PROPIEDADES PERIODICAS
CUARTO LABORATORIO DE QUMICA IIUNI FIGMM
SALES POCOS SOLUBLESSEPARACION SELECTIVA- IDENTIFICACION DE
CATIONESI. OBJETIVOS: Aplicar los criterios de solubilidad, para la
separacin selectiva de sales solubles que precipitan bajo accin de
un reactivo comn. Identificar cationes en sustancias naturales e
industriales.II. FUNDAMENTO TERICO:SALES POCO SOLUBLES
Cuando aadimos cantidades sucesivas de slido a una cantidad
determinada de disolvente, se alcanza un punto en el que ya no se
disuelve ms slido. En este momento decimos que el disolvente est
saturado de soluto. Por lo tanto una solucin est saturada cuando el
soluto disuelto est en equilibrio con el slido sin disolver.
Definimos la solubilidad como la cantidad de soluto presente en
una cantidad dada de
disolvente, cuando la solucin est saturada; y se expresa en
unidades de concentracin (gramos/litros). Se denominan poco soluble
a las sales disueltas de concentracin menor a 0,01 M.
Consideremos la reaccin de una sal, como cloruro de plata, con
agua para dar una solucin saturada:
AgCl (s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
la constante de equilibrio en funcin de las concentraciones
es:
Kc =[AgCl]
[Ag+ ] [Cl- ]
como se trata de un sistema heterogneo, la [AgCl] permanece
constante por lo tanto
[ClAg] Kc = [Ag+] [Cl-]
Este producto de concentraciones inicas se llama producto de
solubilidad y la constante, constante del producto de solubilidad,
que se simboliza Kps, la cual depende exclusivamente de la
temperatura Kps = f(T). Es un nmero adimensional.
Kps = [Ag+] [Cl-]
la constante del producto de solubilidad representa el valor
mximo que puede tener el producto de las concentraciones inicas a
una temperatura dada.
En forma general para una sustancia que se disocia: AmBn = m An-
+ n Bm+
Kps = [An-]m [Bm+]n
Es decir que para que una sustancia precipite es necesario que
el producto de las concentraciones de los iones formados en su
disociacin inica, elevada a sus respectivos coeficientes, sea mayor
que su producto de solubilidad. Esta expresin es vlida para sales
poco solubles en solucin acuosa pura.
Se destaca la relacin directa de Kps, con la concentracin de los
iones en la solucin, por lo tanto se vincula con la solubilidad.
Para nuestro ejemplo a 25C.
Kps = [Ag+] [Cl-] = 2 x 10-10 (1)
El Kps permite calcular la solubilidad de una sal.
Como los iones Cl- y Ag+ no reaccionan con el agua, la
concentracin de estos iones dependen solamente de la solubilidad de
la sal. Por lo tanto
[Ag+] = [Cl-] = SAgCl
Reemplazando queda:
Kps = SAgCl . SAgCl = 2 x 10-10
(SAgCl )2= 2 x 10-10
SAgCl = = 1,41 . 10-5 moles/lt; a 25C
En forma general SAB = (Kps/mm nn )1/(m+n)El conocimiento de los
valores de Kps de las sales, permite implementar una tcnica de
separacin selectiva de iones; por ejemplo se puede separar los
iones cloruro de los iones cromato mediante el agregado de iones
plata debido a que AgCl necesita menor cantidad de iones plata que
Ag2CrO4 para cumplir con sus respectivos Kps. Tambin es aplicable
el principio de Le Chatelier-Braun; por ejemplo agregando un in
comn Cl- disminuye la solubilidad de AgCl.
III. PARTE EXPERIMENTAL:EXPERIMENTO N 01
Catin Ag+1. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS:
Solucin de Nitrato de plata (AgNO3) al 0.1M. Dos tubos de
ensayo. Solucin de HCl a 1M. Papel filtro. Un mechero. Un vaso
precipitado. Un trpode. Una Bagueta. Solucin de Hidrxido de amonio
(NH4OH) al 1M. Solucin de HNO3 al 1M.2. PROCEDIMIETO EXPERIMENTAL:
En tubos marcados como A y B, aadir 3 gotas de AgNO3 0.1M en cada
tubo, y luego aadir de 1 a 2 gotas de HCl 1M. Calentar en bao mara
durante 5 segundos, luego del cual coloque sobre la gradilla para
enfriar, reposar y decantar.
Eliminar la solucin lquida, inclinando cuidadosamente el tubo y
la parte que queda absorber con el papel de filtro.
Lavar con 3 gotas de agua, y deseche el agua del lavado.
El tubo marcado con A adicionar 12 gotas de agua y calentar por
3 a 5 minutos en bao maria (agua en ebullicin); tratando de
disgregar el precipitado con la ayuda de la bagueta. Observar si
hay disolucin.
Al tubo marcado con B agregar 3 gotas de NH4OH 1M y agitar.
Neutralizar la basicidad de la muestra anterior (tubo B) con
HNO3 1M. 3. DATOS Y OBSERVACIONES DEL EXPERIMENTO:
A los dos tubos que contienen AgNO3 en solucin se le agrega HCl,
no hay reaccin. Luego del bao maria se observa la formacin de un
precipitado blanco. Al tubo A le aadimos 12 gotas de agua y
calentamos en bao maria durante 5 minutos, observamos que no
presenta solubilidad.4. CLCULOS Y RESULTADOS:Primer tubo de ensayo
A:
AgNO3 + HCl AgCl2 + HNO3Segundo tubo de ensayo B:
AgNO3 + HCl AgCl + HNO3 + NH4OH
Ag(NH3)2Cl +2H2O(Soluble, precipitado blanco, no contamina
ambiente)5. GRFICAS, TABLAS O DIBUJOS: 6. CONCLUSIONES: Se determin
que al AgCl disuelto en H20 no es soluble. Verificamos que el AgCl
disuelto en NH4OH si es soluble y que al agregar HNO3 con el fin de
no contaminar el medio ambiente neutralizamos la muestra, y se
forma un precipitado de color blanco.EXPERIMENTO N 02
Catin Hg2+1. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS: Solucin de Nitrato
de mercurio (Hg2(NO3)2) al 0.1M. Dos tubos de ensayo. Solucin de
HCl a 1M. Papel filtro. Un mechero. Un vaso precipitado. Un trpode.
Una bagueta. Solucin de Hidrxido de amonio (NH4OH) al 1M. Solucin
de HNO3 al 1M.2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: En tubos marcados como
A y B, aadir 3 gotas de AgNO3 0.1M en cada tubo, y luego aadir de 1
a 2 gotas de HCl 1M.
Calentar en bao mara durante 5 segundos, luego del cual coloque
sobre la gradilla para enfriar, reposar y decantar.
Eliminar la solucin lquida, inclinando cuidadosamente el tubo y
la parte que queda absorber con el papel de filtro.
Lavar con 3 gotas de agua, y deseche el agua del lavado.
El tubo marcado con A adicionar 12 gotas de agua y calentar por
3 a 5 minutos en bao maria (agua en ebullicin); tratando de
disgregar el precipitado con la ayuda de la bagueta. Observar si
hay disolucin.
Al tubo marcado con B agregar 3 gotas de NH4OH 1M y agitar.
La muestra obtenida en el tubo marcado con A depositar en una
moneda limpia por 3 minutos; si es necesario agregar una gota de
cido ntrico enjuagar y secar con el papel filtro.3. DATOS Y
OBSERVACIONES DEL EXPERIMENTO:
Al igual que el experimento N1, luego de aadir HCl a los tubos
que contenan Hg22+ y calentar en bao maria, vemos un precipitado
blanco. Luego de aadir gotas de agua y calentar, se ve que es
parcialmente soluble.
Despus de dejar sobre una moneda vemos que esta adquiere una
coloracin blanca.4. CLCULOS Y RESULTADOS:
Hg2(NO3)2 + HCl Hg2Cl2 + 2HNO3 + H2O
Hg2(NO3)2 + HCl HgCl2 + HNO3 + NH4OH +Hg(NH3)2Cl + H2O
Hg2(NO3) + HCl HgCl + HNO35. GRFICAS, TABLAS O DIBUJOS: Mercurio
hidrxido de amonio
Solucin de HCl
6. CONCLUSIONES:
Concluimos que el Hg2Cl2 disuelta en H20 se disuelve totalmente,
lo cual es soluble, y adicionando el cido ntrico (HNO3) y
posteriormente a una moneda esta queda brillante en sus superficie
de contacto. Se determin que el Hg2Cl2 disuelta en un NH4OH se
encuentra parcialmente soluble.EXPERIMENTO N 03Catin Pb2+1.
MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS: Solucin de Nitrato de plomo
(Pb(NO3)2) al 0.1M. Dos tubos de ensayo. Solucin de HCl a 1M. Papel
filtro. Un mechero. Un vaso precipitado. Un trpode. Una Bagueta.
Solucin de Hidrxido de amonio (NH4OH) al 1M. Solucin de Cromato de
potasio K2Cr207.2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: En tubos marcados
como A y B, aadir 3 gotas de AgNO3 0.1M en cada tubo, y luego aadir
de 1 a 2 gotas de HCl 1M.
Calentar en bao mara durante 5 segundos, luego del cual coloque
sobre la gradilla para enfriar, reposar y decantar.
Eliminar la solucin lquida, inclinando cuidadosamente el tubo y
la parte que queda absorber con el papel de filtro.
Lavar con 3 gotas de agua, y deseche el agua del lavado.
El tubo marcado con A adicionar 12 gotas de agua y calentar por
3 a 5 minutos en bao maria (agua en ebullicin); tratando de
disgregar el precipitado con la ayuda de la bagueta. Observar si
hay disolucin.
Al tubo marcado con B agregar 3 gotas de NH4OH 1M y agitar.
La muestra obtenida en el tubo A en el paso 5 aadir una gota de
cromato de potasio K2Cr2O7Neutralizar la basicidad de la muestra
anterior (tubo B) con HNO3 1M.
3. DATOS Y OBSERVACIONES DEL EXPERIMENTO:
El Pb(NO3)2 despus de reaccionar es PbCl2, que despus de agregar
12 gotas de agua se observan los residuos en el tubo, no es
soluble.
El cloruro de plomo despus de reaccionar con el hidrxido de
amonio, se observa una reaccin total que disuelve toda la muestra,
es soluble.4. CLCULOS Y RESULTADOS:
5. GRFICAS, TABLAS O DIBUJOS:
6. CONCLUSIONES:
Se concluy que el PbCl2 disuelto en H20 no es soluble.
Determinamos que el PbCl2 disuelto en NH4OH se separa en minimas
partes, por lo tanto se concluye que es soluble; y luego al
reaccionar con el cromato de potasio (K2Cr2O7) se forma un
precipitado amarillo.IV. CONCLUSIONES GENERALES DEL INFORMEV.
APLICACIONES A LA ESPECIALIDADEste laboratorio nos permitir conocer
las solubilidades de los minerales que constantemente como gelogos
estaremos en contacto.
La Solubilidad de los minerales es una medida de una determinada
sustancia para disolverse en otra. No todos los minerales se
disuelven en la misma sustancia.
A continuacin les pongo las distintas clases de minerales y en
la sustancia que se disuelven o le afectan. Metales Solubles en
cidos salvo los mas nobles como el oro que lo son solamente en el
agua regia.Sulfuros y Sulfosales Solubilidad dbil en cidos e
insolubles en agua
xidos Insolubles en agua y parcialmente solubles en los
cidos
Hidrxidos Los hidrxidos de amonio, potasio y sodio son solubles
en agua, y los de calcio son ligeramente solubles
Halogenuros Los cloruros son solubles en agua con la excepcin de
los de plomo y plata. Los fluoruros son solubles en cido e
insolubles en agua. Los yoduros y bromuros son insolubles tanto en
agua como en cido
Carbonatos Los carbonatos sencillos son insolubles en agua con
excepcin del de amonio, potasio y sodio. Los carbonatos complejos y
los minerales con radicales carbnicos son fcilmente solubles en
agua. Muchos de los carbonatos son fcilmente solubles en cido
Boratos Los boratos con agua estructural (o de cristalizacin)
son fcilmente solubles tanto en agua como en cidos. El resto son
insolubles en agua y la mayor parte tambin en el cido
Sulfatos Son solubles en agua y el cido excepto los de plomo,
calcio y bario. Se disocian fcilmente en agua si contienen agua en
su estructura cristalina
Fosfatos Insolubles en agua con la excepcin de aquellos de
potasio, magnesio y azzoto, solo ligeramente solubles en cido
Arseniatos Variables, algunos son solubles en agua y fcilmente
solubles en cidos
Vanadatos Son insolubles en agua y dbilmente atacables en
cido
Wolframatos Insolubles tanto en agua como en cidos
Molibdatos Insolubles en agua y dbilmente solubles en cidos
Nitratos Solubles tanto en agua como en cido
Silicatos Insolubles tanto en agua como en cido, salvo en cido
sulfrico (y fluorhdrico). Hay muchas excepciones, entre las cuales
estn las zeolitas por ejemplo.
VI. RECOMENDACIONES Usar siempre la indumentaria respectiva
durante el desarrollo del laboratorio. Tener precaucin de las
soluciones cidas.VII. CUESTIONARIO En cada bloque del diagrama
(propuesto para la muestra problema), escriba las reacciones que se
producen en el experimento.Primer catin Ag+ (muestra problema)
Agregando HCl y filtrando lquido sobrenadante.2Ag+ + 2HCl 2AgCl +
H2 Agregando H2O, calentndolo y filtrndolo.
AgCl Agregando HNO3 [NH4OH] y filtrar.
Complejo amoniacal de plata Ag[(NH2)2]ClAgCl + 2NH4OH
Ag[(NH2)2]Cl +2H2O + 2HNO3
AgCl + 2NH4(NO3)Segundo catin Pb2+ (muestra problema) Agregando
HCl y filtrando lquido sobrenadante.Pb2+ + 2HCl PbCl2 + H2
Agregando H2O, calentndolo y filtrndolo.
PbCl2 solubilizado en caliente. Agregando K2Cr2O7
PbCl2 + K2Cr2O7 2KCl(s) + PbCr2O7Tercer catin Hg2+ (muestra
problema) Agregando HCl y filtrando lquido sobrenadante.
2Hg2+ + 2HCl Hg2Cl2 + H2 Agregando H2O, calentndolo y
filtrndolo.
Hg2Cl2 Agregando HNO3 [NH4OH] y filtrndolo.Dimerizacin del Hg,
Hg complejo.
Hg2Cl2 + 2NH4OH Hg[(NH3)2]Cl + 2H2O + Hg+ + Cl-
(Parcialmente soluble)
Haga un grfico de la solubilidad del PbCl2 en funcin de la
temperatura. Para las soluciones acusas de PbCl2 en HCl, haga un
grfico en funcin de la concentracin de HCl. En exceso de HCl que
otro compuesto de plomo se forma?
Curva de solubilidad del AgCl y el PbCl2 en funcin de las
contraciones. Si adems de los cationes Ag+, Pb2+ en la mezcla se
encontrase el catin Cr3+ Precipitara por la adicin de suficiente
ion Cl-?Por supuesto que precipitara y formaran una sal.
Cr3+ + Cl- CrCl3 (cloruro de cromo) Adems del HCl que otro
reactivo puede usarse para precipitar estos iones?Otro reactivo
usado frecuentemente para precipitar los iones es el cido ntrico
que tiene como frmula qumica: HNO3. La concentracin del in Ag+ en
solucin saturada de Ag2Cr2O4 es 2,2x10-4 mol/litro Calcular el Kps
de Ag2Cr2O4? Si se tiene una muestra de 10.8 mg de una moneda de
plata de ley de835, luego de disolverla en cida, se precipita la
plata (Kps del AgCl =2.8x10-3)Cuntos miligramos de plata quedan sin
precipitar en 300 mililitros de solucin si la concentracin de HCl
en esta es 10-2 M? Al agregar HCl a una solucin se forma un
precipitado. Esto es insoluble tanto en solucin de NH3 como agua
caliente. Qu in o iones podran estar presentes en la solucin
original? y Qu in o iones podran estar ausentes de ellos?AgNO3 +
HCl : Ag+(ac) + Cl-(ac) AgCl(s) Si tanto una solucin de HCl como
una de cido sulfrico H2SO4 producen un precipitado sobre una
solucin determinada. Qu in o iones es casi seguro que estn
presentes y que in o iones pueden o no pueden estar presentes? En
funcin de valores de Kps (buscar en tablas), ordene de mayor a
menor la solubilidad del AgCl, Hg2Cl2, PbCl2.Como vemos en las
tablas dadas a continuacin de los distintos valores de Kps
ordenaremos en orden decreciente la solubilidad.
Kps AgCl = 1,8x10-10
Kps Hg2Cl2 = 1,1x10-18
Kps PbCl2 = 1,7x10-5Segn estos valores tenemos el siguiente
ordenamiento:
PbCl2 > AgCl > Hg2Cl2
VIII. BIBLIOGRAFIA
