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R 1-objetivos (1) 2-fundamento teórico (2) 3-cuestiones previas (3-4) 4-material y reactivos (4) 5-procedimiento experimental (5-8) 6-resultados (9) 7cuestiones adicionales (10) 8-comentario (10) 9-bibliografía (11)
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^ ^ Ol ácido sulfúrico puro es un líquido denso y aceitoso que se congela a los 10.4°C y empieza a hervir a los 290 °C descomponiéndose en SO3 (gas) y agua. Al entrar en contacto con el agua, se produce una reacción muy exotérmica, por este motivo, el ácido concentrado se debe añadir lentamente al agua en constante agitación, y no al revés. A A A
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La molécula del ácido sulfúrico tiene una disposición tetraédrica con los átomos de oxígeno alrededor del átomo central del azufre tal y como se indica en la figura 1. Ol líquido puro tiene una conductividad eléctrica apreciable como resultado de reacciones de autoionización ycuando se alcanza una descomposición del 98.3 % y una temperatura de 338°C ,la composición permanece invariable, dando lugar al ácido sulfúrico concentrado (18 M), que es extremadamente corrosivo y debe ser tratado con precaución.
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Por lo regular vemos al ácido sulfúrico como un ácido solamente, pero en realidad puede reaccionar de cinco maneras distintas: -
Ol ácido sulfúrico diluido casi siempre se usa como ácido. Os un ácido fuerte, diprótico, que forma dos iones, el ión hidrogenosulfato y el ión sulfato. -
Ol ácido concentrado elimina los elementos del agua de varios compuestos. Por ejemplo, el azúcar se convierte en carbono y agua.
Aunque e! ácido sulfúrico no es tan fuertemente oxidante como el ácido nítrico, si está caliente y concentrado funcionará como agente oxidante. -
Ol ácido concentrado se usa en química orgánica para sustituir un átomo de hidrógeno por el grupo ácido sulfónico. -
Un ácido de Br0nsted-Lowry sólo puede actuar como base si se añade a un donador de protones más fuerte. Ol ácido sulfúrico es un ácido muy fuerte; por ello, sólo ácidos extremadamente fuertes como el ácido fluorosulfónico pueden hacer que se comporte como base. Ol ácido sulfúrico es una de las sustancias químicas más importantes producidas a escala industrial. Alrededor del 80% de él se usa para eliminar impurezas del petróleo, limpiar hierro y acero, como electrolito en baterías de plomo ácido y en la fabricación de muchas otras sustancias químicas en grandes volúmenes, como los ácidos clorhídrico y nítrico. También se utiliza en la fabricación de fertilizantes, cuero, hojalata, pigmentos, detergentes, explosivos etc. Ol principal método para su fabricación es el proceso de contacto, el cual utilizaremos en nuestra experiencia.
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Una vez terminado el paso anterior se procederá a introducir el cloruro de calcio en el tubo desecador, por tanto se pondrá lana de vidrio al principio, se incrustará el reactivo sólido (las piedras cuanto más grandes mejor) y por último se colocará otro trozo de lana. Por otra parte se unen los dos frascos entre sí, para ello se conectará el primer frasco (de seguridad) mediante una goma a otro frasco con 75 mL de NaOH 1M.Ostos podemos aunarlos directamente a la bomba Venturi. Ol primer frasco se denomina de seguridad porque lo utilizaremos como una Ơtrampaơ, ya que en el caso de que se produjera sobrepresión en el segundo frasco, el líquido pasaría al primero, evitando así que entre en el tubo reactor. Montamos por último la navecilla que contendrá el azufre en polvo sobre un trípode con un mechero Bunsen debajo para que se produzca la combustión. Seguiremos el montaje especificado en la figura 4 y pesaremos aproximadamente 2 gramos de azufre (2.01), también hemos de anotar el peso de la navecilla ya que después se determinará la cantidad de compuesto que se ha quemado 22.76 g.
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c [inalmente se unirán todos los montajes anteriores en uno, igual que en la figura 2. Se introduce el tubo reactor en el horno eléctrico y se ajusta la temperatura a 470 °C, mediante un tubo de goma se conecta a los frascos 1 y 2 y por otra parte se conecta al tubo desecante. Oste último va unido a la vez mediante otro tubo de goma al embudo invertido colocado sobre la navecilla que contiene el azufre. Una vez se alcance la temperatura indicada, se pone en funcionamiento la trompa de agua para establecer una corriente de aire en el sistema y comprobar que no hay ninguna fuga y se enciende el mechero para calentar el azufre. Cuando el azufre se funde, se prende el líquido observando una llama de color azul, y si se apagase la llama se debe volver a encender. Los gases que se desprenden son recogidos mediante el embudo y pasan por todo el sistema montado hasta llegar al último frasco, el cual una vez terminada la combustión se desconectará del montaje para proceder a la realización de los ensayos. Osta parte de la práctica se debe realizar en la campana extractora de gases por si se produjese alguna fuga.
:-C2<.9)<=. :' H2SO4 : 1-Determinación del contenido de +$% *& 5 '
%45 ' , ( 0) A2 , "* Introducimos el triyoduro 0.05 M en la bureta de 50 mL y se enrasa a cero. A la disolución acidificada se le adiciona almidón ya que será nuestro indicador. KI3
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SO JË H J O Almidón
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Ol volumen utilizado es de 35.6 mL. Teniendo en cuenta la reacción 5 se puede predecir que al realizar la valoración, el sulfito presente se oxidara a sulfato y el yodo que con el almidón presenta una coloración azul, se reduce a yoduro pasando ahora la disolución a incolora. Cuando este cambio de color suceda se habrá alcanzado el punto final i los moles de sulfito se relacionan con el volumen de triyoduro por:
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c 2- determinación del número de moles de azufre mediante valoración ácido-base: Se introducen 10 ml de la disolución que contiene sulfito y sulfato en un Orlenmeyer de 250 mL y se añaden unas gotas de fenolftaleína, se va a utilizar la valoración ácido base entre el ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio de forma que se determinarán el número total de moles de sulfito más sulfato .Para ello se introduce en la disolución hidróxido de sodio en exceso y se enrasa una bureta de 25 mL con una disolución de HCl 0.5 M. se valora la disolución con el ácido y cuando esta se vuelva incolora la reacción habrá llegado a su fin, el volumen utilizado es de 10,65 mL. La reacción que se produce es:
NaOH HCl
NaCl H J O
On esta se lleva a cabo la neutralización del ácido, pero nos interesa ya que el número de moles que no han reaccionado con el ácido es igual al número de moles de sulfato y sulfito.
SOË J NaOH SOJ NaOH
J NaSO H J O Na J SO
OTROS ONSAYOS @ se introduce en un tubo de ensayo un cristal de sulfato de cobre (II) pentahidratado de color azul y se le añade a continuación ácido sulfúrico concentrado, se calienta la mezcla lentamente y se observa que el color azul cambia a blanco debido a que las sales cúpricas son de color azul hidratado y blanco deshidratadas. La reacción que se lleva a cabo es:
CuSO H J O
CuSO H J O
On esta el ácido sulfúrico actúa como desecante. se coloca un gramo de azúcar ( C@J H JJ O@@ ) en un tubo de ensayo y se añade ácido sulfúrico anotando los cambios que se producen en el azúcar. Se observa en ennegrecimiento del azúcar y la reacción que se lleva a cabo es:
C@J H JJ O@@ H J SO
@JC @@H J O H J SO
a- se introduce un cristal de yoduro potásico en un tubo de ensayo y se adicionan dos gotas de ácido sulfúrico concentrado, se toma nota de los cambios observados y si no se produjera ningún cambio se calienta suavemente la mezcla. A continuación se añaden unas gotas de tolueno y se anotan los cambios producidos. Lo que se observa es que el KI inicialmente blanco toma un color violeta ya que el
H J SO
J ®I J H J SO
® J SO SOJ I J J H J O c
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Si ahora se añade el tolueno, es decir una fase orgánica, lo que se produce es la disolución de yodo obteniendo así un color púrpura que nos indica que la reacción se ha producido y hemos obtenido yodo.
^ ^ @ -peso de la navecilla vacía: 20.75 g -peso de la navecilla llena: 22.76 g -peso después de la combustión: 22.03 g
+! # 1$% +$% Ol azufre que se ha quemado es 0.73 g: 0.73*(1/32)=0.0228mol +$%
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a -mmol HCl =mmol NaOH en 10 mL =10.65 mL*0.5(mol/L)=5.33 mmol -en 75 mL, mmol NaOH sin reaccionar = 7.5*5.33mmol =39.94 mmol Mmol NaOH que reaccionan =75*1-39.94=35.06 mmol
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^ ^ De los resultados obtenidos, se puede afirmar que en la disolución de ácido sulfúrico existen también los sulfitos y los sulfatos disociados en sus iones y que la cantidad de sulfitos es menor que la de sulfatos. Con lo que respecta a las reacciones de los ensayos se puede deducir que efectivamente el ácido es un buen deshidratante (en el caso del azúcar y el sulfato de cobre) y un buen oxidante, ya que también oxida el azúcar y el yoduro potásico. On estas últimas se podría estudiar también la reactividad del sulfúrico como base tal y como se indica en el apartado de fundamentos teóricos.
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c La práctica aporta gran cantidad de información sobre el ácido sulfúrico, sus características y el método de obtención de este de la forma más usual y productiva a nivel de laboratorio.
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