SINTESIS DE PEROXIDO DE BARIO Christiam Saldarriaga Agamez1, Dayan ocampo2. Universidad Santiago de Cali, Facultad de Ciencias Básicas, Programa de Química.
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[email protected] (06 de Octubre de 2016) I.
RESUMEN
En este informe se presenta la síntesis de peróxido de bario a partir del carbonato de bario, este es uno de los métodos más utilizados para la obtención de un peróxido de un metal es la reacción del óxido correspondiente con peróxido de hidrógeno en un disolvente apropiado. En el desarrollo de la práctica se obtuvo un rendimiento del 23.22% PALABRAS CLAVES: Síntesis, Peróxido, disolvente. II. INTRODUCCIÓN Los peróxidos son sustancias que presentan un enlace oxígeno-oxígeno y que contienen el oxígeno en estado de oxidación= −1. Generalmente se comportan como sustancias oxidantes. En contacto con material combustible pueden provocar incendios o incluso explosiones. Sin embargo, frente a oxidantes fuertes como el permanganato, pueden actuar como reductor oxidándose a oxígeno elemental. Es importante puntualizar que el peróxido tiene carga. En pocas palabras, son óxidos que presentan mayor cantidad de oxígeno que un óxido normal y en su estructura manifiestan un enlace covalente sencillo apolar entre oxígeno y oxígeno.1 El peróxido más conocido y principal compuesto de partida en la síntesis de otros peróxidos es el peróxido de hidrógeno (H2O2). Hoy en día se suele obtener por auto oxidación de naftohidroquinona. Antiguamente se utilizaba la formación de peróxido de bario o la hidrólisis de persulfatos que a su vez se generaban por electrólisis de sulfatos en disolución acuosa con altas densidades de corriente por superficie del electrodo. Los peróxidos son sustancias que presentan un enlace oxígeno-oxígeno y que contienen el oxígeno en estado de oxidación= −1.,- O-O-, es decir, derivados del peróxido de hidrógeno, H2O2. Un rasgo característico de la estructura química es la presencia de dos moléculas de oxígeno peróxidos interconectados por enlace covalente sencillo (compuesto peróxido). Esta estructura es inestable. Los peróxidos se descomponen fácilmente en radicales libres altamente reactivos. Ion cargado negativamente sirve como un iniciador de peróxido, muchas reacciones químicas. Esta reactividad es la clave 1
para el uso generalizado de algunos peróxidos en la industria y también a los peligros que representan para las personas y el medio ambiente. El peróxido de bario se utiliza para el blanqueo de seda, fibra de la planta y la paja, así como - a gran escala - para la producción de peróxido de hidrógeno. Se utiliza para preparar percarbonato de bario, de blanqueo para vidrio de plomo y, además, como un desinfectante. Utilizado en chispa aluminothermy bolas consisten en una mezcla de polvo de peróxido de magnesio y bario. También se utiliza para obtener laboratorio peróxido de hidrógeno; como una fuente de puro O 2 ; componente de composiciones pirotécnicas; blanqueador de papel de seda. Generalmente se comportan como sustancias oxidantes. En contacto con material combustible pueden provocar incendios o incluso explosiones. Sin embargo, frente a oxidantes fuertes como el permanganato, pueden actuar como reductor oxidándose a oxígeno elemental. Es importante puntualizar que el peróxido tiene carga.2 En pocas palabras, son óxidos que presentan mayor cantidad de oxígeno que un óxido normal y en su estructura manifiestan un enlace covalente sencillo apolar entre oxígeno y oxígeno. El peróxido más conocido y principal compuesto de partida en la síntesis de otros peróxidos es el peróxido de hidrógeno (H2O2). Hoy en día se suele obtener por auto oxidación de naftohidroquinona. Antiguamente se utilizaba la formación de peróxido de bario o la hidrólisis de persulfatos que a su vez se generaban por electrólisis de sulfatos en disolución acuosa con altas densidades de corriente por superficie del electrodo. III.
MATERIALES Y EQUIPOS5
Los reactivos usados durante la práctica fueron carbonato de bario, peróxido de hidrogeno al 30%, ácido clorhídrico, amoniaco concentrado, hierro en polvo ácido sulfúrico 4M. Los equipos usados durante la práctica fueron, Pipeta graduada de 5 mL, propipeta gotero, mechero, placa de calentamiento, vidrio reloj, espátula, baño de agua hielo, embudo cónico.
IV.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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Se mezcló 5 ml de agua destilada con 3.0 ml de ácido clorhídrico concentrado, se tubo cuidado al agregar el ácido al agua, luego se adiciono 0.9001 de carbonato de bario cuando la solución estaba en ebullición, se mantuvo el volumen de la disolución por encima de los 10ml, cuando seso la efervescencia generada por la reacción se filtró la solución en caliente con un embudo cónico. En otro vaso de precipitado se mezcló 2.5ml de amoniaco concentrado con 5ml de agua destilada y se añadió 10ml de peróxido de hidrogeno al 30%, se enfrió la solución resultante en un baño de agua hielo, y se dejó reposar durante 30 minutos. Se filtro el precipitado al vacío, el cual se lavó con pequeñas cantidades de agua fría y luego con acetona, se secaron los cristales a temperatura ambiente y se pesó el producto, y finalmente se realizó la prueba analítica utilizando 0.3 gramos de peróxido de bario en 10ml de ácido sulfúrico 4M en un vaso de 50 ml, luego se enfrió en un baño de agua hielo y se filtró y al filtrado se le agrego una pizca de hierro en polvo y se observó la reacción.
V. RESULTADOS A continuación se muestran los resultados experimentales obtenidos en base a la síntesis de peróxido de bario. Tabla 1 resultados experimentales de la síntesis Compuesto
Masa (g)
Carbonato De Bario Peróxido De Bario
0.9001 0.4016
A continuación se muestran las reacciones químicas que intervienen síntesis del Peróxido de Bario, así como también en la determinación del rendimiento del producto obtenido. En la preparación de la solución B, se emplearon 2,5 mL de amoniaco, 5 mL de agua destilada + 10 mL de peróxido de hidrogeno como se muestra a continuación: ��3 + �2�2→���3 + �2� La solución A fue preparada partiendo de Carbonato de bario el cual fue solubilizado usando una solución de HCL. Posteriormente se hace reacción con la solución A. 3
�(��)3 + ���3→ Ba(��3)2 + H��3 La solución resultante C, se deja en baño de hielo para favorecer la degradación de nitrato de bario a oxido de bario Ba(��3)2→���+2��2+ 12�2 2 ���+�2 →2 ���2 Para determinar el rendimiento del Peróxido de bario sintetizado, se toma como punto de partida que estos se sintetizan a partir de una solución, concentrada de ácido clorhídrico a fin de garantiza el máximo rendimiento posible. Por tanto utilizado los datos de la tabla 1 y la relación estequiometria, se tiene que:
3∗1mol de Ba(CO )3 ∗2mol de BaO 2 169,33 g Ba(CO)3 ∗197,34 g de BaO 2 1 mol de Ba(CO) 3 0.4001 g de Ba(CO ) 1 mol BaO 2
=0.9327 g de
BaO 2
Y utilizando la Ec 1, y el valor experimental de la masa del ácido bórico sintetizado se tiene: rendimiento=
rend=
masa exp .(sal de Mohr ) ∗100 masaTeo .(sal de Mohr)
(1)
0.9327 g de BaO 2 ∗100 0.4016 g de BaO 2 = 23.22 rendimeinto
VI.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Los metales de éste grupo (alcalinotérreos), excepto el Be, son solubles en amoniaco líquido y disoluciones concentradas de éste para dar soluciones azules similares a las de los metales alcalinos, pero difieren de ellos en cuanto a que es 4
posible aislar aminas metálicas moderadamente estables ( Ca (NH3)6) ). Además, los peróxidos de este tipo (iónicos) dan H2O2 con agua o ácidos diluidos, y se intenta que el peróxido de Bario que se obtenga sea de la mayor pureza posible. HCl + BaCO3 + H2O BaCl2.2H2O+ CO2 + H2O BaCl2 + CO2 +H2O calor BaCl2 + H2O H2O2 + BaCl2 BaO2(s) + H2 (g) + Cl2(g) La adición de acido sulfúrico al peróxido de barrio genera peróxido de hidrogeno, el cual posteriormente reacciona con el hierro. Esto se conoce como la reacción de Fenton La reacción de Fenton (llamada así por su descubridor en 1894, H.J.H. Fenton)1 es un proceso de oxidación avanzada en el cual se producen radicales altamente reactivos del hidroxilo (OH·). Esto se hace en condiciones de ambiente ácido y con presión y temperatura de ambiente, usando peróxido de hidrógeno (H2O2) que esta catalizado con metales de transición, generalmente hierro. La reacción se aplica para el tratamiento efectivo de aguas residuales. Hay diferentes funcionamientos, entre ellos el Fenton convencional o ‘dark’ Fenton y el PhotoFenton en cual se aplica una fase con radiación ultravioleta. 3 Si no se utilizaría ácido clorhídrico entonces no formamos el cloruro de bario (BaCl2), paro la reacción seria: BaCO3 + H2O Ba(OH)2 + CO2 La reacción del carbonato de bario más el agua nos da el hidróxido de bario más el dióxido de carbono BaO2 + H2SO4 → H2O2 + BaSO4 Si no se utilizaría ácido clorhídrico entonces no formamos el cloruro de bario (BaCl2), paro la reacción seria: BaCO3 + H2O Ba(OH)2 + CO2 La reacción del carbonato de bario más el agua nos da el hidróxido de bario más el dióxido de carbono.4 VII.
CONCLUSIONES
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La síntesis de peróxido de bario a partir de carbonato de bario es un método eficaz, puesto que el producto generado es de alto rendimiento., sin embargo no se logró un gran rendimiento. El Peróxido de bario es un compuesto muy poco soluble a bajas temperaturas lo que facilita su obtención en síntesis, puede que durante la obtención de los cristales no se mantuvo caliente y por este motivo no se pudo tener un mayor rendimiento.
REFERENCIAS
1. Brown, T. L. (2009). QUIMICA, la ciencia central. En T. L. Brown. Mexico: PEARSON EDUCACION. 2.
Clavijo. Diaz, A. (2002). Fundamentos de Quimica Analitica. Equilibrio ionico y analisis quimico. Bogota: Universidad Nacional de Colombia.
3. Douglas, A. S. (1986). Intruduccion a la qumica analitica. Reverte S.A. 4. Robinson., G. H. (1990). QUIMICA, volumen 2. Barcelona: REVERTE S.A. 5. Castro, S. (s.f.). Guias de laboratoria de quimica inirganica I. Cali: Editorial USC.
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