> sodio:<br />
HCO3 - + H2O ⇔ H2CO3 + OH - (PH > 8,2 color rojo con fenolftaleína)<br />
Química <strong>de</strong>l Plomo<br />
Comprobación <strong>de</strong> la fórmula <strong>de</strong>l minio (Pb3O4):<br />
El plomo se encuentra en el minio en dos estados <strong>de</strong> oxidación diferentes<br />
Pb(II) y Pb(IV), en la misma red cristalina.<br />
PbO2 (s)+ HNO3 → no reacciona<br />
PbO (s) + HNO3 → Pb(NO3)2 + H2O<br />
PbO2 (s)+ 4 HCl → PbCl2 (s)+ Cl2 (g) + 2 H2O<br />
PbCl2 + K2CrO4 → PbCrO4 (s) + 2 KCl (PbCrO4 sólido amarillo)
Química <strong>de</strong>l Nitrógeno<br />
TP Nro. 4<br />
Laboratorio <strong>de</strong>l Grupo 15<br />
14<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
I Preparación y propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l sulfato <strong>de</strong> hidracinio(+1).<br />
Los hidruros más estables que forma el nitrógeno son el amoníaco, NH3, y la<br />
hidrazina, N2H4. Ambos son capaces <strong>de</strong> protonarse generando los cationes<br />
amonio e hidracinio (+1 o +2, según el número <strong>de</strong> protones que acepte),<br />
respectivamente.<br />
Preparación:<br />
A) Verter 12,5 ml <strong>de</strong> una solución acuosa <strong>de</strong> cola en un erlenmeyer y<br />
agregar 41 ml <strong>de</strong> solución concentrada <strong>de</strong> amoníaco y 25 ml <strong>de</strong> solución<br />
<strong>de</strong> hipoclorito <strong>de</strong> sodio (generalmente se utiliza agua lavandina comercial <strong>de</strong><br />
buena calidad).<br />
ATENCION: ES IMPORTANTE RESPETAR EL ORDEN DE AGREGADO DE<br />
LOS REACTIVOS.<br />
B) Colocar el erlenmeyer sobre tela metálica y calentar a ebullición bajo<br />
campana, hasta que el amoníaco sobrante haya sido eliminado y el volumen<br />
se reduzca a unos 20 ml.<br />
C) Enfriar el contenido <strong>de</strong>l erlenmeyer agitando bajo chorro <strong>de</strong> agua fría y<br />
luego sobre hielo; agregar gota a gota y agitando continuamente unos 7 ml<br />
<strong>de</strong> ácido sulfúrico concentrado. Finalmente, <strong>de</strong>jar enfriar durante 15<br />
minutos.<br />
D) Filtrar en embudo Buchner el abundante precipitado <strong>de</strong> sulfato <strong>de</strong> hidracinio<br />
que <strong>de</strong>bería haberse formado. Lavarlo primeramente con solución <strong>de</strong> ácido<br />
sulfúrico 2 M y luego con algunos mililitros <strong>de</strong> alcohol.<br />
Ensayos <strong>de</strong> caracterización.<br />
Los ensayos se basan en la verificación <strong>de</strong> las propieda<strong>de</strong>s reductoras <strong>de</strong>l<br />
sulfato <strong>de</strong> hidracinio:
15<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
a) En un tubo <strong>de</strong> ensayo poner 2-3 ml <strong>de</strong> una solución <strong>de</strong> iodato <strong>de</strong><br />
potasio, saturada en frío, y agregar a la misma una porción <strong>de</strong>l precipitado<br />
obtenido antes. Comprobar si hay reacción mediante el agregado <strong>de</strong> solución<br />
<strong>de</strong> almidón.<br />
b) Verter 1 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> sulfato <strong>de</strong> cobre 0,1 M en tres tubos <strong>de</strong><br />
ensayo. En el primero adicionar solución concentrada <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong> sodio.<br />
¿Qué es lo que precipita?<br />
En el segundo, agregar solución <strong>de</strong> amoníaco concentrada, gota a gota, hasta<br />
redisolución <strong>de</strong>l precipitado. Sobre el tercero, así como sobre las dos<br />
soluciones prece<strong>de</strong>ntes, agregar solución saturada <strong>de</strong> sulfato <strong>de</strong> dihidracinio<br />
¿qué ocurre? ¿qué ecuación representa lo que se observa?<br />
c) Sobre 1 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> nitrato <strong>de</strong> plata amoniacal agregar gotas <strong>de</strong><br />
solución <strong>de</strong> sulfato <strong>de</strong> dihidracinio. Dejar reposar unos minutos y observar.<br />
Interpretar las reacciones producidas con las correspondientes ecuaciones<br />
químicas.<br />
II Obtención <strong>de</strong> óxidos <strong>de</strong> nitrógeno<br />
A) Obtención <strong>de</strong>l óxido nítrico<br />
(NO):Disponer <strong>de</strong>l aparato como<br />
indica la figura. En el tubo <strong>de</strong> la<br />
izquierda se colocan 3 g <strong>de</strong><br />
limaduras o granallas <strong>de</strong> cobre. Se<br />
llena totalmente <strong>de</strong> agua la probeta<br />
invertida sobre el cristalizador, el que<br />
también contiene agua a la que se<br />
han agregado gotas <strong>de</strong> azul <strong>de</strong><br />
bromotimol. Por el tubo <strong>de</strong><br />
seguridad se vierten 20 ml <strong>de</strong> ácido<br />
nítrico 1:5 y cuando el gas producido ha eliminado el aire <strong>de</strong>l aparato, se<br />
coloca el tubo <strong>de</strong> <strong>de</strong>sprendimiento <strong>de</strong>bajo <strong>de</strong> la probeta invertida; el agua
16<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
contenida en ella es <strong>de</strong>salojada por el gas. Observar la coloración <strong>de</strong>l<br />
indicador e interpretar.<br />
B) Obtención <strong>de</strong> dióxido <strong>de</strong> nitrógeno:<br />
Insuflar aire en la probeta mediante un tubo <strong>de</strong> vidrio acodado. Observar el<br />
color <strong>de</strong>l gas, el color <strong>de</strong>l indicador y el nivel <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> la probeta.<br />
Interpretar la contracción <strong>de</strong> volumen y la <strong>de</strong>saparición <strong>de</strong>l color pardo rojizo<br />
<strong>de</strong>l dióxido <strong>de</strong> nitrógeno.<br />
C) Obtención <strong>de</strong> tetróxido <strong>de</strong> dinitrógeno y trióxido <strong>de</strong> dinitrógeno<br />
Colocar el <strong>de</strong>do frío <strong>de</strong> dos balones que contienen mezclas diferentes <strong>de</strong> los<br />
óxidos anteriores en un termo <strong>de</strong> aire líquido y observar<br />
III. Recuperación <strong>de</strong>l amoníaco <strong>de</strong> los productos residuales <strong>de</strong>l proceso<br />
Solvay.<br />
La reacción que se propone es una simplificación <strong>de</strong> la que tiene lugar en el<br />
proceso industrial y tiene por objeto <strong>de</strong>mostrar que el amoníaco recuperado<br />
proviene, fundamentalmente, <strong>de</strong>l <strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong>l ión amonio formado en la<br />
primera fase <strong>de</strong>l proceso Solvay por medio <strong>de</strong> una base fuerte. Agregar al<br />
erlenmeyer 10 ml <strong>de</strong> lechada <strong>de</strong> cal (solución y suspensión <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong><br />
calcio) y a calentar. Colocar en la boca <strong>de</strong>l tubo un papel hume<strong>de</strong>cido con<br />
solución <strong>de</strong> sulfato <strong>de</strong> cobre.<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP.<br />
I Preparación y propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l sulfato <strong>de</strong> hidracinio(+1).<br />
La reacción entre el amoníaco y el hipoclorito <strong>de</strong> sodio ocurre en dos etapas:<br />
NH3 + NaClO → NaOH + NH2Cl<br />
NH3 + NH2Cl + NaOH → N2H4 + NaCl + H2O (N2H4 hidracina)<br />
El agregado <strong>de</strong> ácido sulfúrico protona a la hidracina y forma el sulfato <strong>de</strong><br />
hidracinio.
2 N2H4 + H2SO4 → (N2H5)2SO4(s)<br />
17<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
El agregado <strong>de</strong> un agente complejante como la cola permite obtener un mayor<br />
rendimiento ya que secuestra cationes metálicos (Cu 2+ , Fe 2+ , presentes como<br />
impurezas) que catalizan la reacción parásita que <strong>de</strong>struye la hidracina<br />
formada:<br />
2NH2Cl + N2H4 → 2 NH4Cl + N2(g)<br />
Ensayos <strong>de</strong> caracterización.<br />
Los ensayos ponen <strong>de</strong> manifiesto las características reductoras <strong>de</strong>l sulfato <strong>de</strong><br />
hidracinio:<br />
a) Reacción frente al iodato <strong>de</strong> potasio:<br />
(IO3 - + 6 H + + 5e - → ½ I2 + 3 H2O) x 4<br />
(N2H5 + → N2 (g) + 5 H + + 4e - ) x 5<br />
4 IO3 - + 5 N2H5 + → N2 (g) + 2 I2 + 12 H2O + H +<br />
La presencia <strong>de</strong> yodo se <strong>de</strong>tecta por la formación <strong>de</strong> un complejo azul con el<br />
almidón.<br />
b) i) Reacción <strong>de</strong>l sulfato <strong>de</strong> hidracinio frente al Cu 2+ en medio alcalino:<br />
CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2(s) + Na2SO4<br />
El Cu(OH)2 se caracteriza por ser un sólido color celeste<br />
Al agregar el (N2H5)2SO4:<br />
(2 Cu(OH)2 + 2e - → Cu2O (s) + 2 OH - + H2O) x 2<br />
(N2H4 + 4 OH - → N2 ↑ + 4e - + 4 H2O)<br />
-------------------------------------------------------------------<br />
4 Cu(OH)2 + N2H4 → 2 Cu2O (s) + N2 (g) + 6 H2O
El Cu2O se caracteriza por ser un sólido color ladrillo<br />
18<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
ii) Reacción <strong>de</strong>l sulfato <strong>de</strong> hidracinio frente al Cu 2+ en medio amoniacal:<br />
CuSO4 + 2 NH3 + 2 H2O → Cu(OH)2(s) + (NH4)2SO4<br />
El Cu(OH)2 se caracteriza por ser un sólido color celeste<br />
Como el medio es complejante <strong>de</strong>bido al amoníaco presente, el precipitado se<br />
redisuelve:<br />
Cu(OH)2(s) + 4 NH3 → Cu(NH3)4 2+ + 2 OH -<br />
El Cu(NH3)4 2+ presenta coloración azul en solución.<br />
Al agregar el (N2H5)2SO4:<br />
4 ( Cu(NH3)4 2+ + e - → Cu(NH3)2 + + 2 NH3)<br />
N2H4 + 4 OH - → N2 (g) + 4e - + 4 H2O<br />
---------------------------------------------------------------------------<br />
4 Cu(NH3)4 2+ + N2H4 + 4 OH - → 4 Cu(NH3)2 + + N2 (g) + 8 NH3 + 4 H2O<br />
(azul) (incoloro)<br />
iii) Reacción <strong>de</strong>l sulfato <strong>de</strong> hidracinio frente al Cu 2+ :<br />
CuSO4 + N2H5+ → no reacciona<br />
c) Reacción frente a una solución <strong>de</strong> Ag(NH3) +<br />
4 (Ag(NH3)2 + + e- → Ag° (s)+ 2 NH3)<br />
(N2H4 + 4 OH - → N2 (g) + 4e - + 4 H2O)<br />
----------------------------------------------------------------------------<br />
4 Ag(NH3)2 + + N2H4 + 4 OH - → 4 Ag°(s) + N2 (g) + 8 NH3 + 4 H2O<br />
La plata formada se i<strong>de</strong>ntifica como un sólido negro o como espejo <strong>de</strong> plata
II. Obtención <strong>de</strong> óxidos <strong>de</strong> nitrógeno<br />
A) Óxido nítrico (NO):<br />
3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO(g) + 4 H2O<br />
El ácido nítrico utilizado <strong>de</strong>be ser diluido.<br />
(Cu o → Cu 2+ + 2 e - ) * 3<br />
(4 H + + NO3 - → NO(g) + 2 H2O) * 2<br />
3 Cu o + 8 H + + 2 NO3 - → 3 Cu 2+ + 2 NO(g) + 4 H2O<br />
19<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
El NO no reacciona con el agua ⇒ el indicador continúa color azul.<br />
B) Dióxido <strong>de</strong> nitrógeno (NO2):<br />
2NO + O2 → 2NO2(g)<br />
El NO2 formado es un gas color pardo<br />
El número <strong>de</strong> moles gaseosos se reduce <strong>de</strong> 3 a 2 en esta reacción por lo que<br />
el volumen en la campana disminuye. A<strong>de</strong>más el NO2 formado se hidroliza<br />
según la siguiente reacción:<br />
2 NO2 + H2O ⇔ NO3 - + NO2 - + 2H +<br />
generando la <strong>de</strong>saparición <strong>de</strong>l color pardo en la campana y un viraje <strong>de</strong>l<br />
indicador presente en el agua hacia el color amarillo.<br />
C) Tetróxido <strong>de</strong> dinitrógeno y trióxido <strong>de</strong> dinitrógeno (a bajas T)<br />
2 NO2 ⇔ N2O4(g)<br />
NO + NO2 ⇔ N2O3<br />
En relación estequiométrica<br />
III Recuperación <strong>de</strong>l amoníaco <strong>de</strong> los productos residuales <strong>de</strong>l proceso<br />
Solvay.<br />
El proceso Solvay consiste en:<br />
2 NaCl + 2 H2O + 2 NH3 + 2 CO2 → 2 NaHCO3 + 2 NH4Cl
20<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
El NH4Cl representa un producto residual <strong>de</strong>l proceso<br />
a) si al producto residual se lo calienta no <strong>de</strong>spren<strong>de</strong> NH3, lo cual se<br />
evi<strong>de</strong>ncia porque el Cu 2+ no reacciona:<br />
b) En presencia <strong>de</strong> lechada <strong>de</strong> cal (Ca(OH)2) se produce la siguiente<br />
reacción:<br />
2 NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2 NH3 ↑ + 2 H2O<br />
Cu 2+ + 4 NH3 → Cu(NH3)4 2+<br />
El Cu(NH3)4 2+ en solución presenta coloración azul
Química <strong>de</strong>l Azufre<br />
TP Nro. 5<br />
Laboratorio <strong>de</strong>l Grupo 16<br />
21<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
I Preparación electrolítica y caracterización <strong>de</strong>l peroxodisulfato <strong>de</strong><br />
potasio<br />
La celda para esta preparación está<br />
esquematizada en la figura. El ánodo<br />
(+) es un alambre <strong>de</strong> platino<br />
emergente <strong>de</strong> un tubo <strong>de</strong> vidrio,<br />
sobre el cual va arrollado otro hilo <strong>de</strong><br />
platino que actúa como cátodo (-).<br />
La solución <strong>de</strong> electrólisis se prepara<br />
saturando a 0 o C con sulfato <strong>de</strong><br />
potasio una solución <strong>de</strong> 20 ml <strong>de</strong><br />
ácido sulfúrico concentrado agregado<br />
sobre 50 ml <strong>de</strong> agua con agitación<br />
constante. Llenar el tubo con<br />
solución <strong>de</strong> electrólisis ya<br />
preparada tomando la precaución<br />
que la misma tome contacto con el<br />
cátodo. Sumergir la celda en un<br />
baño <strong>de</strong> hielo, hasta que el mismo<br />
cubra todo el tubo.<br />
Dejar enfriar y poner en marcha la operación aplicando una tensión <strong>de</strong> 5 V<br />
entre los electrodos. Se <strong>de</strong>be tener en cuenta que la diferencia <strong>de</strong> potencial<br />
aplicada <strong>de</strong>be ser leída en el medidor y no en el selector. Luego <strong>de</strong> unos 40<br />
minutos interrumpir el proceso, <strong>de</strong>cantar la solución y recoger los cristales.<br />
Lavarlos con etanol, pesarlos y <strong>de</strong>terminar el rendimiento <strong>de</strong> la corriente.
22<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Con parte <strong>de</strong> los cristales obtenidos preparar una solución saturada y realizar<br />
las siguientes reacciones <strong>de</strong> caracterización:<br />
A) En dos tubos <strong>de</strong> ensayo mezclar 1 ml <strong>de</strong> KI con 1 ml <strong>de</strong> acetato <strong>de</strong> etilo.<br />
A uno <strong>de</strong> ellos agregar una punta <strong>de</strong> espátula <strong>de</strong>l peroxidisulfato obtenido.<br />
Comparar e interpretar con ecuaciones.<br />
B) A 1,5 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> nitrato <strong>de</strong> plata al 0,5 % agregar dos gotas <strong>de</strong><br />
piridina bajo campana. Ensayar con una punta <strong>de</strong> espátula <strong>de</strong> peroxidisulfato.<br />
Dejar la solución en reposo 20 minutos y notar la formación <strong>de</strong> un producto<br />
cristalino. Interpretar con ecuaciones, sabiendo que se produce Ag 2+ , la que es<br />
estabilizada por formación <strong>de</strong>l complejo [AgPy4] 2+<br />
C) Sobre 1 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> sulfato <strong>de</strong> manganeso (II) al 2 % con 2 gotas<br />
<strong>de</strong> solución <strong>de</strong> nitrato <strong>de</strong> plata al 0,5 % y dos gotas <strong>de</strong> ácido sulfúrico<br />
concentrado agregar una punta <strong>de</strong> espátula <strong>de</strong> peroxidisulfato. Calentar.<br />
Interpretar con ecuaciones el cambio producido sabiendo que se forma Ag 2+ ,<br />
que a su vez actúa como un po<strong>de</strong>roso oxidante frente al Mn 2+ .<br />
II Preparación y propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l dióxido <strong>de</strong> azufre<br />
Se dispone <strong>de</strong> un aparato generador <strong>de</strong> dióxido <strong>de</strong> azufre, constituido por un<br />
balón pequeño cerrado por medio <strong>de</strong> un tapón atravesado por un tubo <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>sprendimiento, luego <strong>de</strong>l cual se intercala un frasco <strong>de</strong> seguridad. En el<br />
balón se colocan algunos trozos o granallas <strong>de</strong> cobre y 20 ml <strong>de</strong> ácido<br />
sulfúrico concentrado. Calentar con cuidado. Escribir la reacción que explica<br />
el <strong>de</strong>sprendimiento <strong>de</strong> SO2.<br />
Ensayos <strong>de</strong> caracterización:<br />
A) Po<strong>de</strong>r reductor <strong>de</strong>l dióxido <strong>de</strong> azufre<br />
i) En un tubo <strong>de</strong> ensayo hacer burbujear el gas obtenido sobre solución<br />
acidificada <strong>de</strong> permanganato <strong>de</strong> potasio al 0,1%. Qué ocurre?<br />
ii) En un tubo <strong>de</strong> ensayo hacer burbujear el gas obtenido sobre agua <strong>de</strong><br />
bromo.<br />
B) Reducción <strong>de</strong>l dióxido <strong>de</strong> azufre
23<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
i) En un tubo <strong>de</strong> ensayo que contiene una mezcla reaccionante <strong>de</strong> zinc y ácido<br />
sulfúrico diluido, hacer burbujear dióxido <strong>de</strong> azufre. Observar la precipitación<br />
<strong>de</strong> azufre.<br />
C) Obtención <strong>de</strong> tiosulfato <strong>de</strong> sodio<br />
Hacer burbujear dióxido <strong>de</strong> azufre en solución <strong>de</strong> sulfuro <strong>de</strong> sodio durante<br />
algunos minutos para asi obtener el tiosulfato <strong>de</strong> sodio. La solución obtenida<br />
dividirla en dos tubos y ensayar en cada uno <strong>de</strong> ellos las siguientes reacciones<br />
<strong>de</strong> caracterización:<br />
i) Po<strong>de</strong>r reductor <strong>de</strong>l tiosulfato <strong>de</strong> sodio: agregar solución 5% <strong>de</strong> iodo para la<br />
formación <strong>de</strong>l S4O6 2- .<br />
ii) Ensayo con ácidos minerales: agregar acido sulfurico concentrado.<br />
Observar.<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP<br />
Química <strong>de</strong>l Azufre<br />
I Preparación y caracterización <strong>de</strong>l peroxidisulfato <strong>de</strong> potasio.<br />
Preparación electrolítica.<br />
2 SO4 2- → S2O8 2- + 2e -<br />
2 H + + 2e- → H2(g)<br />
____________________________________________<br />
2 H + + 2 SO4 2- → S2O8 2- + H2(g)<br />
Reacciones <strong>de</strong> caracterización:<br />
A) El iodo es más soluble en fases orgánicas y presenta diferentes colores<br />
según la polaridad <strong>de</strong>l solvente.<br />
2e- + S2O8 2- → 2 SO4 2-<br />
2 I - → I2 + 2 e -<br />
2 I - + S2O8 2- → 2 SO4 2- + I2
24<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
B) 2 Ag + + S2O8 2- + 4 py → 2 SO4 2- + Ag(py)4 2+ , complejo color naranja.<br />
C) El ión Ag + actúa como catalizador, oxidándose a Ag (II), y reduciéndose por<br />
acción <strong>de</strong>l Mn 2+ .<br />
2 e - + S2O8 2- → 2 SO4 2-<br />
2 (Ag + → Ag 2+ + e - )<br />
2 Ag + + S2O8 2- → 2 SO4 2- + 2Ag 2+<br />
5 (Ag 2+ + e - → Ag + )<br />
4 H2O + Mn 2+ → MnO4 - + 8H + + 5e -<br />
4 H2O + Mn 2+ + 5 Ag 2+ → MnO4 - + 8 H + + 5 Ag +<br />
II Preparación y caracterización <strong>de</strong>l dióxido <strong>de</strong> azufre.<br />
Hacer el cálculo <strong>de</strong> la cantidad <strong>de</strong> ácido necesaria para una cantidad dada <strong>de</strong><br />
cobre.<br />
Cu o → Cu 2+ + 2e -<br />
SO4 2- + 2e - + 4 H + → SO2 + 2 H2O<br />
SO4 2- + Cu 0 + 4 H + → SO2(g)+ Cu 2+ + 2 H2O<br />
Ensayos <strong>de</strong> caracterización.<br />
A) Po<strong>de</strong>r reductor <strong>de</strong>l dióxido <strong>de</strong> azufre.<br />
i) 5 (SO2 + 2 H2O → 4 H + + SO4 2- + 2e - )<br />
ii)<br />
2 (MnO4 - + 8H + + 5e - → Mn 2+ + 4H2O)<br />
2 MnO4 - + 5 SO2 + 2 H2O → 2 Mn 2+ + 4 H + + 5 SO4 2-<br />
SO2 + 2 H2O → 4 H + + SO4 2- + 2e -<br />
Br2 + 2e - → 2 Br -<br />
Br2 + SO2 + 2 H2O → 4 H + + SO4 2- + 2 Br -
B) Reducción <strong>de</strong>l dióxido <strong>de</strong> azufre.<br />
Producción <strong>de</strong> hidrógeno naciente (H o )<br />
La reacción total es:<br />
Zn → Zn 2+ + 2e -<br />
2 (H + + e - → H o )<br />
2 H + + Zn o → Zn 2+ + 2H o<br />
2 ( 2H o → 2 H + + 2e-)<br />
4 H + + SO2 + 4e - → S o + 2 H2O<br />
4 H o + SO2(g) → S o (s) +2 H2O<br />
2 Zn o + SO2(g) + 4H + → S 0 + 2 Zn 2+ + 2 H2O<br />
Se observa el precipitado amarillo <strong>de</strong> azufre.<br />
C)Obtención <strong>de</strong> tiosulfato <strong>de</strong> sodio.<br />
2 (2 SO2 + 4e - + H2O → S2O3 2- + 2 OH-)<br />
25<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
2 S 2- + 6 OH - → S2O3 2- + 8 e- + 3H2O<br />
SO2 + 2S 2- + 2OH - → 3 S2O3 2- + H2O<br />
Pue<strong>de</strong> aparecer una pequeña precipitación se azufre que luego se redisolverá.<br />
i) 2 S2O3 2- → S4O6 2- + 2e -<br />
I2 + 2 e - → 2I -<br />
2 S2O3 2- + I2 → S4O6 2- + 2I -
ii) Frente a ácidos minerales.<br />
S2O3 2- + 2H + → H2S2O3<br />
H2S2O3 → S(s) + SO2 + H2O<br />
Se observa el precipitado amarillo <strong>de</strong> azufre.<br />
26<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica
Química <strong>de</strong>l Cloro<br />
I Preparación <strong>de</strong> Cloro<br />
TP Nro. 6<br />
Laboratorio <strong>de</strong>l Grupo 17<br />
(halógenos)<br />
27<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Armar un generador <strong>de</strong> cloro similar al utilizado en la preparación <strong>de</strong> SO2, pero<br />
utilizando el frasco intermedio como frasco lavador, don<strong>de</strong> el gas <strong>de</strong>berá<br />
burbujear a través <strong>de</strong> una solución saturada <strong>de</strong> NaCl. Poner en el balón 10 g<br />
<strong>de</strong> NaCl y 2g <strong>de</strong> MnO2 íntimamente mezclados. Medir 50 ml <strong>de</strong> H2SO4<br />
diluido (1 parte <strong>de</strong> ácido por cada 4 partes <strong>de</strong> agua) enfriada a temperatura<br />
ambiente, verter cuidadosamente sobre el contenido <strong>de</strong>l balón y colocar el<br />
tapón con tubo <strong>de</strong> <strong>de</strong>sprendimiento. Calentar suavemente por medio <strong>de</strong> llama<br />
pequeña, haciendo burbujear el gas que se <strong>de</strong>spren<strong>de</strong> en un erlenmeyer con<br />
30 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada. Luego <strong>de</strong> algunos minutos retirar el erlenmeyer y<br />
taparlo.<br />
Caracterización<br />
Hacer burbujear el gas en 2 tubos <strong>de</strong> ensayo que contienen respectivamente:<br />
A) 2 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> KBr al 5 % y 2 ml <strong>de</strong> CCl4<br />
B) 2 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> KI al 5% y 2 ml <strong>de</strong> CCl4 .<br />
En ambos casos, la fase orgánica sirve como solvente para los halógenos<br />
liberados.<br />
Finalmente, <strong>de</strong>sarmar el aparato bajo campana, lavando con abundante agua.<br />
Química <strong>de</strong>l Iodo<br />
I Preparación <strong>de</strong> Iodo<br />
En un vaso <strong>de</strong> precipitados <strong>de</strong> 100 ml colocar una mezcla <strong>de</strong> 1g <strong>de</strong> MnO2, 1g<br />
<strong>de</strong> KI y 4 ml <strong>de</strong> H2SO4 1:1. Calentar suavemente bajo campana. Solidificar el<br />
iodo que se <strong>de</strong>spren<strong>de</strong> como vapor en el fondo <strong>de</strong> un erlenmeyer lleno <strong>de</strong><br />
agua fría que se coloca sobre el vaso <strong>de</strong> precipitados, tapándolo <strong>de</strong> la mejor
28<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
manera posible. Cuando no se forme más iodo, retirar el mechero y <strong>de</strong>jar<br />
enfriar con el vaso tapado.<br />
Caracterización<br />
Transferir algunos cristales <strong>de</strong>l iodo obtenido a dos tubos <strong>de</strong> ensayo.<br />
A) Agregar agua <strong>de</strong>stilada al primero. Observar si el iodo se disuelve<br />
apreciablemente.<br />
B) Agregar 2 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> ioduro <strong>de</strong> potasio y 2 ml <strong>de</strong> agua al<br />
segundo. ¿se observa alguna diferencia notable con el caso anterior? ¿como<br />
se interpreta la diferencia?<br />
C) Agregar a este segundo tubo 1 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> tiosulfato <strong>de</strong> sodio.<br />
Notar la modificación <strong>de</strong>l color. Interpretar la reacción.<br />
Propieda<strong>de</strong>s redox <strong>de</strong> los halógenos<br />
I Desplazamiento <strong>de</strong> los halógenos entre sí.<br />
En tubos <strong>de</strong> ensayo, probar el efecto <strong>de</strong>l agua <strong>de</strong> bromo sobre:<br />
A) 2 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> ioduro <strong>de</strong> potasio al 5 %. Agregar una gota <strong>de</strong><br />
solución <strong>de</strong> engrudo <strong>de</strong> almidón para poner en evi<strong>de</strong>ncia la eventual<br />
presencia <strong>de</strong> iodo elemental.<br />
B) 2 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong> potasio al 5 %. ¿qué ocurre en este<br />
caso?<br />
Comparar los resultados con los obtenidos en el punto 1 -B).<br />
II Carácter oxidante<br />
En tubos <strong>de</strong> ensayo conteniendo 2 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> nitrito <strong>de</strong> sodio y 2 ml<br />
<strong>de</strong> CCl4 con:<br />
A) agua <strong>de</strong> iodo<br />
B) agua <strong>de</strong> bromo
Propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los Hidrácidos<br />
29<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Colocar en 2 tubos <strong>de</strong> ensayo una pequeña cantidad <strong>de</strong> NaCl. Agregar 2 ml<br />
<strong>de</strong>:<br />
A) H2SO4<br />
B) H3PO4<br />
Calentar con cuidado y <strong>de</strong>jar actuar el gas producido sobre un papel<br />
indicador húmedo. Repetir reemplazando el NaCl por KBr y KI. Comparar<br />
los resultados.<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP<br />
Química <strong>de</strong>l Cloro<br />
I Obtención <strong>de</strong> Cloro:<br />
Caracterización:<br />
2 NaCl + H2SO4 → 2 HCl + Na2SO4<br />
4 HCl + MnO2(s) → Cl2(g) + MnCl2 + 2 H2O<br />
2 Cl - → Cl2(g) + 2 e -<br />
MnO2(s) + 4 H + + 2 e - → Mn +2 + 2 H2O<br />
2 Cl - + MnO2(s) + 4 H + → Cl2(g) + Mn +2 + 2 H2O<br />
A) 2 KBr + Cl2 → 2 KCl + Br2<br />
El bromo obtenido se reparte entre la fase acuosa y la fase orgánica que se<br />
observa <strong>de</strong> color anaranjado)<br />
B) 2 KI + Cl2 2 KCl + I2<br />
El iodo obtenido se reparte entre la fase acuosa y la orgánica que se torna<br />
color pardo)
Química <strong>de</strong>l Iodo<br />
I Reacción <strong>de</strong> obtención <strong>de</strong>l Iodo:<br />
2 KI + MnO2(s) + 2 H2SO4 → I2 + MnSO4 + 2 H2O + K2SO4<br />
2 I - → I2 + 2 e-<br />
MnO2 + 4 H + + 2 e- → Mn +2 + 2 H2O<br />
2 I - + MnO2 + 4 H + → I2 + Mn +2 + 2 H2O<br />
Caracterización:<br />
A) El iodo no se disuelve apreciablemente en agua <strong>de</strong>stilada.<br />
30<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
B) I2 + I - → I3 - . La solubilización ocurre por formación <strong>de</strong>l complejo triyoduro<br />
color pardo amarillo.<br />
C) I2 + 2 S2O3 -2 → S4O6 -2 + 2 I - . La solución inicialmente pardo-amarillenta<br />
lentamente pier<strong>de</strong> el color.<br />
Propieda<strong>de</strong>s redox <strong>de</strong> los halógenos<br />
I Desplazamiento <strong>de</strong> los halógenos entre sí<br />
A) 2 KI + Br2 → 2 KBr + I2.<br />
El yodo formado en presencia <strong>de</strong> un exceso <strong>de</strong> yoduro dará el complejo<br />
triyoduro (I3 - ) que se intercalará en la hélice <strong>de</strong>l almidón generando un<br />
complejo <strong>de</strong> color azul. Si la cantidad <strong>de</strong> yodo generado es excesiva se pue<strong>de</strong><br />
observar una coloración marrón y aún negra.<br />
B) No se observan cambios.<br />
Cuando bajamos en el grupo 17 el halógeno <strong>de</strong> menor peso molecular tiene<br />
un po<strong>de</strong>r oxidante mayor que el <strong>de</strong> mayor peso molecular.<br />
II Carácter oxidante<br />
A) No ocurre reacción.<br />
Se observa coloración rosa en la fase orgánica inferior <strong>de</strong>bido al equilibrio <strong>de</strong><br />
partición <strong>de</strong>l I2 entre el solvente orgánico y el acuoso.<br />
B) 2OH - + Br2 + NO2 - → 2Br - + NO3 -
31<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Se observa <strong>de</strong>saparición <strong>de</strong>l color pardo <strong>de</strong>l bromo y no se <strong>de</strong>tecta el<br />
halógeno en la fase orgánica.<br />
Propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los hidrácidos:<br />
La aci<strong>de</strong>z (formación <strong>de</strong> un hidrácido) se pone <strong>de</strong> manifiesto con un papel<br />
indicador embebido en rojo fenol.<br />
NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl<br />
NaCl + H3PO4 → NaH2PO4 + HCl<br />
2 KBr + 2 H2SO4 → Br2 + SO2 + K2SO4 + 2 H2O<br />
KBr + H3PO4 → KH2PO4 + HBr<br />
2 KI + 2 H2SO4 → I2 + SO2 + K2SO4 + 2 H2O<br />
KI + H3PO4 → KH2PO4 + HI
TP Nro. 7<br />
Laboratorio <strong>de</strong> complejos<br />
Propieda<strong>de</strong>s electrónicas <strong>de</strong> iones complejos<br />
32<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
I Espectros electrónicos:<br />
Compare los espectros electrónicos <strong>de</strong> ambos complejos y discuta sus<br />
diferencias en base a la teoría <strong>de</strong>l campo cristalino.<br />
Los fenómenos que se producen en fotometría están gobernados por la ley <strong>de</strong><br />
Lambert-Beer, cuya expresión matemática es:<br />
log ( Io / It ) = ε.l .c<br />
don<strong>de</strong> I0 es la intensidad <strong>de</strong> la luz inci<strong>de</strong>nte, It es la intensidad <strong>de</strong> la luz<br />
transmitida, l es el camino óptico y c es la concentración <strong>de</strong> la solución. Si c<br />
se expresa en moles / litro y l en centímetros, ε será la absortividad molar,<br />
que representa la intensidad intrínseca <strong>de</strong> la banda <strong>de</strong> absorción. Al<br />
logaritmo <strong>de</strong>l cociente Io / It se lo <strong>de</strong>nomina absorbancia (A).<br />
Representar gráficamente la absorbancia en función <strong>de</strong> la longitud <strong>de</strong> onda.<br />
Localizar el máximo <strong>de</strong> absorción y calcular la energía asociada con la<br />
transición electrónica que da origen a esa banda.<br />
Con el valor <strong>de</strong> la concentración <strong>de</strong> la solución calcular la absortividad molar<br />
para esa longitud <strong>de</strong> onda.<br />
II Cloruro <strong>de</strong> hexaacuocobalto(II):<br />
Preparar una solución 0,1 M <strong>de</strong> CoCl2.6H2O y obtener el espectro electrónico<br />
<strong>de</strong>l complejo. Medir entre 400 y 700 nm. Tomar los datos cada 20 nm, excepto<br />
entre 500 y 600 nm, don<strong>de</strong> se tomarán cada 10 nm.<br />
III Tetraclorocobaltato(II) <strong>de</strong> amonio:<br />
Moler a la vez en un mortero 1,5 g <strong>de</strong> CoCl2.6H2O y 1 g <strong>de</strong> NH4Cl. Pasar a un<br />
vaso <strong>de</strong> precipitados o cristalizador, agregar HCl concentrado hasta cubrir<br />
totalmente la mezcla y evaporar a sequedad bajo campana, sobre baño <strong>de</strong><br />
arena. La sustancia, <strong>de</strong> color azulado, se purifica disolviendo en metanol, que
33<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
<strong>de</strong>be agregarse en pequeñas porciones y agitando, hasta observar que un<br />
nuevo agregado no logra disolver el residuo insoluble (impurezas). Filtrar para<br />
separar el residuo y evaporar el solvente en un baño <strong>de</strong> arena bajo campana.<br />
Importante: para manipular el metanol es imprescindible el uso <strong>de</strong><br />
guantes por su toxicidad.<br />
Una vez que la sustancia esté seca, prepare una solución 1x10 -3 M en alcohol<br />
isopropílico, para obtener su espectro electrónico. Medir entre 500 y 800 nm.<br />
Tomar los datos cada 20 nm, excepto entre 620 y 720 nm, don<strong>de</strong> se tomarán<br />
cada 10 nm. A partir <strong>de</strong>l valor <strong>de</strong> ε reportado en la literatura calcule la<br />
concentración exacta <strong>de</strong> la solución preparada.<br />
IV Estabilidad <strong>de</strong> complejos:<br />
Pesar 0,12 g <strong>de</strong> CoCl2.6H2O y disolverlo en 6 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada. Dividir en<br />
tres tubos <strong>de</strong> ensayo, agitando ligeramente.<br />
A) Efecto <strong>de</strong> la concentración <strong>de</strong>l ligando.<br />
A uno <strong>de</strong> los tubos, agregar (lentamente y sin <strong>de</strong>jar <strong>de</strong> agitar), el volumen <strong>de</strong><br />
ácido clorhídrico concentrado necesario para que se produzca el cambio <strong>de</strong><br />
color <strong>de</strong> la solución. Observar e interpretar lo que suce<strong>de</strong> con ecuaciones<br />
químicas. Dividir el contenido <strong>de</strong> este tubo <strong>de</strong> ensayo en tres. Reservar uno <strong>de</strong><br />
éstos como testigo (tubo A)<br />
En el segundo (tubo B), agregar AgNO3 0.1 M gota a gota y agitando. Observar<br />
e interpretar con ecuaciones químicas.<br />
En el tercero (tubo C), agregar 2 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada e interpretar<br />
nuevamente lo que ocurre.<br />
B) Efecto <strong>de</strong> la hidratación.<br />
Hume<strong>de</strong>cer un papel <strong>de</strong> filtro con solución <strong>de</strong> cobalto(II), secarlo en las<br />
proximida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> un mechero y observar. A continuación, hume<strong>de</strong>cer con agua<br />
<strong>de</strong>stilada y observar. Escribir sobre un papel empleando solución cobaltosa<br />
como tinta, calentar el papel y observar.<br />
C) Efecto <strong>de</strong> la temperatura.<br />
Al otro tubo <strong>de</strong> ensayo, agregarle 2,5 ml <strong>de</strong> HCl concentrado. Agitar. Si la<br />
solución no es color rosado agregar 0,5 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada.
34<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Separar una porción en otro tubo <strong>de</strong> ensayo y colocarla en un baño <strong>de</strong> hielo.<br />
El resto calentar sobre mechero, sin <strong>de</strong>jar <strong>de</strong> agitar, durante 10 minutos.<br />
Observar el cambio <strong>de</strong> color e interpretar con ecuaciones químicas. Tomar una<br />
porción <strong>de</strong> la solución azul en un tubo <strong>de</strong> ensayo y colocarlo en baño <strong>de</strong> hielo.<br />
Observar e interpretar.<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP<br />
III Preparación <strong>de</strong> tetraclorocobaltato(II) <strong>de</strong> amonio<br />
CoCl2·6H2O + 2 NH4Cl → (NH4)2[CoCl4] + 6H2O<br />
IV Estabilidad <strong>de</strong> complejos<br />
A) efecto <strong>de</strong> la concentración <strong>de</strong>l ligando<br />
Tubo A:<br />
Tubo B:<br />
[Co(H2O)6] 2+ + 4 HCl → [CoCl4] 2- + 6 H2O + 4 H +<br />
(rosa) (azul)<br />
[CoCl4] 2- + 4Ag + + 4 NO3 - + 6 H2O → [Co(H2O)6] +2 + 4 NO3 - + 4 AgCl<br />
azul rosa ppdo blanco<br />
Tubo C:<br />
[CoCl4] 2- + 6 H2O → [Co(H2O)6] +2 + 4 Cl -<br />
Azul rosa
Química <strong>de</strong>l Vanadio<br />
TP Nro. 8<br />
Laboratorio <strong>de</strong> V y Cr<br />
I Observación <strong>de</strong> los estados <strong>de</strong> oxidación<br />
35<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
A un matraz <strong>de</strong> 25 ml se le adosa un tubo <strong>de</strong> 60 cm <strong>de</strong> largo, como<br />
prolongación <strong>de</strong> su cuello. Se coloca en él una pequeña cantidad <strong>de</strong> Zn<br />
amalgamado y una barra magnética para agitación. Se llena con solución <strong>de</strong>l<br />
ión VO2 + 0.2 M <strong>de</strong>jando un espacio libre en la parte superior <strong>de</strong>l tubo ( dicha<br />
solución se obtuvo disolviendo 18,2 g <strong>de</strong> V2O5 en 500 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada y<br />
agregando lentamente 100 ml <strong>de</strong> H2SO4 concentrado y llevando la solución<br />
resultante a 1 litro). Se agita por 24 a 48 horas. Observar e interpretar los<br />
resultados.<br />
II Ensayo con un reductor natural<br />
A) Tomar una alícuota <strong>de</strong> la solución amarilla <strong>de</strong> la parte superior <strong>de</strong>l tubo y<br />
agregarle una punta <strong>de</strong> espátula <strong>de</strong> ácido ascórbico. Interpretar el cambio <strong>de</strong><br />
coloración.<br />
B) Sobre la solución obtenida en ( i ) agregar KClO3 1M. Observar los cambios<br />
<strong>de</strong> color que se producen por efecto <strong>de</strong>l agregado <strong>de</strong>l agente oxidante.<br />
III Peroxovanadatos<br />
En un erlemmeyer disolver 0,40 g <strong>de</strong> vanadato <strong>de</strong> amonio en 60 ml <strong>de</strong><br />
NaOH 2M (esta preparación será llevada a cabo por un solo grupo <strong>de</strong> la<br />
comisión). Sobre 4 ml <strong>de</strong> esta solución en un vaso <strong>de</strong> precipitados pequeño<br />
agregar una granalla <strong>de</strong> NaOH y H2O2 100 volúmenes gota a gota, hasta<br />
aparición <strong>de</strong> color violeta. Des<strong>de</strong> una bureta añadir HCl 3M gota a gota,<br />
agitando. Por último calentar la solución. Observar e interpretar.
Química <strong>de</strong>l Cromo<br />
36<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
I Reacciones características<br />
A) Pirólisis <strong>de</strong>l dicromato <strong>de</strong> amonio<br />
Se pesan 300 mg <strong>de</strong> dicromato <strong>de</strong> amonio que se vuelcan formando un<br />
pequeño cono sobre una placa <strong>de</strong> amianto, y se calienta cuidadosamente hasta<br />
<strong>de</strong>scomposición. Se obtiene un residuo <strong>de</strong> color ver<strong>de</strong>. Interpretar la<br />
<strong>de</strong>scomposición producida mediante una ecuación.<br />
B) Obtención <strong>de</strong>l cromato <strong>de</strong> sodio<br />
A una pequeña cantidad <strong>de</strong>l producto obtenido en a) se agregan 100 mg <strong>de</strong><br />
peróxido <strong>de</strong> sodio, se mezclan los reactivos en mortero y se calienta en una<br />
cápsula <strong>de</strong> porcelana hasta que se observe que el producto obtenido sea <strong>de</strong><br />
color amarillo. Si ese color no se observa, agregar más peróxido <strong>de</strong> sodio hasta<br />
lograr un color amarillo uniforme. Dejar enfriar. Disolver en 2 ml <strong>de</strong> agua<br />
<strong>de</strong>stilada. Trasvasar a un tubo <strong>de</strong> ensayo, agregar 1 ml <strong>de</strong> acetato <strong>de</strong> etilo y 1<br />
ml <strong>de</strong> H2O2 20 volúmenes. Acidificar con 2-3 gotas <strong>de</strong> HCl (c). A qué<br />
compuesto se <strong>de</strong>be el color <strong>de</strong> la fase orgánica?<br />
II Metalurgia <strong>de</strong>l Cromo:<br />
A) Obtención <strong>de</strong> cromo por aluminotermia<br />
Pulverizar en un mortero 15 g <strong>de</strong> dicromato <strong>de</strong> potasio y mezclar con 6,5 g <strong>de</strong><br />
aluminio en polvo, utilizando para hacer la mezcla un recipiente con tapa.<br />
Volcar la mezcla en un crisol refractario colocado <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> un recipiente con<br />
arena. En el centro <strong>de</strong> la mezcla introducir el vástago <strong>de</strong> un embudo,<br />
haciéndolo penetrar hasta el fondo <strong>de</strong>l crisol. Llenar el vástago con la mezcla<br />
<strong>de</strong> ignición (1 g <strong>de</strong> permanganato <strong>de</strong> potasio bien molido antes <strong>de</strong> mezclarlo y<br />
5 g <strong>de</strong> aluminio en polvo) y levantar lentamente dándole repetidos golpecitos,<br />
<strong>de</strong> manera <strong>de</strong> <strong>de</strong>jar formada una columna <strong>de</strong> dicha mezcla, que <strong>de</strong>be llegar<br />
hasta la superficie. Colocar en el centro <strong>de</strong> la mezcla <strong>de</strong> ignición una cinta <strong>de</strong><br />
magnesio que sobresalga 5 cm <strong>de</strong> la superficie (limpiar previamente el extremo<br />
<strong>de</strong> la cinta con una tela <strong>de</strong> esmeril).
37<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Encen<strong>de</strong>r la cinta y alejarse suficientemente ya que la reacción es muy violenta<br />
y suelen producirse proyecciones <strong>de</strong> material incan<strong>de</strong>scente.<br />
Terminada la reacción, <strong>de</strong>jar enfriar y reunir los régulos <strong>de</strong> cromo. Tratarlos con<br />
ácido clorhídrico diluido en caliente para limpiarlos y lavar con agua <strong>de</strong>stilada.<br />
B) Reacciones <strong>de</strong> caracterización:<br />
i) Tratar los régulos obtenidos con 3 ml <strong>de</strong> ácido clorhídrico concentrado,<br />
calentando suavemente hasta que se haya disuelto suficiente cromo. ¿A qué<br />
ión se <strong>de</strong>be el color <strong>de</strong> la solución resultante?<br />
ii) Sobre una alícuota <strong>de</strong> la solución anterior agregar hidróxido <strong>de</strong> amonio<br />
concentrado en exceso. Observar e interpretar.<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP<br />
Química <strong>de</strong>l Vanadio<br />
I Observación <strong>de</strong> los estados <strong>de</strong> oxidación<br />
Zn 0 /Hg 0 (amalgama) → Zn 2+ + 2e - + Hg 0<br />
VO2 + (amarillo) + 2 H + + e - → VO 2+ (turquesa-celeste) + H2O<br />
VO 2+ (turquesa-celeste) + 2 H + + e - + 5 H2O → V(H2O)6 3+ (azul)<br />
V(H2O)6 3+ (azul) + e - → V(H2O)6 2+ (violeta)<br />
La solución utilizada inicialmente es amarilla pero por reacción con el Zn/Hg<br />
toma diferentes colores según la altura en el tubo utilizado para la preparación.<br />
En la parte inferior <strong>de</strong>l tubo se encontrará el estado más reducido (II, violeta).<br />
II Ensayo con un reductor natural<br />
A)<br />
2 VO2 + + AscH2 (ác. ascórbico) + 2 H + → 2 VO 2+ + Asc ( ac. <strong>de</strong>hidroascórbico )+ 2H2O<br />
H<br />
CH2OH O<br />
O<br />
H<br />
CH2OH O O<br />
2H<br />
HO<br />
HO<br />
HO OH<br />
O O<br />
+ + + 2 VO2 + 2H2O + 2 VO +2 +
B)<br />
2 H2O + 5VO 2+ + KClO3 → 5VO2 + + KCl +4 H + + K +<br />
III Peroxovanadatos<br />
NH4VO3 + 2 NaOH → VO4 3- + NH4 + +2 Na + + H2O<br />
VO4 3- + H2O2 -- OH- --> [V(O2)4] 3- (azul-violeta) + 4 H2O<br />
[V(O2)4] 3- + 2 H + → [V(O2)2O2] 3- (amarillo) + ½ O2 + H2O<br />
[V(O2)2O2] 3- + 2 H + → [VO(O2)2H2O] - (amarillo)<br />
[VO(O2)2H2O] - + 4 H + + H2O → [V(O2)(H2O)4] 3+ (rojo marrón) + ½ O2<br />
38<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
[V(O2)(H2O)4] 3+ → VO2 + (amarillo) + 2 H + + 3 H2O + ½ O2 (calentar para acelerar el<br />
<strong>de</strong>sprendimiento <strong>de</strong> O2 y <strong>de</strong> esta forma, acelerar la reacción).<br />
Quimica <strong>de</strong>l Cromo<br />
I Reacciones características<br />
A) Pirólisis <strong>de</strong>l dicromato <strong>de</strong> amonio:<br />
(NH4)2Cr2O7 (anaranjado) → Cr2O3 (ver<strong>de</strong>) + N2(g) + 4 H2O (por calentamiento)<br />
B) Obtención <strong>de</strong> cromato <strong>de</strong> sodio:<br />
Cr2O3 + 3 Na2O2 → 2 Na2CrO4 (amarillo) + Na2O (por calentamiento)<br />
H+<br />
CrO4 2- + H2O2 CrO(O2)2.acetato <strong>de</strong> etilo<br />
II Metalurgia <strong>de</strong>l cromo<br />
A) Obtención <strong>de</strong>l cromo por aluminotermia:<br />
K2Cr2O7 + 4 Al 0 → 2 Cr 0 + 2 Al2O3 + K2O (con calor)<br />
Mg 0 + ½ O2 → MgO<br />
Cr 0 + 2 HCl (d) → CrCl2+ H2
B) Reacciones <strong>de</strong> caracterización:<br />
39<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
i) Cr 0 + 3 HCl (c) → CrCl3 + 3/2 H2<br />
(Cr 3+ color violeta, si el Cl entra en la esfera <strong>de</strong> coordinación es ver<strong>de</strong>)<br />
ii) CrCl3 + 3 NH4OH ↔ Cr(OH)3 ↓ + 3 NH4 + + 3 Cl -<br />
Cr(OH)3 + 5 NH3 + H2O ↔ [Cr(NH3)5 H2O] 3+ + 3 OH -
Química <strong>de</strong>l Cobalto<br />
TP Nro. 9<br />
Laboratorio <strong>de</strong> Co y Ni<br />
I Preparación <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong> hexamincobalto (III)<br />
40<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Verter 5 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada en un erlenmeyer <strong>de</strong> 250 ml y agregar 4g <strong>de</strong><br />
cloruro <strong>de</strong> hexacuocobalto (II) y 3g <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong> amonio, previamente<br />
molidos ambos en un mortero. Agitar hasta disolución <strong>de</strong> la mezcla. Agregar<br />
0,25 g <strong>de</strong> carbón activado.<br />
Colocar un tapón atravesado por dos tubos <strong>de</strong> vidrio, uno sumergido en la<br />
solución y el otro como tubo <strong>de</strong> salida. Agregar al erlenmeyer 10 ml <strong>de</strong><br />
amoníaco concentrado y conectar al compresor para que burbujee aire<br />
suavemente durante unos 25-30 minutos. En este lapso el color <strong>de</strong> la solución<br />
<strong>de</strong>be pasar <strong>de</strong> rojo a pardo amarillento.<br />
Filtrar el precipitado obtenido (utilizando un embudo Buchner) y disolverlo en un<br />
vaso <strong>de</strong> precipitado que contenga una solución <strong>de</strong> 25 ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada y<br />
0.5 ml <strong>de</strong> ácido clorhídrico concentrado (asegurarse que la solución<br />
obtenida tenga reacción ácida). Eliminar el carbón activado por filtración.<br />
Enfriar con hielo la solución obtenida a 0 ºC en un tubo <strong>de</strong> ensayo. Agregar 10<br />
ml <strong>de</strong> ácido clorhídrico concentrado previamente enfriado, lentamente y<br />
agitando. Manteniendo todo a 0ºC filtrar por papel y lavar el precipitado<br />
recogido con 5 ml <strong>de</strong> alcohol al 60% frío. Secar el precipitado obtenido en<br />
estufa a 60-80 ºC (no pasar esa temperatura).<br />
II Propieda<strong>de</strong>s<br />
A) Solubilidad<br />
Comprobar si es soluble en agua. Comparar el color <strong>de</strong> la solución obtenida<br />
con una que contenga los iones [Co(H20)6] 2+<br />
B) Estabilidad a distintos valores <strong>de</strong> pH<br />
Impregnar un trozo <strong>de</strong> papel <strong>de</strong> filtro con solución <strong>de</strong> sulfato <strong>de</strong> cobre, tapar<br />
con el papel la boca <strong>de</strong> un tubo <strong>de</strong> ensayo que contenga algunos mililitros <strong>de</strong> la<br />
solución <strong>de</strong>l complejo y calentar. Observar si hay cambio <strong>de</strong> color en el papel.
41<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Repetir el ensayo luego <strong>de</strong> alcalinizar fuertemente con algunas gotas <strong>de</strong><br />
solución concentrada <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong> sodio ( o con una granalla <strong>de</strong> esta base).<br />
C) Po<strong>de</strong>r oxidante <strong>de</strong>l Co(III)<br />
Tomar el precipitado obtenido <strong>de</strong> la reacción anterior y filtrarlo. Disolver el<br />
mismo con unos mililitros <strong>de</strong> ácido clorhídrico concentrado. Dividir la solución<br />
obtenida en dos tubos <strong>de</strong> ensayo. En el primero agregar algunas gotas <strong>de</strong><br />
solución <strong>de</strong> yoduro <strong>de</strong> potasio. Agregar almidón. Observar e interpretar. En el<br />
segundo tubo observar el paulatino cambio <strong>de</strong> color que se produce en un<br />
lapso <strong>de</strong> 5 a 10 minutos: el color final <strong>de</strong>be correspon<strong>de</strong>r al <strong>de</strong> una solución <strong>de</strong><br />
[Co(H20)6] +2 . Escriba las ecuaciones que interpreten las reacciones producidas.<br />
Química <strong>de</strong>l Níquel<br />
I Complejos <strong>de</strong> Ni (II) con distintos índices <strong>de</strong> coordinación<br />
Preparar una solución 0,1 M <strong>de</strong> Ni(NO3)2 o <strong>de</strong> NiSO4. Verter 1 o 2 ml <strong>de</strong> esa<br />
solución en distintos tubos <strong>de</strong> ensayo y probar la reacción con los siguientes -<br />
reactivos:<br />
A) Solución 0,1 M <strong>de</strong> KCN, agregada hasta disolución <strong>de</strong>l precipitado amarilloverdoso<br />
formado inicialmente.<br />
B) Solución 0,2 M <strong>de</strong> NH3, agregada en exceso hasta obtener una solución<br />
límpida.<br />
C) Solución 0,05 M <strong>de</strong> EDTA.<br />
D) Solución <strong>de</strong> etilendiamina al 2%.<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP<br />
Química <strong>de</strong>l Cobalto<br />
I Preparación <strong>de</strong>l cloruro <strong>de</strong> hexamincobalto (III)<br />
[Co(H2O)6]Cl2 + 6 NH3 → [Co(NH3)6]Cl2 + 6 H2O<br />
[Co(NH3)6]Cl2 [(NH3)6-Co-O-O-Co(NH3)5] 4+<br />
NH4Cl + O2<br />
H2O<br />
[(NH3)6-Co-O-O-Co(NH3)5] 4+ 2 [Co (NH3)5 (OH)] 2+
[Co (NH3)5 (OH)] 2+ [Co(NH3)6] 3+<br />
NH3/C*<br />
42<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
[Co(NH3)6] 3+ +3 HCl → [Co(NH3)6] Cl3 + 3 H +<br />
Nota: Si no se le agrega C activado, no se produciría la entrada <strong>de</strong> la sexta<br />
molécula <strong>de</strong> NH3 en la esfera <strong>de</strong> coordinación <strong>de</strong>l metal, entonces se obtendría:<br />
[Co (NH3)5 (OH)] 2+ [Co (NH3)5 Cl] 2+<br />
HCl<br />
II Propieda<strong>de</strong>s<br />
A) Solubilidad<br />
[Co(NH3)6] 2+ = rosado<br />
[Co(NH3)6] 3+ = pardo amarillento, soluble en agua y alcohol<br />
B) Estabilidad y pH<br />
[Co(NH3)6] 3+ → estable<br />
[Co(NH3)6] 3+ +3 OH - φ<br />
→ CoO(OH) (pardo negruzco) +6 NH3 + H2O<br />
NH3 con CuSO4, formación <strong>de</strong> Cu(NH3)4 2+ (azul)<br />
C) Po<strong>de</strong>r oxidante<br />
CoO(OH)+ 4H2O +3 HCl → [Co(H2O)6]Cl3<br />
([Co(H2O)6]Cl3 azul, es ver<strong>de</strong> si entra Cl - en la esfera <strong>de</strong> coordinación)<br />
2[Co(H2O)6]Cl3 +2 IK → 2[Co(H2O)6]Cl2 + I2 + 2KCl<br />
(agregar almidón para poner en evi<strong>de</strong>ncia la formación <strong>de</strong> I2)<br />
2 [Co(H2O)6]Cl3 + H2O → 2 [Co(H2O)6]Cl2 (rosado) + ½ O2 + 2HCl
Química <strong>de</strong>l Níquel<br />
43<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
[Ni(H2O)6] 2+ +2 KCN → Ni(CN)2 (ver<strong>de</strong>) + 6H2O<br />
2 CN - + Ni(CN)2 → [Ni(CN)4] -2 (amarillo, cuadrado plano)<br />
Ni(H2O)6] 2+ +2 NH3 → Ni(OH)2 +2 NH4 + +4H2O<br />
(ver<strong>de</strong>)<br />
Ni(OH)2 + 6 NH3 → [Ni(NH3)6] 2+ + 2OH -<br />
(azul, octaédrico)<br />
[Ni(H2O)6] 2+ + 3 en → [Ni(en)3] 2+ + 6 H2O<br />
(violeta, octaédrico)<br />
[Ni(H2O)6] 2+ + EDTA 4- → [Ni(EDTA)] 2- + 6 H2O<br />
(turquesa, octaédrico)
Química <strong>de</strong>l Cobre<br />
TP Nro. 10<br />
Laboratorio <strong>de</strong> Cu y Mn<br />
I Precipitados y complejos <strong>de</strong> cobre (II)<br />
44<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Agregar 2 ml <strong>de</strong> CuSO4 0,10 M en dos tubos <strong>de</strong> ensayo. Dejar uno <strong>de</strong> estos<br />
como reserva testigo y al segundo agregar 1.0 ml <strong>de</strong> NH3 5 M y agitar.<br />
Observar y agregar más amoníaco hasta que la solución se torne azul límpida.<br />
Luego agregar a ese mismo tubo EDTA 0.01 M hasta cambio <strong>de</strong> color.<br />
Observar e interpretar.<br />
Química <strong>de</strong>l Manganeso<br />
I Preparación y propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l permanganato <strong>de</strong> potasio<br />
Primera etapa: Obtención <strong>de</strong>l manganato <strong>de</strong> potasio por fusión <strong>de</strong> la pirolusita<br />
(MnO 2 ) en medio oxidante.<br />
i) En un crisol <strong>de</strong> hierro colocar 5 gr <strong>de</strong> clorato <strong>de</strong> potasio y 10 gr <strong>de</strong> hidróxido<br />
<strong>de</strong> sodio previamente pulverizados y mezclados en un mortero. Calentar con<br />
mechero hasta fusión <strong>de</strong> la masa.<br />
ii) Retirar el mechero para evitar proyecciones y agregar a la masa fundida 10<br />
gr <strong>de</strong> MnO 2 en polvo, lentamente y agitando con varilla <strong>de</strong> vidrio.<br />
iii) Calentar suavemente hasta <strong>de</strong>secación <strong>de</strong> la masa y luego al rojo durante<br />
10 minutos.<br />
iv) Terminada la reacción, enfriar el crisol y luego sumergirlo en un vaso <strong>de</strong><br />
precipitado con agua <strong>de</strong>stilada para disolver el producto.<br />
v) Triturar el sólido para facilitar la disolución.<br />
Segunda etapa: Hidrólisis en caliente y en presencia <strong>de</strong> CO2:<br />
i) Calentar la solución obtenida casi a ebullición y mediante un equipo<br />
generador Kipp, hacer pasar corriente <strong>de</strong> CO2 hasta que la reacción se<br />
complete. Esto se comprueba <strong>de</strong>jando caer una gota <strong>de</strong> la solución sobre papel<br />
<strong>de</strong> filtro: <strong>de</strong>be observarse mancha violeta característica <strong>de</strong>l permanganato y
45<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
<strong>de</strong>saparición <strong>de</strong>l color ver<strong>de</strong> <strong>de</strong>l manganato; a<strong>de</strong>más, aparición <strong>de</strong> un<br />
precipitado pardo <strong>de</strong> MnO2.<br />
ii) Dejar sedimentar el MnO2 y filtrar por <strong>de</strong>cantación en embudo Buchner con<br />
placa vidrio fritado (no <strong>de</strong>be utilizarse papel <strong>de</strong> filtro por la <strong>de</strong>scomposición que<br />
sufre el KMnO4 en presencia <strong>de</strong> materia orgánica).<br />
iii) Concentrar el líquido límpido obtenido por calentamiento, hasta<br />
aproximadamente la mitad <strong>de</strong> su volumen.<br />
b) Filtrar nuevamente y calentar hasta aparición <strong>de</strong> una película salina en la<br />
superficie. Al enfriar, cristaliza el KMnO4 en forma <strong>de</strong> prismas brillantes <strong>de</strong> color<br />
violáceo.<br />
II Po<strong>de</strong>r oxidante <strong>de</strong>l ión permanganato<br />
Se harán reaccionar soluciones ácidas y alcalinas <strong>de</strong>l KMnO4 obtenido con<br />
soluciones <strong>de</strong> las siguientes sustancias:<br />
1) sulfato ferroso, 2) ácido oxálico, 3) peróxido <strong>de</strong> hidrógeno, 4) ácido<br />
clorhídrico, 5) ioduro <strong>de</strong> potasio, 6) sulfito <strong>de</strong> sodio.<br />
III Obtención <strong>de</strong> manganatos en solución<br />
A) En un vaso <strong>de</strong> 100 ml verter 40 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong> sodio al 50 %<br />
y calentar a ebullición. Cuando la solución esté hirviendo agregar en ella una<br />
pequeñísima cantidad <strong>de</strong> permanganato <strong>de</strong> potasio ( una o dos gotas <strong>de</strong> la<br />
solución alcalina ). Observar e interpretar<br />
B) En un tubo <strong>de</strong> ensayo verter 5 ml <strong>de</strong> la solución obtenida en i), llevar a pH =<br />
8 con ácido sulfúrico diluido y hacer burbujear una corriente <strong>de</strong> dióxido <strong>de</strong><br />
carbono. Observar e interpretar.<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP<br />
Química <strong>de</strong>l Cobre<br />
I Precipitados y complejos <strong>de</strong> cobre (II)<br />
Cu 2+ + 2 NH3 + 2 H2O → Cu(OH)2 + 2 NH4 + Keq=1.1x10 9<br />
Cu(OH)2 + 4 NH3 → Cu(NH3)4 2+ + 2 OH - Keq=3x10 -6
46<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
La formación <strong>de</strong> complejos con EDTA pue<strong>de</strong>n representarse por la siguiente<br />
reacción:<br />
[Cu(NH3)4] 2+ + Y 4- → [CuY] 2- + 4 NH3<br />
Química <strong>de</strong>l Manganeso<br />
complejo turquesa<br />
I Preparación y propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l permanganato <strong>de</strong> potasio<br />
Primera etapa: Obtención <strong>de</strong>l manganato <strong>de</strong> potasio por fusión <strong>de</strong> la pirolusita<br />
(MnO<br />
2<br />
) en medio oxidante:<br />
3 MnO2 + KClO3 + 6 NaOH → 3 Na2MnO4 + KCl + 3 H2O<br />
Segunda etapa: Hidrólisis en caliente y en presencia <strong>de</strong> CO 2 :<br />
3 MnO4 2- + 4 H + → MnO2 + 2 MnO4 - (color violeta) + 2 H2O<br />
El medio está dado por la siguiente reacción <strong>de</strong> hidrólisis <strong>de</strong>l CO2<br />
CO2 + H2O → [H2CO3] → CO3H - + H +<br />
II Po<strong>de</strong>r oxidante <strong>de</strong>l ión permanganato:<br />
MnO4 - + 5e - + 8 H + → Mn 2+ + 4 H2O (medio ácido)<br />
MnO4 - + 3 e - + 2 H2O → MnO2 + 4 OH - (medio alcalino)<br />
Las especies que se oxidan son las siguientes (complete las hemireacciones!!!)<br />
Fe 2+ → Fe 3+<br />
H2C2O4→ 2CO2<br />
H2O2 → O2<br />
2 Cl - → Cl2<br />
2 I - → I2<br />
SO3 2- → SO4 2-
III Obtención <strong>de</strong> manganatos en solución:<br />
MnO4 - + 4 OH - → MnO4 2- + O2(g) + 2 H2O<br />
violeta ver<strong>de</strong><br />
3 MnO4 2- + 2 CO2 → 2 MnO4 - + MnO2(s) + 2 CO3 2-<br />
ver<strong>de</strong> violeta ppdo marrón<br />
47<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica
TP Nro. 11<br />
48<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Propieda<strong>de</strong>s electrónicas y magnéticas <strong>de</strong> los iones complejos<br />
Colores <strong>de</strong>bidos a transferencia <strong>de</strong> carga<br />
Estudio <strong>de</strong> diversos casos <strong>de</strong> transferencia <strong>de</strong> carga electrónica en complejos.<br />
Comparación <strong>de</strong> las intensida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> color originadas por transferencia <strong>de</strong><br />
carga o por tránsitos d-d entre diferentes complejos.<br />
Medición <strong>de</strong> las susceptibilida<strong>de</strong>s magnéticas <strong>de</strong> diferentes complejos.<br />
I Reacción entre una solución <strong>de</strong> iones hierro(III) y distintos haluros:<br />
A) Frente a ioduro. Verter 3 ml <strong>de</strong> solución 0,1 M <strong>de</strong> nitrato férrico en un tubo<br />
<strong>de</strong> ensayo y agregar 1 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> ioduro <strong>de</strong> potasio 0,1 M. Añadir 1 ml<br />
<strong>de</strong> tetracloruro <strong>de</strong> carbono y agitar. La presencia <strong>de</strong> iodo indica que se ha<br />
producido una transferencia <strong>de</strong> carga espontánea e irreversible (reacción<br />
redox).<br />
B) Frente a cloruro. Verter 3 ml <strong>de</strong> la solución <strong>de</strong> nitrato férrico en un tubo <strong>de</strong><br />
ensayo y agregar 1 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> cloruro <strong>de</strong> potasio 0,1 M. Se forma<br />
principalmente el complejo [Fe(H2O)2Cl4 ] - , cuyo color amarillo es <strong>de</strong>bido a una<br />
transferencia <strong>de</strong> carga reversible. ¿Qué ocurriría si fuese irreversible?.<br />
C) Frente a fluoruro. Verter 3 ml <strong>de</strong> la solución <strong>de</strong> nitrato férrico en un tubo <strong>de</strong><br />
ensayo y agregar 1 ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> fluoruro <strong>de</strong> amonio 0,1 M. La solución<br />
resultante contiene el complejo [FeF6] 3- . ¿Qué se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>cir acerca <strong>de</strong> un<br />
eventual proceso <strong>de</strong> transferencia <strong>de</strong> carga en ese complejo si se consi<strong>de</strong>ra la<br />
coloración <strong>de</strong> la solución?<br />
Compare los resultados obtenidos en los ensayos anteriores y explique los<br />
diferentes comportamientos en base a las diferencias <strong>de</strong> po<strong>de</strong>r reductor<br />
existentes entre los iones haluro.<br />
II Transferencia <strong>de</strong> carga inducida y reversible:<br />
Medida <strong>de</strong>l espectro <strong>de</strong> absorción <strong>de</strong>l ión monotiocianato- pentaacuohierro (III).<br />
El objeto es obtener el valor <strong>de</strong> la absortividad molar en el máximo <strong>de</strong>
49<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
absorción para un complejo cuyo color se <strong>de</strong>be fundamentalmente a<br />
transferencia <strong>de</strong> carga.<br />
A) En un erlenmeyer <strong>de</strong> 100 ml <strong>de</strong> capacidad mezclar 1 ml <strong>de</strong> una solución<br />
0,002 M <strong>de</strong> tiocianato <strong>de</strong> potasio con 1 ml <strong>de</strong> una solución <strong>de</strong> nitrato férrico 0,1<br />
M en ácido nítrico 0,5 N. Pasar la solución cuantitativamente a un matraz<br />
aforado <strong>de</strong> 50 ml y enrasar con agua <strong>de</strong>stilada.<br />
B) Obtener el espectro <strong>de</strong> absorción <strong>de</strong>l complejo entre 400 y 600 nm . La<br />
escala <strong>de</strong>l espectrofotómetro se llevará a 100 % <strong>de</strong> transmitancia con una<br />
solución conteniendo solamente nitrato férrico en ácido nítrico, preparada como<br />
en a). Se obtendrán lecturas <strong>de</strong> transmitancia cada 20 nm (cada 10 nm entre<br />
420 y 470 nm).<br />
C) Representar gráficamente el espectro. Utilizando la ley <strong>de</strong> Lambert-Beer,<br />
calcular la absortividad molar en el máximo <strong>de</strong> la banda; comparar ese valor<br />
con los correspondientes a soluciones <strong>de</strong> otros complejos estudiados en<br />
trabajos prácticos anteriores.<br />
III Transferencia <strong>de</strong> carga en tetraoxoaniones:<br />
Comprobar el corrimiento que sufre la banda <strong>de</strong> absorción <strong>de</strong> algunos<br />
tetraoxoaniones a medida que aumenta el estado <strong>de</strong> oxidación <strong>de</strong>l metal<br />
central. Obtener los siguientes espectros <strong>de</strong> absorción:<br />
A) Solución <strong>de</strong> KMnO4 0,001 M, entre 430 y 600 nm. Medir cada 20 nm (cada<br />
10 nm entre 500 y 560 nm).<br />
B) Solución <strong>de</strong> K2CrO4 0,001 M entre 300 y 420 nm. Medir cada 20 nm (cada<br />
10 nm entre 340 y 380 nm).<br />
C) Solución <strong>de</strong> Na3VO4 0,001 M. El espectro <strong>de</strong>berá correrse con un<br />
instrumento capaz <strong>de</strong> medir en el ultravioleta (consultar al ayudante). El<br />
máximo <strong>de</strong> absorción se halla en aproximadamente 265 nm.<br />
Comparar los tres espectros y explicar el corrimiento que se observa.
50<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
IV Medida <strong>de</strong> la susceptibilidad magnética <strong>de</strong> iones complejos por el<br />
método <strong>de</strong> Gouy.<br />
Técnica: Las mediciones se realizan por medio <strong>de</strong> una balanza magnética, en<br />
la cual la muestra pulverizada y convenientemente compactada en un tubo<br />
cilíndrico <strong>de</strong> dimensiones a<strong>de</strong>cuadas, se somete a la acción <strong>de</strong> un campo<br />
magnético inhomogéneo generado por un electroimán, midiéndose la fuerza<br />
que dicho campo ejerce sobre la sustancia en estudio. Se proce<strong>de</strong> como sigue:<br />
El tubo conteniendo la muestra se suspen<strong>de</strong> <strong>de</strong> uno <strong>de</strong> los platillos <strong>de</strong> una<br />
balanza y se pesa en la forma usual. A continuación se conecta el electroimán<br />
y se vuelve a pesar en las nuevas condiciones. A continuación se proce<strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
igual manera con la muestra patrón. Las diferencias <strong>de</strong> peso registradas (mx y<br />
m0, respectivamente) correspon<strong>de</strong>n a la fuerza ejercida sobre las muestras,<br />
que se relacionan con las susceptibilida<strong>de</strong>s magnéticas <strong>de</strong> las sustancias<br />
mediante la siguiente expresión:<br />
χx = mx . M0 . χ0<br />
m0 . Mx<br />
don<strong>de</strong> χx y χ0 son las susceptibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> la muestra problema y la <strong>de</strong> una<br />
sustancia patrón. Esta última es generalmente Hg[Co(SCN)4], con un valor <strong>de</strong><br />
susceptibilidad específica igual a 16,44 10 –6 a 20 o C, Mx y Mo son las masas <strong>de</strong><br />
sustancias contenidas en los tubos <strong>de</strong> sustancia problema y patrón,<br />
respectivamente, conocidas por haber sido pesadas <strong>de</strong> antemano.<br />
La susceptibilidad específica multiplicada por el peso molecular <strong>de</strong> la sustancia<br />
es igual a la susceptibilidad molar (χM), que pue<strong>de</strong> relacionarse directamente<br />
con el momento magnético efectivo <strong>de</strong> la sustancia a través <strong>de</strong> la relación:<br />
μef = 2.84 (χM . T) 1/2
51<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
De aquí pue<strong>de</strong> obtenerse el número <strong>de</strong> electrones <strong>de</strong>sapareados <strong>de</strong> la misma,<br />
utilizando expresiones sencillas que figuran en los libros <strong>de</strong> texto (Cotton y<br />
Wilkinson).<br />
Se medirán las susceptibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> sustancias como: sulfato <strong>de</strong> cobre<br />
pentahidratado, alumbre <strong>de</strong> cromo, hexacianocromato <strong>de</strong> potasio, sal <strong>de</strong> Mohr<br />
(sulfato <strong>de</strong> Fe (II) y amonio), hexacianoferratos (II) y (III) <strong>de</strong> potasio y otras.<br />
Reacciones involucradas y comentarios pertinentes al TP<br />
I Reacción entre una solución <strong>de</strong> iones Fe(III) y distintos haluros<br />
A) Frente al IK:<br />
El ión I - es el halogenuro que presenta mayor ten<strong>de</strong>ncia oxidarse por lo que en<br />
presencia <strong>de</strong> Fe 3+ se oxidará para formar el halógeno correspondiente (I2):<br />
2 Fe(NO3)3 + 2 IK → 2 Fe(NO3)2 + 2 KNO3 + I2<br />
La presencia <strong>de</strong> I2 se <strong>de</strong>tecta por el agregado <strong>de</strong>l solvente orgánico<br />
(cloroformo) en don<strong>de</strong> el I2 es muy soluble dando coloración característica en<br />
dicho solvente.<br />
B) Frente a Cl -<br />
Fe(NO3)3 + 4 KCl + 2 H2O → [Fe(H2O)2Cl4] - + 3 KNO3 + K +<br />
El complejo obtenido es color amarillo. En este caso no ocurre una reacción<br />
redox ya que los potenciales <strong>de</strong> reducción no lo permiten, pero lo que si ocurre<br />
es la formación <strong>de</strong> un complejo que presenta transferencia <strong>de</strong> carga <strong>de</strong>bido a<br />
que en él coexisten un ión que pue<strong>de</strong> reducirse, Fe 3+ y otro capaz <strong>de</strong> oxidarse,<br />
Cl - .
C) Frente a F -<br />
52<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
Fe(NO3)3 + 6 NH4F → [FeF6] 3- + 3 NH4NO3 + 3 NH4 +<br />
El complejo obtenido es incoloro. En este caso tampoco ocurre una reacción<br />
redox ya que el ion F - presenta una ten<strong>de</strong>ncia aún menor oxidarse que el Cl - . Al<br />
igual que en el caso anterior se forma un ion complejo que presenta<br />
transferencia <strong>de</strong> carga <strong>de</strong>bido a que en él coexisten un ión que se pue<strong>de</strong><br />
reducir Fe 3+ y un ión que presenta una ten<strong>de</strong>ncia oxidarse (F - ), aunque esta<br />
ten<strong>de</strong>ncia es mucho menor que en el caso <strong>de</strong>l Cl - motivo por el cual la banda<br />
<strong>de</strong> absorción <strong>de</strong>l [FeF6] 3- se corre a menores longitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> onda cayendo en el<br />
UV (<strong>de</strong> allí que sea incoloro).<br />
II Transferencia <strong>de</strong> carga inducida y reversible<br />
Formación <strong>de</strong>l complejo monoticianato pentaacuohierro (III):<br />
Fe(NO3)3 + SCN - + 5 H2O → [Fe(H2O)5SCN] 2+ + 3 NO3 -<br />
Anaranjado<br />
La absortividad molar elevada <strong>de</strong> este compuesto se explica <strong>de</strong>bido a la que<br />
presenta transferencia <strong>de</strong> carga y por lo tanto el tránsito electrónico no se<br />
encuentra prohibido como en los otros tipos <strong>de</strong> complejos.<br />
III Transferencia <strong>de</strong> carga en tetraoxoaniones<br />
La banda <strong>de</strong> absorción <strong>de</strong> algunos tetraoxoaniones sufre un corrimiento hacia<br />
mayores longitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> onda a medida que aumenta el estado <strong>de</strong> oxidación <strong>de</strong>l<br />
metal central ya que se necesita menor cantidad <strong>de</strong> energía para que se<br />
produzca la transferencia <strong>de</strong> carga (ΔE = h . c / λ) .<br />
ΔE (diferencia <strong>de</strong> energía para realizar la trasferencia <strong>de</strong> carga):<br />
MnO 4-<br />
< CrO4 2- < VO4 3-<br />
λ (longitud <strong>de</strong> onda <strong>de</strong>l máximo <strong>de</strong> absorción <strong>de</strong>l anión):<br />
MnO 4-<br />
> CrO4 2- > VO4 3-<br />
Violeta amarillo incoloro
Balanza <strong>de</strong> Gouy - Estimación <strong>de</strong>l Nro. <strong>de</strong> Electrones <strong>de</strong>sapareados en un complejo <strong>de</strong> transición d<br />
Complejo <strong>de</strong><br />
Coordinación<br />
sust.-Conf.<br />
Electrónica<br />
Gouy<br />
mx<br />
Masa<br />
Sustancia<br />
Mx<br />
chix<br />
específico<br />
Masa<br />
Molar<br />
Mw<br />
53<br />
Chix<br />
molar<br />
mom.<br />
Magn.<br />
mu_eff<br />
S1<br />
-b+(b2-<br />
4ac)/2a<br />
Cátedra <strong>de</strong> Química Inorgánica<br />
S2<br />
-<br />
e <strong>de</strong>sap<br />
calculado<br />
CuSO 4 .5H 2O #1 d9 249.50 1<br />
K Cr(SO 4) 2 .12H 2O #2 d3 500.00 2<br />
Fe(NH 4) 2(SO 4) 2 .6H 2O #3 d6 (a.s.) 500.23 3<br />
K 3 [Fe(CN) 6 ] #4 d5 (b.s.) 329.20 1<br />
- #5 - -<br />
K 4 [Fe(CN) 6 ] #6 d6 (b.s.) 368.30 0<br />
Fe(NH 4) 2 (SO4) 2 .6H 2O #7 d5 (a.s.) 482.20 5<br />
Hg [Co(SCN) 4] (patrón) #8 d7 (tet.) 492.00 3<br />
MnSO 4 .5H 2O #9 d5 (a.s) 241.10 5<br />
Fórmulas<br />
m0 0 pesar (generador en 8) e <strong>de</strong>sap S mu<br />
chi0 1.64E-05 patrón 1 0.5 1.73 chix=(mx*Mo*chio)/(mo*Mx)<br />
M0 2.4762 patrón 2 1 2.83<br />
temp (K) 298 medir T 3 1.5 3.87 Chix(molar)=chix*Mw<br />
4 2 4.90<br />
5 2.5 5.92 mu_eff=2.83*(Chix*T)^0.5<br />
6 3 6.93<br />
a=1 7 3.5 7.94 mu=2*(S*(S+1))^0.5<br />
b=1<br />
c=-(mu/2)^2 S1 y S2 <strong>de</strong> la cuadrática<br />
ax 2 + bx + c = 0 then x = ( -b +/-(b 2 - 4ac) ) / 2a e <strong>de</strong>sap=2*S<br />
e <strong>de</strong>sap<br />
teorico