Manual de quimica inorganica by ana cristina garcia cruz

QUIMICA INORGÁNICA Grado en Química 2º Curso

GRADO EN QUÍMICA POR LA UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA

PRÁCTICAS DE QUÍMICA INORGÁNICA

MANUAL DE LABORATORIO DE

QUÍMICA INORGÁNICA

Grado en Química – Universidad de Santiago de Compostela. Manual de laboratorio de Química Inorgánica

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INORGÁNICA

Grado en Química – Universidad de Santiago de Compostela. Manual de laboratorio de Química Inorgánica ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

ÍNDICE

NORMAS XERAIS DE SEGURIDADE NOS LABORATORIOS DE PRÁCTICAS (USC)

Normas para el Laboratorio.

Operaciones en el laboratorio.

GUIONES DE PRÁCTICAS DE QUÍMICA INORGÁNICA I

GUIONES DE PRÁCTICAS DE QUÍMICA INORGÁNICA II

GUIONES DE PRÁCTICAS DE QUÍMICA INORGÁNICA III

131

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http://www.usc.es/estaticos/servizos/sprl/normalumlab.pdf

Cando se traballa nun laboratorio existe o perigo potencial dun ACCIDENTE xa que se manexan substancias perigosas e ademais pódese cometer un erro na realización dun experimento. As medidas de seguridade nos laboratorios serven para protexer a saúde de todas aquelas persoas fronte aos riscos propios derivados da actividade, para evitar accidentes e contaminacións dentro e fóra do laboratorio. A actitude no laboratorio debe ser correcta, prevalecendo o bo xuízo e sentido común. Non se deben de gastar bromas, correr nin gritar.

MATERIAL PERSOAL OBRIGATORIO: en xeral, e para os laboratorios con risco químico, físico e/ou biolóxico é obrigatorio levar bata, lentes de seguridade e luvas. No caso de laboratorios onde non se manipulen axentes químicos ou biolóxicos, deberase ter en conta, antes de eliminar a esixencia do uso de luvas ou de lentes de seguridade, que a protección ocular ou da pel será necesaria sempre que se poidan producir proxeccións (p.e. traballo con vidro, po, labras, líquidos inocuos pero que puideran estar quentes ou a temperaturas crioxénicas). O traballo con láseres require do uso de lentes debidamente certificadas para un uso determinado.

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PARA INGRESAR NO LABORATORIO Normas xerais: - No laboratorio é obrigatorio utilizar sempre bata de manga longa. Manter en todo momento as batas abotoadas. - Calquera tipo de ferida (especialmente nas mans) débese levar cuberta, aínda que se utilicen luvas para o traballo. - Debe coñecerse o sinal de risco biolóxico, e as condicións especiais se as hai antes de entrar no laboratorio. En particular as mulleres embarazadas deben comunicarllo ao responsable das prácticas por se houbera algún risco para a súa saúde.

Normas específicas: A aplicación destas normas será aconsellada polo responsable das prácticas ou técnico de laboratorio nos casos en que se requira: - Evitarase o uso de lentes de contacto. Os usuarios de lentes de contacto non só non están protexidos contra proxeccións e bafos, senón que son máis vulnerables xa que a lente de contacto dificulta o lavado do ollo necesario tras unha proxección. - Levar o cabelo recollido. - Non levar pulseiras, colgantes, mangas anchas, bufandas, prendas soltas. Tampouco sandalias ou outro tipo de calzado que deixe o pé ao descuberto. - Non levar piercings (especialmente na lingua e nos beizos) debido a unha maior susceptibilidade a infeccións localizadas.

PARA PERMANECER NO LABORATORIO Equipos de protección individual: Dependerán do tipo de laboratorio no se que vaia a traballar. De entre o seguinte equipo o responsable de prácticas indicará cal é o axeitado: - Bata de laboratorio. - Luvas desbotables (cando o risco estea presente). - Protección de ollos (cando o risco estea presente). - Máscaras (cando o risco estea presente).

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Hábitos persoais: - Non se pode comer, beber, aplicar cosméticos e poñer ou quitar as lentes de contacto no laboratorio. - Está prohibido fumar nos laboratorios. - Non se poden gardar alimentos nin bebidas nas neveiras do laboratorio. - Non se deben deixar obxectos persoais en mesas de traballo ou poios.

Identificación: - Sempre se debe ler a etiqueta, e consultar a ficha de datos de seguridade dos produtos antes da súa utilización, previa consulta ao responsable, cando sexa preciso. - Non se debe utilizar nunca ningún reactivo que non teña a etiqueta do frasco. - Débense de etiquetar adecuadamente os frascos e recipientes aos que se transvasara algún produto ou onde se fixeran mesturas, identificando o seu contido, a quen pertence, e información sobre a súa perigosidade (reproducir etiquetaxe orixinal), ademais deberá de levar a data na que se fixo. - Non reutilizar envases para outros produtos sen quitar a etiqueta orixinal. - Non sobrepoñer etiquetas.

Hábitos de traballo: - Seguir os procedementos e protocolos de traballo, establecidos para as tarefas que se van realizar, marcadas polo responsable das prácticas. - Non traballar NUNCA SÓ no laboratorio. - Non facer actividade algunha non autorizada ou non supervisada. - Manter a máxima orde e limpeza posibles dentro do laboratorio. - Cando realice operacións con risco informe ás persoas que non interveñen nelas. - Utilizar sempre vitrinas de gases para todas aquelas operacións nas que se manipulen substancias tóxicas ou volátiles. - Traballar sempre cos sistemas de extracción e renovación mecánica de aire conectados.

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- Nunca inhalar, respirar, ulir, tocar ou probar os produtos químicos nin biolóxicos. - Só en caso de que o mande o responsable cheirar as substancias, e sempre con coidado. - Deben manipularse as substancias con coidado. - Non verter nunca auga sobre ácidos concentrados. En caso de dúbida preguntar ao responsable das prácticas. - Non traballar lonxe da mesa ou poios, nin colocar cousas no bordo. - Recoméndase o uso de acendedores piezoeléctricos longos para os isqueiros. - Recoller materiais, reactivos, equipos, evitando acumulacións innecesarias. - Os recipientes de produtos químicos deben quedar sempre pechados despois do seu uso. - Empregar e almacenar substancias nas cantidades mínimas imprescindibles. - Non deben utilizarse centrífugas que non dispoñan de peche de seguridade. - As desinfeccións do laboratorio, o material e os equipos virán determinados polo responsable das prácticas, o cal indicará os produtos a utilizar e a forma de desinfección.

Tubos de ensaio: - Os tubos de ensaio débense coller cos dedos ou con pinzas, nunca coa man. - Quentar os tubos de ensaio de lado, utilizando pinzas. Non mirar ao interior do tubo, nin apuntar coa boca do tubo cara outro compañeiro nin para un mesmo. - Utilizar apoiatubos e soportes. Non levar tubos nin produtos nos petos das batas.

Pipetas: - Prohibido pipetear coa boca. - Os materiais bioperigosos non se deben descargar á forza das pipetas. Deixar que a pipeta se descargue sobre a parede do recipiente. - Ao pipetear na bancada do laboratorio, débese empregar papel absorbente sobre a bancada. - Tirar as pipetas Pasteur contaminadas nun colector para utensilios punzantes de tamaño axeitado.

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- Non se debe substituír unha pipeta por unha xiringa e agulla.

Xiringas e agullas: - O emprego de agullas, xiringas e outros obxectos punzantes debe estar limitado de forma estrita. As agullas e xiringas deben usarse soamente para inxección parenteral e aspiración de fluídos en animais de laboratorio e frascos con diafragma. - Extremar as precaucións cando se empregan agullas e xiringas para evitar a autoinoculación e a xeración de aerosois durante a súa utilización e ao desbotalas. - Debe evitarse a xeración de aerosois. - Non se deben pregar ou romper as agullas. Non se deben volver colocar na funda ou protector, senón nun colector a proba de picadas, e descontaminaranse, preferiblemente, por incineración ou en autoclave, antes de desbotalas (segundo o indique o responsable das prácticas). - Débese empregar unha agulla con sistema de suxeición á xiringa ou, alternativamente, unha unidade xiringa-agulla desbotable, na que a agulla é unha parte integral da xiringa. - Encher a xiringa con moito coidado para minimizar as burbullas de aire. - Expeler o aire, o líquido e as burbullas da xiringa colocándoa verticalmente coa punta da agulla no interior dun algodón humedecido con desinfectante.

Transvasamentos: - Transvasar, sempre que sexa posible, cantidades pequenas de líquidos. En caso contrario preguntar ao responsable por unha zona específica para facelo. - Evitar que haxa vertidos empregando funís, dosificadores ou sifóns. - Efectuar os transvases de substancias inflamables lonxe de focos de calor.

Eliminación de residuos: - Debe dispoñerse de información e instrucións para a eliminación de residuos no laboratorio.

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- Se por calquera causa non controlable houbera que verter algunha solución polo desaugadoiro, deberá neutralizarse previamente. Como norma xeral non se poderá verter ningunha substancia perigosa polo desaugadoiro. - Se por accidente ou calquera causa se orixine un vertido ao desaugadoiro engadir sempre moita auga. - Non se poderán eliminar os residuos por evaporación. - Está prohibido desbotar líquidos inflamables, tóxicos, corrosivos, perigosos para o ambiente (acuático, aéreo ou terrestre) ou con calquera outra característica de perigosidade, así como material biolóxico polos desaugadoiros ou sanitarios. - Non tirar produtos, nin tecidos, nin papeis impregnados nas papeleiras. - Non gardar botellas valeiras destapadas. - Todos os materiais, líquidos ou sólidos, contaminados ou infecciosos, deben descontaminarse antes de reutilizalos ou desbotalos. O exterior dos recipientes que conteñan os materiais contaminados que haxa que levar ao autoclave ou que teñan que ser incinerados, lonxe do laboratorio, debe descontaminarse quimicamente ou colocar o recipiente dentro doutro recipiente (previamente consultalo co responsable).

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Material de vidro: - Desbotar o material de vidro que presente defectos. - Desbotar o material que sufrira un golpe de certa consideración, aínda que non se observen fendeduras. - Deixar as pezas defectuosas ou os anacos en bidóns específicos se se dispón deles. - Non forzar a separación de vasos ou recipientes que quedaran obturados uns dentro dos outros. Débense dar ao responsable do laboratorio para a súa apertura.

Accidente,

derramo

exposición

accidental

(avisar

sempre

responsable): -

caso

accidente,

derramo

potenciais

exposicións,

avisar

inmediatamente ao responsable das prácticas. En caso de cortes ou picadas deberá quedar por escrito. - Pel e ollos: lavarse con abundante auga (se é nos ollos cun lavaollos). Nunca intentar neutralizar. - En batas ou vestidos: debe quitarse inmediatamente a roupa, lavándoa, ou colocarse baixo a ducha de emerxencia, segundo a magnitude da salpicadura. - Inxestión: non provocar o vómito agás indicación expresa, avisar ao Instituto de Toxicoloxía (tfno.: 915620420). - Os encargados das prácticas informarán aos alumnos da situación das duchas e lavaollos

emerxencia,

seu

funcionamento,

dos

métodos

descontaminación e primeiros auxilios para os casos que se poidan presentar.

Normas xerais de utilización de fontes produtoras de radiacións ionizantes: 1.- Todas as fontes produtoras de radiación ionizantes utilizadas nas materias de prácticas deberán estar oficialmente ensaiadas e aprobadas de acordo coas disposicións regulamentarias de protección contra radiacións ionizantes 2.- Para unha manipulación segura daquelas é necesario seguir estritamente as seguintes normas:

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2.1 Só poderán manipular as fontes de radicación as persoas autorizadas polo profesor responsable da materia e baixo a supervisión del. 2.2 Previo á utilización daquelas planificarase o experimento, co fin de optimizar tempos de exposición e procedementos. Mentres non se utilicen, as fontes conservaranse en condicións de seguridade e protección. 2.3 Baixo ningún concepto se sacarán as fontes de radiación do laboratorio de prácticas sen autorización do profesor responsable. 2.4 Durante a manipulación manterase a máxima distancia coa fonte de radiación compatible coas operacións a realizar. 2.5 Os tempos de exposición manteranse tan baixos como sexa posible. 2.6 No caso de que non sexan posibles os dous puntos anteriores, utilizarase unha blindaxe adecuada. 2.7 Unha vez terminada a práctica, devolverase a fonte de radiación ás condicións de seguridade e anotarase a hora no correspondente rexistro. 2.8 No caso de incidente notificarase de contado ao profesor responsable, quen determinará as medidas a adoptar. 2.9 Ademais destas normas, aplicaranse as recomendacións específicas ao tipo de fonte de radiación: fontes radioactivas encapsuladas, non encapsuladas, equipos de raios X con fins de diagnóstico médico (dentais, xerais, etc) ou industriais (difractómetros, etc). O profesor responsable da materia poñerase en contacto co Servizo de Protección Radiolóxica co obxecto de establecer esas normas.

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Maquinaria: - Tratar sempre a maquinaria móbil co máximo respecto (un movemento de descoido pode provocar feridas graves). Tomar todas as precaucións para a seguridade que se especifican para o manexo seguro da máquina. Seguir as instrucións do responsable das prácticas. - Non intentar manexar as máquinas que non se coñecen. - Non empezar a manexar a máquina sen autorización do responsable das prácticas. - Non eliminar aparatos de seguridade ou anular mecanismos de seguridade. - Non deixar a máquina funcionando sen atención, sen asegurarse primeiro de que non é perigoso. - Non engraxar, axustar ou limpar a máquina mentres estea funcionando.

Riscos eléctricos: - Non usar enchufes ou caravillas en malas condicións. Non utilizar aparatos cos cables en mal estado. - Informar inmediatamente de todos os fallos eléctricos ao profesor responsable das prácticas, e poñer fóra de uso o equipo afectado. - Non tocar aparatos eléctricos coas mans húmidas ou se se atopan sobre superficies molladas. - Non verter líquidos sobre os enchufes. Colocar os cables e as conexións de forma que non poidan entrar en contacto coa auga. - Evitar o uso de prolongadores de enchufes. - Quitar a enerxía das máquinas ou equipos antes de traballar con eles, asegurarse de que ninguén pode conectalas inesperadamente, e asegurarse da ausencia de tensión. - Para suprimir a tensión da zona de traballo avisarase ao responsable do laboratorio. - Se algunha persoa queda atrapada nun circuíto eléctrico, non intentar liberala sen previamente cortar a corrente. En caso de que non fose posible cortar a corrente, debe tratarse de liberar á persoa protexéndose debidamente, p. ex. utilizando un pau, unha cadeira ou calquera outro obxecto de material illante

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(madeira, plástico) que se encontre seco. O risco será menor se collemos á persoa pola roupa en vez de collela pola man, a cara ou calquera parte descuberta do corpo. É especialmente perigoso collela polas axilas por estar húmidas.

Incendio: - Os profesores encargados das prácticas informarán aos alumnos da situación dos elementos de seguridade existentes no laboratorio ao comezo de cada quenda de prácticas. - Vías de evacuación: todas as escaleiras, corredores e portas de saída deben manterse despexadas en todo momento. Non utilizar estas zonas para almacenar produtos ou equipos. - Informar sen perda de tempo sobre o requecemento dos equipos, enchufes ou cables eléctricos, e tamén de calquera cheiro a queimado ou a gas.

AO DESCUBRIR UN INCENDIO: - Dar a alarma de contado. Avisar ao responsable da práctica. Apertar o premedor de alarma máis próximo. - Manter a calma, non berrar. Seguir as instrucións dadas polo responsable da práctica e polo persoal dos equipos de emerxencia. - Non se expoñer, baixo ningunha circunstancia, a un perigo por propia iniciativa. - Apagar os lumes pequenos tapándoos, sen utilizar auga. - Se prende lume na roupa, utilizar a ducha de emerxencia ou a manta de seguridade. - Se se evacúa o laboratorio, pechar as portas ao saír.

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NO CASO DE EVACUACIÓN: - Manter a calma en todo momento, non berrar, non fomentar situacións alarmistas. Seguir as instrucións do responsable da práctica e do persoal dos equipos de emerxencia. - Desconectar os equipos eléctricos e de calor. - Non se entreter recollendo obxectos persoais. - Abandonar o edificio pola saída máis achegada a nós. Camiñar con rapidez pero sen correr, xa que una caída pode obstaculizar o camiño de evacuación, e producir a aglomeración e a caída doutras persoas, con graves consecuencias. - Axudar a evacuar as persoas con minusvalías que se atopen no laboratorio. - Non utilizar os ascensores. - Pechar portas e fiestras, asegurándose que non quede ninguén no interior do recinto. Non pechar con chave. - Eliminar obstáculos en portas e camiños de evacuación. - Durante a evacuación non retroceder a buscar a outras persoas, nin obxectos persoais. - Se hai fume, camiñar anicados e cubrir o nariz e a boca cun pano ou outro tipo de prenda. - Abandonado o edificio, dirixirse á zona de reunión exterior, guiados polo persoal dos equipos de emerxencia, e comprobar posibles ausencias. Comunicalas ao persoal dos equipos de emerxencia. Non abandonar a zona de reunión ata se dar a orde. Esperar instrucións. - Se por algunha razón non poden chegar a zona segura, deberán comunicalo se é posible ao Posto de Dirección da Emerxencia (conserxaría do centro), e pedir axuda a través das fiestras.

AO CONCLUÍR A SESIÓN: - Asegurar a desconexión de equipos, auga, e especialmente de gas, ao finalizar as tarefas. - As luvas deberán quitarse coidadosamente e se é necesario descontaminaranse co resto dos residuos segundo indique o responsable das prácticas.

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- Débense lavar as mans antes de saír do laboratorio, e antes de ir ouriñar, xa que moitos dos productos (fluídos, toxinas, etc.) absórbense pola mucosa xenital e poden causar lesións. - Non desprazarse fóra do laboratorio con roupa de traballo. - Antes de saír do laboratorio retirar a bata e o resto do equipo de seguridade e gardalos nunha bolsa de plástico exclusiva para este uso. Está prohibido entrar con bata de laboratorio nas cafetarías, restaurantes e bibliotecas da Universidade.

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CUPÓN PARA ENTREGARLLE AO DOCENTE Data: Alumno/a: Materia: QUÍMICA INORGÁNICA I Está informado das NORMAS XERAIS DE SEGURIDADE LABORATORIOS DE PRÁCTICAS E COMPROMÉTESE A CUMPRILAS

NOS

Asdo.:

CUPÓN PARA ENTREGARLLE AO DOCENTE Data: Alumno/a: Materia: QUÍMICA INORGÁNICA II Está informado das NORMAS XERAIS DE SEGURIDADE LABORATORIOS DE PRÁCTICAS E COMPROMÉTESE A CUMPRILAS

NOS

Asdo.:

CUPÓN PARA ENTREGARLLE AO DOCENTE Data: Alumno/a: Materia: QUÍMICA INORGÁNICA III Está informado das NORMAS XERAIS DE SEGURIDADE LABORATORIOS DE PRÁCTICAS E COMPROMÉTESE A CUMPRILAS

NOS

Asdo.:

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Normas para el Laboratorio. Durante la estancia en el laboratorio es obligatorio llevar BATA (preferiblemente de algodón, otros tejidos, en caso de accidente, se adhieren a la piel y aumentan el daño) y GAFAS PROTECTORAS (no se aconseja el uso de lentillas en el laboratorio) y se recomienda usar GUANTES DE LÁTEX, en particular cuando se manejen productos cáusticos, tóxicos o que se absorban fácilmente por la piel.

En el laboratorio hay que tomar precauciones en todo momento (consultar el apartado “Normas de Seguridad en el Laboratorio”, a continuación). En general debe tenerse cuidado con los reactivos, ya que todos son peligrosos en algún grado, y la mejor norma es minimizar el contacto con ellos; algunos son tóxicos, venenosos,

corrosivos,

inflamables,

oxidantes,

explosivos,

pueden

descomponerse para producir un gas nocivo, etc., así que deben conocerse sus propiedades, como por ejemplo lo que respecta a su sensibilidad al aire o a la humedad, y, fundamentalmente, sus riesgos (frases R) y los aspectos de la seguridad en su manejo (frases S).

Ante cualquier problema, se avisará inmediatamente al profesor.

La mesa de trabajo debe estar siempre libre, limpia y seca, el material que no se esté utilizando se guarda en el armario bajo la mesa de trabajo. Las operaciones con productos nocivos se realizarán en vitrina, que, igualmente, debe estar libre, limpia y seca. “Todas las sustancias son venenosas; no hay nada que no sea veneno. La dosis correcta es lo que diferencia un veneno de un remedio” (Paracelso).

Una sustancia se incorpora al cuerpo - a través de los pulmones, mediante la respiración

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- oralmente, en el aparato digestivo o - a través de la piel y las mucosidades. La inhalación es la forma más importante a considerar. La ingestión y la absorción por la piel son más fáciles de evitar.

Está absolutamente prohibido comer, beber o fumar en el laboratorio, e incluso al salir del laboratorio deben lavarse bien las manos. No tocar, probar u oler directamente ningún producto químico. Y para pipetear un producto nunca debe aspirarse con la boca, sino con un chupón o una pera de goma.

Las operaciones a realizar deben hacerse con el máximo cuidado y atención, no dejando en ningún momento que el proceso transcurra sin vigilancia. No deben ensayarse procedimientos no establecidos sin la vigilancia del profesor.

El material de vidrio y porcelana debe manejarse con cuidado de evitar roturas, y aunque en ningún caso debe forzarse, cuando haya riesgo de rotura deben protegerse las manos envolviéndolas en paños

El material eléctrico debe mantenerse siempre alejado de zonas húmedas, y su conexión a la red debe hacerse adecuadamente, cuidando desenchufarlo cuando no se use y, por supuesto, al final de cada jornada.

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Normas de Seguridad en el Laboratorio Un laboratorio de química es un lugar en el que existen y se manejan productos potencialmente peligrosos, por lo que, a la hora de manipular estos productos, es necesario tomar una serie de precauciones para evitar accidentes. En el caso de los laboratorios de prácticas estas precauciones tienen que ser mucho más rigurosas, debido a que, por una parte, los accidentes ocasionados pueden afectar a terceras personas y, por otra parte, los alumnos que se inician en la experimentación química desconocen la forma de manejar el material y los productos químicos, y en estas circunstancias los riesgos de accidentes aumentan. Es, por tanto, necesario establecer unas normas generales de comportamiento en el laboratorio, las cuales tienen una doble finalidad, adquirir buenos hábitos de trabajo y evitar aquellos accidentes ocasionados por mala manipulación de los materiales químicos.

1) El laboratorio es un lugar de trabajo. 2) Antes de realizar un experimento deben leerse cuidadosamente las instrucciones, para saber así lo que se va a hacer en cada experimento y para qué se van a realizar cada una de las operaciones indicadas en el guión de la práctica. 3) Al realizar el experimento, siga las instrucciones, implícita e inteligentemente, teniendo en cuenta cuidadosamente todas las precauciones. No alterar nunca un experimento hasta que no se haya obtenido autorización del profesor. 4) Háganse sólo los experimentos asignados o permitidos por el profesor. Los experimentos no autorizados están prohibidos. 5) Si a algún alumno se le derrama un ácido o algún producto químico, lávese inmediatamente con agua fría. 6) No tocar nunca un producto químico con las manos. Lavarse las manos antes de marcharse del laboratorio. 7) No probar nunca con la boca un producto químico o una disolución. 8) Para comprobar el olor de una sustancia, no poner la cara directamente sobre el recipiente, sino arrastrar algo de vapor hacia la cara pasando la mano por encima del recipiente.

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9) Para evitar quemaduras, dejar suficiente tiempo para que el material de vidrio caliente se enfríe. En caso de quemaduras en la piel, lavarlas con agua fría. 10) Apagar los incendios pequeños con las mantas de seguridad. 11) Todas las personas presentes en el laboratorio deben estar informadas de las medidas de seguridad disponibles (extintores, alarmas, duchas, mantas, lavaojos, etc.). 12) Avisar al profesor en caso de accidente, incluso en caso de cualquier pequeña herida. 13) Usar gafas de seguridad y bata protectora siempre que se esté en el laboratorio. 14) Usar la vitrina siempre que se indique. Las reacciones en las que haya producción de cualquier gas nocivo se llevarán a cabo en la vitrina de gases con el sistema de aspiración en funcionamiento. La atmósfera del laboratorio debe mantenerse lo más limpia posible. 15) Usar las papeleras o los recipientes especiales para desperdicios para tirar papeles y sólidos. No tirar nunca cerillas, papeles de filtro o sólidos poco solubles en el fregadero. Antes de tirar por el fregadero las disoluciones de reactivos sobrantes consultar al profesor. 16) Comprobar la etiqueta de las botellas de reactivos antes de usarlos. Leer cuidadosamente la etiqueta para asegurarse de que es la botella correcta. En el laboratorio no deben existir botellas con productos químicos sin etiqueta. 17) No devolver nunca ningún producto químico a las botellas generales. 18) No introducir ningún objeto en las botellas de reactivos. 19) Mantener el material y el lugar de trabajo siempre limpio y ordenado. 20) No deben utilizarse lentes de contacto en el laboratorio. El pelo largo debe llevarse recogido. 21) No se pueden sacar fuera del laboratorio material o productos químicos.

Accidentes

En previsión de cualquier accidente, todo alumno debe conocer dónde se encuentran los medios de ayuda, como botiquín y lavaojos, así como cuadro

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eléctrico general y llave de paso del agua. También deben conocerse las posibles salidas del laboratorio. En cualquier caso se avisará inmediatamente al profesor. No deben transportarse innecesariamente los reactivos de un sitio a otro; si hubiera que hacerlo, las botellas deben cogerse siempre por la base, nunca por la boca. Si algún producto químico se derramara, se avisará del accidente al profesor, y deberá limpiarse cuanto antes. En caso de incendio en el laboratorio, éste debe ser evacuado, conservando siempre la calma. Si el incendio es pequeño y localizado, se apagará con un extintor adecuado, arena o cubriendo el fuego con un recipiente de tamaño adecuado que lo ahogue. En el incendio provocado por la inflamación de un disolvente, no usar nunca agua para apagarlo. En cualquier caso se retirarán los productos inflamables próximos. Si el incendio es de mayor magnitud, tratar de aislarlo, utilizar los extintores adecuados, y si no se controla rápidamente, dar la alarma de incendio, avisar a los bomberos y evacuar el edificio. Si se incendia la ropa, pedir auxilio, tirarse al suelo y rodar por él para tratar de apagar las llamas; no correr ni intentar llegar a una ducha si no está muy próxima. Cualquier otra persona próxima al afectado debe actuar cubriéndolo con una manta antifuego, haciéndolo rodar por el suelo y llevándolo hasta una ducha si está próxima. No utilizar nunca un extintor sobre una persona. Una vez apagado el fuego, el afectado debe mantenerse tendido, procurando que no coja frío y que tenga atención médica.

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Daños personales: -

Las quemaduras pequeñas se lavarán con agua fría durante 10-15 minutos; las más graves requieren asistencia médica, y en este caso no deben utilizarse cremas y pomadas grasas.

Los cortes deberán lavarse bien, con abundante agua corriente, durante 10 minutos como mínimo. Si son pequeños, una vez limpios deberán vendarse, si son grandes y no paran de sangrar requieren asistencia médica.

Cualquier vertido de un producto en la ropa debe lavarse inmediatamente con un paño húmedo, y si fuera necesario debería quitarse esa prenda; son especialmente peligrosos los ácidos y bases concentrados y los productos corrosivos; si el vertido es directamente sobre la piel debe actuarse aún más rápidamente, lavando con abundante agua fría durante 15 minutos como mínimo (utilizar las duchas para afecciones amplias para las que el fregadero no sea suficiente, retirando toda la ropa contaminada mejor mientras el paciente está en la ducha). En caso de gravedad se requiere asistencia médica. En caso de producirse corrosiones en la piel

por ácidos: retirar la ropa afectada, lavar con agua corriente abundante y neutralizar la acidez con bicarbonato sódico durante 15-20 minutos, eliminar el exceso de pasta formada, secar y cubrir la zona afectada con linimento óleocalcáreo o similar

por álcalis: lavar con agua corriente abundante y aclarar con disolución saturada de ácido bórico o de ácido acético al 1%, secar y cubrir la zona con una pomada de ácido tánico.

caso

producirse

corrosiones

los

ojos

esencial

lavarse

inmediatamente, para que el daño sea menos grave: lavar los ojos en una ducha de ojos con agua corriente abundante durante 15 minutos como mínimo, o con un frasco lavaojos, manteniendo los ojos abiertos con ayuda de los dedos, facilitando el lavado bajo los párpados. Por pequeña que parezca la lesión, es necesario recibir asistencia médica. -

En caso de ingestión de productos químicos pedir asistencia médica antes de nada. Si el paciente está inconsciente, colocarlo en posición inclinada, con la cabeza de lado y la lengua hacia fuera; si está consciente, mantenerlo apoyado.

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Taparlo con una manta para que no coja frío. No dejarlo solo. Estar preparados para hacerle la respiración boca a boca. No suministrar bebidas alcohólicas antes de conocer la naturaleza del producto ingerido, en la mayoría de los casos el alcohol facilita la absorción de los productos tóxicos. Si se ha ingerido ácido, tomar agua con bicarbonato o magnesia. Si el producto ingerido es corrosivo, no provocar el vómito. -

En caso de inhalación de productos químicos llevar al paciente a un sitio convenientemente aireado y pedir asistencia médica cuanto antes. Si se ha respirado amoníaco, debe beberse disolución de ácido acético al 1% y tragar trozos de hielo, manteniendo un reposo absoluto. En el caso de cloro o cloruro de hidrógeno, oler amoníaco diluido, alcohol o éter. En el caso de vapores nitrosos, inhalar oxígeno o respirar amoníaco diluido. Hacer la respiración boca a boca ante la primera dificultad respiratoria, continuándola hasta que el médico lo aconseje; el oxígeno sólo deberá suministrarlo personal entrenado. Tratar de identificar el vapor tóxico, y si es un gas, utilizar el tipo de máscara adecuada; si no se dispone de la máscara adecuada debe contenerse la respiración lo máximo posible mientras se realiza el rescate.

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Cuaderno de laboratorio.

- se debe tener un cuaderno distinto para cada laboratorio - el cuaderno debe ser de tapas duras y hojas cosidas (como mal menor se admitirá un block de espiral, pero en ningún caso podrá consistir en un conjunto de hojas sueltas que posteriormente se encuadernen) - numerar las hojas del cuaderno antes de empezar a confeccionarlo (no hace falta escribir el nº de hoja en todas ellas, basta hacerlo, p.ej., cada cinco) - hacer las anotaciones directamente a tinta, no a lápiz - por supuesto, escribir con letra clara, que se entienda - tras indicar el título del cuaderno, deben dejarse del orden de cinco hojas en blanco para, una vez concluido el cuaderno, confeccionar un índice en el que conste el número de página de cada experimento - para cada experimento debe iniciarse una hoja nueva, indicando, tras el título, la reacción química que se va a realizar una descripción de las diferentes etapas que se realizan indicando las cantidades de reactivos y disolventes, su calidad, condiciones de reacción: tipo de montaje (deben incluirse esquemas de los montajes o aparatos utilizados), medio de reacción (en estado sólido, disolución o fase gaseosa), con/sin agitación, con/sin atmósfera inerte, pH, temperatura, presión, tiempo de reacción, etc. resultados como rendimiento, análisis elemental, propiedades físicas y químicas determinadas - cada día debe indicarse la fecha antes de las anotaciones de cada sesión, siendo conveniente que en cada sesión se comience en una nueva hoja - el cuaderno se confecciona sobre la marcha, en el propio laboratorio, por lo que se comprende que no sea una obra de arte en su presentación y contenga alguna tachadura, pero debe tratarse de mantenerlo limpio y ordenado, y, si hubiera que corregir errores, las tachaduras deben limitarse a una simple línea sobre el texto que quiera anularse (si fuera conveniente, a continuación y entre paréntesis puede explicarse brevemente la razón de por qué se anula); a continuación debe

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incluirse la descripción correcta correspondiente a lo que se ha anulado, o, si acaso, en otro lugar perfectamente señalado - las anotaciones se hacen en el momento, no se debe confiar en la memoria; como mucho, al finalizar la sesión de cada día, y no dejar para el día siguiente

Aunque, en general, no deben transcribirse exposiciones tomadas de la bibliografía, sino que basta indicar la referencia (es imprescindible la indicación de las referencias bibliográficas utilizadas en el desarrollo del experimento), en este caso se copiará íntegramente el guión facilitado por el profesor, pudiendo acompañarse de un esquema de las reacciones realizadas.

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Modelo de diario de laboratorio:

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The Original Notes from the Bartlett Experiment, 23rd March, 1962 http://www.chem.ubc.ca/history/bartlett/bartlett_original_notes.shtml (acceso el 3 JUN 2010)

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Operaciones en el laboratorio. Pesada Añadir el producto al recipiente sobre el plato de la balanza en cantidades de acuerdo con la masa que se va a pesar. Manipular en el interior del recipiente lo menos posible y siempre con una espátula perfectamente limpia. No devolver el sobrante al recipiente. Con una balanza analítica se usa exactamente el mismo procedimiento, teniendo en cuenta que: •

deben cerrarse todas las puertas antes de registrar cualquier medida.

•

debe recordarse el número de cifras significativas, que es mayor que en una balanza de carga superior normal. Flotabilidad

•

Cuando se pesa, la muestra debe estar a temperatura ordinaria, pues si todavía está caliente o templada, pesará menos por la flotabilidad debida a la circulación ascendente del aire caliente.

•

Por ejemplo, si un vaso de 50 mL, 3 minutos después de retirarlo de una estufa a 110ºC pesa 27,0271 g, a temperatura ordinaria pesa 27,0410 g.

Manejo de reactivos Antes de retirar cualquier producto de su recipiente, comprobar la etiqueta. Procurar sacar del recipiente la cantidad más aproximada posible de reactivo, pues, para evitar contaminaciones, el sobrante no se devuelve nunca al recipiente, sino que se desecha.

Material de vidrio: La mayor parte del material empleado en el laboratorio es de vidrio, de utilidad por ser transparente, de fácil limpieza, químicamente inerte y resistente a altas temperaturas. Por los riesgos de ruptura y cortes, el material de vidrio debe sujetarse con firmeza pero evitando tensiones que puedan provocar su ruptura.

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Material volumétrico: El material utilizado para la medida de volúmenes normalmente está calibrado para una determinada temperatura. Es habitual que el material de vidrio que se usa para medir disoluciones previamente se enjuague con una pequeña porción de la misma disolución con la que se va a emplear.

Otras operaciones de laboratorio Siempre que sea posible, trabajar en vitrina, y, desde luego, cuando en el proceso se manejen o produzcan gases perjudiciales.

Adición Al verter un líquido desde un recipiente, ya sea sobre un filtro u otro recipiente, debe cuidarse de no derramarlo. Para ello, tocar con una varilla el borde del recipiente, dejando que el líquido resbale por ella.

adición de líquidos: evitar salpicaduras resbalando por varilla de vidrio resbalando por paredes del vaso con cuentagotas o embudo de goteo

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Adición de sólidos: es mejor añadir en disolución, que se prepara colocando el sólido en el recipiente, añadiendo un poco de disolvente para disolverlo, y completando luego con más disolvente en otro caso, añadir cuidadosamente

Dilución La dilución de una disolución concentrada consiste en añadirle más disolvente, pero p.ej., en el caso de ácidos fuertes muy concentrados con agua, en particular en el caso del ácido sulfúrico, la gran cantidad de calor desarrollada en el proceso puede provocar salpicaduras y proyecciones del ácido, e incluso la ruptura del recipiente, por lo que debe ser el ácido el que se añade sobre el agua, poco a poco y agitando.

Vertido mejor sobre otro recipiente, aunque sea para desechar y no directamente sobre la pileta ATENCIÓN al imán

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Trasvase de sólidos Si se trata de cristales grandes, pueden recogerse o puede verterse el líquido. Si se trata de un precipitado o un polvo cristalino, debe filtrarse. Primero se vierte el líquido sobrenadante sobre el filtro, para recoger rápidamente cualquier partícula flotante del sólido, y luego se vierte el sólido sobre el filtro; gran parte del sólido quedará adherido al vaso, debiendo recogerse con una espátula, pero las últimas porciones se recogen enjuagando con un líquido; si el sólido es muy insoluble, se echa un chorro de agua desde un frasco lavador; si el sólido es soluble en agua, puede emplearse un poco de la disolución saturada del propio filtrado. agitar los cristales con una varilla de vidrio redondeada al fuego antes de verter el líquido madre con los cristales si han quedado algunos cristales en el vaso hay dos formas de realizar un trasvase completo: usar una porción del filtrado para enjuagar el vaso, o usar una goma policía en el extremo de la varilla para arrastrar los cristales

Agitación Puede hacerse manualmente o con agitador magnético. Manualmente moviendo el recipiente utilizando una varilla de vidrio cuyos extremos han sido redondeados en el soplete (no usar el termómetro, y retirarlo cuando se agite), cuidando de no tocar con ella las paredes del vaso. Con agitador magnético, cuando deba hacerse de forma continuada Usar un imán de tamaño adecuado, tanto en lo que se refiere a su volumen como a su consistencia, y retirarlo de la disolución antes de filtrar. Adecuar también la velocidad de agitación (retirarlo con otro imán). Si hay que agitar una mezcla de reacción introducida en un baño, éste no puede ser metálico (hierro, aluminio sí), ya que no transmite la fuerza magnética.

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Precipitación/Cristalización En la mayoría de los procesos químicos que se realizan por vía húmeda, las separaciones se realizan aprovechando diferencias en la solubilidad. -

Si un producto es muy insoluble y se forma casi instantáneamente cuando se mezclan las disoluciones que contienen los componentes requeridos, el proceso se denomina precipitación y la sustancia insoluble, precipitado.

Si el producto que se forma es menos insoluble, así que se separa más lentamente o sólo después de evaporar parte del disolvente, el proceso se denomina cristalización. En algunos casos, el precipitado o los cristales son el producto deseado; en otros, es necesario separar otro producto de la disolución antes de que se pueda obtener puro el producto deseado. En cualquier caso, es necesario realizar una separación tan completa como sea posible.

La precipitación es inmediata, como resultado de un proceso químico en el que se produce una sustancia en concentración tal que se sobrepasa su constante del producto de solubilidad. Si el precipitado es coloidal, es preferible realizar la precipitación en caliente y mantener una digestión, para conseguir un precipitado cristalino con cristales más grandes. La cristalización se produce lentamente, como consecuencia de un proceso físico que ocurre - al disminuir la solubilidad por enfriamiento de la disolución, o - al aumentar la concentración por evaporación del disolvente. La evaporación debe realizarse sin hervir la disolución, y así, si fuera necesario calentar, debe hacerse con baño de vapor o de agua. La formación de un cristal en la disolución se produce a partir de un núcleo o germen, por eso a veces puede realizarse una “siembra” o “cebado” de la disolución, o también la nucleación se estimula mecánicamente rascando las paredes del recipiente con una varilla.

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Mientras una rápida y prolífica nucleación da lugar a microcristales, lo que se favorece con la sobresaturación, una velocidad de nucleación lenta permite la formación de cristales grandes y bien formados. La solubilidad de los cristales pequeños es mayor, por ello el dejar los cristales en contacto con al disolución permite su crecimiento, y así facilita su filtración.

Los cristales grandes tienen un color más intenso porque tienen una menor superficie que una pequeña cantidad de critslae smás pequeños, y así hay menos luz difusa.

La velocidad de enfriamiento tiene un importante efecto sobre los cristales que se forman de una disolución. - cuando la disolución se enfría muy lentamente, en cada instante sólo hay unos pocos iones que tiendan a salir de la disolución, así que todos ellos tienen la oportunidad de unirse a cristales ya organizados, y se favorece el crecimiento de cristales grandes y bien formados. - cuando se produce una evaporación rápida o un enfriamiento repentino de una disolución, hay un gran número de especies buscando cristales a los que unirse, y se produce una situación confusa. Muchas alcanzarán posiciones en cristales que ya han empezado a formarse, pero otras muchas empezarán a formar ellas mismas nuevos cristales, y el sólido consistirá en muchos cristales y muy pequeños.

Decantación Hacerla de un recipiente a otro, no directamente sobre la pileta. Es preferible hacerla siempre previamente a una filtración.

Filtración La filtración es una técnica de separación de un sólido y un líquido, para lo que la mezcla de ambos se vierte en un embudo que contiene un filtro de papel, en el que queda retenido el sólido, mientras el líquido para a su través.

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Si el sólido está bien sedimentado, puede decantarse primero el líquido sobrenadante sobre el propio filtro y luego añadir el resto, para hacer la filtración más rápida. En aquellos casos en que el papel de filtro pueda ser atacado por la mezcla que va a filtrarse, puede colocarse en su lugar un taponcito de lana de vidrio en el fondo del cono del embudo, o bien puede utilizarse un embudo de placa filtrante de vidrio sinterizado. En este laboratorio, las técnicas de filtración utilizadas habitualmente serán: por gravedad a vacío este último procedimiento será más útil cuando la filtración por gravedad sea lenta. En alguna ocasión se usará la filtración con placa de vidrio sinterizado. En la filtración por gravedad se emplea un embudo cónico, que se apoya en un aro metálico sujeto al soporte, y al que se adapta un papel de filtro: filtro simple, o filtro de pliegues, mientras que el filtro liso es más adecuado cuando interesa recoger el sólido separado en la filtración, que es más fácil de separar de la superficie lisa, el filtro de pliegues es más apropiado cuando el sólido es abundante pero lo valioso es la disolución, pues la filtración es más rápida por la mayor superficie de filtración y por el libre paso del aire por el embudo al haber pliegues y no estar el papel completamente pegado al embudo, con lo que se igualan las presiones. Es deseable el plegado cuando se requiere una filtración rápida, como en la filtración de la disolución caliente durante una recristalización. El embudo cónico debe tener el ángulo correcto para que el filtro simple encaje perfectamente, y así, al fluir el filtrado se crea una pequeña succión que favorece la filtración. Por ello también, el vástago del embudo debe apoyarse en la pared del recipiente receptor, para que el filtrado fluya suave y constantemente.

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-·Se coloca el papel de filtro en el embudo, y el embudo en un aro sobre el vaso. -·Se humedece el papel de filtro con una pequeña cantidad del líquido que es el disolvente de la mezcla que se va a filtrar. Terminada la filtración, se pasa una pequeña cantidad de líquido de lavado a través del papel de filtro para lavar el residuo.

Preparación de filtros. El filtro simple se prepara doblando un cuadrado de papel según una de sus diagonales, y luego, aproximadamente, según la altura de la base mayor del triángulo resultante, desviándose 2º; entonces se recorta el papel en forma de cuadrante de un círculo, eliminando un pequeño segmento del extremo donde se ha hecho la doblez desviada 2º. Se abre el filtro para formar el cono de papel, que se ajusta al embudo, al que puede adherirse al humedecerlo con el disolvente. El borde superior del papel debe quedar a medio centímetro del borde del embudo, que no debe llenarse más de 2/3 de su capacidad. Para la filtración es conveniente que el vástago del embudo quede en contacto con las paredes del recipiente en el que se recoge el filtrado.

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Preparación de un filtro simple

El vertido de la mezcla a filtrar en el embudo se realiza haciéndola resbalar por una varilla de vidrio que se apoya, por un lado, en el pico de vertido del vaso que la contiene y, por oro, en las paredes del embudo. Las últimas porciones que

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quedan en el vaso se enjuagan con ayuda de un frasco lavador de plástico (también puede enjuagarse el vaso, reciclando el filtrado ya separado).

Para la filtración a vacío se emplea un embudo Büchner, adaptado, mediante un cono de goma a un matraz Kitasato, que se conecta a la trompa de vacío (es conveniente intercalar un frasco lavador de seguridad) (cómo funciona; caudal adecuado: conexión y desconexión).

Elegir un embudo Büchner de tamaño apropiado para la cantidad de residuo que se va a recoger, no para la cantidad de filtrado. En el embudo se coloca un papel de filtro circular, que debe recortarse para que se ajuste exactamente el fondo del lecho del embudo, cubriendo todos sus orificios, pero sin plegarse para subir por las paredes. El filtro se adhiere al embudo humedeciéndolo con disolvente. La conexión a la trompa de vacío no se hará hasta que se haya añadido la mezcla a filtrar al embudo, y si la filtración transcurre rápidamente por simple gravedad, la conexión al vacío no se hará hasta que hayan filtrado las aguas madres.

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En cualquier caso, durante la filtración debe asegurarse la estabilidad del montaje, para lo que es conveniente que el conjunto esté sujeto con una pinza a un soporte.

Si el precipitado atraviesa el filtro o lo obtura, puede ponerse un lecho de pulpa de papel o sílice (Co(NH3)6]Cl3), especialmente si interesa el filtrado, y si lo que

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interesa es el sólido, si éste puede separarse luego fácilmente por redisolución. En este caso habitualmente se utiliza una placa filtrante.

Filtración por gravedad: - filtración de las impurezas insolubles en un proceso de recristalización - filtración de un agente desecante en un proceso de desecación Filtración a vacío: - filtración de los cristales de un proceso de cristalización - filtración del sólido de un proceso de precipitación - filtraciones en las que interese aislar el sólido, independientemente de que el filtrado se deseche o no Filtración con placa filtrante: - los mismos casos que a vacío, y además - filtraciones sobre soporte sólido

Lavado Cuando se trate de un sólido muy insoluble el lavado es más conveniente realizarlo por decantación: se le añade el líquido de lavado, se revuelve y se deja sedimentar, entonces se decanta (o sifona) el líquido claro sobrenadante, pudiendo repetirse la operación, p.ej., hasta tres veces. con pequeñas porciones (pueden añadirse con cuentagotas, para repartir mejor los líquidos de lavado sobre toda la masa cristalina)

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generalmente utilizar el líquido de lavado bien frío (recordar que en general la solubilidad disminuye con la temperatura) dejar actuar los líquidos de lavado Al obtener un producto en agua, de la que se separa por precipitación o cristalización, el producto está humedecido, contiene agua, exterior a él, que todavía lo moja. Para eliminarla más fácilmente puede aprovecharse el hecho de que siendo sucesivamente más volátiles, presiones de vapor agua

a 11,3ºC, 10 mmHg

a 34,1ºC, 40 mmHg

etanol

a 19ºC, 40 mmHg

a 34,9ºC, 100 mmHg

a 17,9ºC, 400 mmHg

a 34,6ºC, 760 mmHg

éter

agua y alcohol son miscibles, aunque agua y éter no, pero alcohol y éter sí, así que el producto humedecido con agua se lava con alcohol (o acetona), que arrastra la mayor parte del agua contenida; aunque el producto ahora humedecido con alcohol secaría más rápidamente que estando humedecido por agua, si se lava con éter, éste arrastrará la mayor parte del alcohol, y el producto, ahora humedecido con éter, se secará con gran rapidez. Los lavados sucesivos se realizan sin que el sólido quede completamente seco. En cualquier caso, para realizar los lavados de los productos con uno u otro disolvente, hay que tener en cuenta cómo afecta tal disolvente al producto, ya porque puede reaccionar químicamente con él o ya porque, simplemente, puede disolverlo. Hay, en particular, una práctica en la que, aunque se indica el lavado del producto con agua, esto debe hacerse con precaución dada su relativa solubilidad; se trata del cloruro de plomo, que es poco soluble en agua, pero algo soluble, por lo que el lavado debe hacerse con poco agua y fría, ya que habitualmente (no siempre) la solubilidad disminuye al descender la temperatura (también podría utilizarse el efecto del ion común: si el lavado se realiza con agua que contenga algún cloruro soluble, la solubilidad del cloruro de plomo será mucho menor). Por el contrario, hay otra práctica en la que, para realizar la separación del producto obtenido, hay que facilitar su disolución, lavándolo con agua caliente; se trata de la obtención del cloruro de hexaammíncobalto(III) catalizada por carbón activo: el producto cristaliza en el seno de la mezcla de

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reacción que contiene el carbón activo, y para separar éste, el sólido filtrado se lava con agua caliente, que disuelve el complejo y así puede separarse por filtración, para volver a cristalizarlo de la disolución al enfriarla.

Secado de cristales: - los cristales recogidos y lavados se pueden secar sobre el embudo Büchner al succionar durante unos minutos - los cristales pueden esparcirse luego sobre un papel de filtro amplio, para dejarlos secar al aire - en el caso de que puedan contaminarse con fibras del papel de filtro, los cristales se pasan a un vaso o un cristalizador con ayuda de una espátula seca, esparciéndolos para que presenten una mayor área que facilite el secado Los sólidos eflorescentes o que absorban dióxido de carbono deben secarse rápidamente todo lo posible por compresión entre papel de filtro y empaquetarse entre varias capas de papel de filtro para dejar en una vitrina, como máximo 24 h. De esta forma, el líquido pasa por capilaridad al papel, del que se evapora, pero el papel impide la circulación de aire y retiene en su interior la suficiente humedad para evitar la eflorescencia del sólido, y en el caso de sustancias que absorban CO2, éste es absorbido por la disolución que humedece el papel. Las sustancias que se descomponen al aire pueden secarse rápidamente si se enjuagan con alcohol o primero con alcohol y luego con éter. Un procedimiento efectivo es el siguiente: una vez que se haya eliminado el agua todo lo posible, el producto se pasa a una cápsula, y sobre él se vierte suficiente alcohol para humedecerlo bien, se agita con una espátula para que el alcohol penetre bien y se filtra; la operación se repite con una nueva porción de alcohol y posteriormente otras dos veces con éter.

Desecador El desecador se usa para almacenar muestras secas en una atmósfera seca; no debería usarse para secar un producto, sino para mantener en condiciones de sequedad uno ya seco.

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·Para abrirlo – no intentar destaparlo verticalmente; se desliza empujando la tapa horizontalmente hacia un lado hasta que se abra; con una mano se sujeta la parte baja del desecador y con la otra se empuja el pomo ·Para cerrarlo – se coloca la tapa desplazada en la parte superior y se desliza hasta que el desecador esté completamente cerrado; entonces se hace girar la tapa suavemente en ambas direcciones – asegurarse antes de que la tapa tiene suficiente grasa en el borde esmerilado – si fuera necesario, se distribuye grasa uniformemente sobre ese borde; cuando la tapa esté adecuadamenteasentada, el borde engrasado aparecerá como se muestra en la Figura 2.

Figura 1: Desecador

Figura 2: Desecador adecuadamente

inadecuadamente sellado. Obsérvese

sellado. Obsérvese que el borde está

la turbidez a lo largo del borde.

claro.

Si el agente desecante aparece húmedo o apelmazado, probablemente hay que reemplazarlo con agente desecante nuevo. Los agentes desecantes deben manejarse en vitrina, añadiéndolos cuidadosamente, sin tocar el interior o la placa del desecador, usando guantes y bata de laboratorio.

Agentes desecantes Entre los más habituales están ácido sulfúrico, pentóxido de fósforo (de propiedades ácidas) o hidróxido potásico (de propiedades básicas). Algunos agentes desecantes son compuestos iónicos que forman hidratos, como CaCl2 (forma CaCl2·2H2O) y CaSO4 (forma CaSO4·0,5H2O). El gel de sílice (SiO2) también se usa para algunas aplicaciones. Debido a que los agentes desecantes

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absorben humedad, deben manejarse con cuidado, llevando guantes y bata de laboratorio.

Medir el pH: (mantener el papel pH dentro de su caja) Sobre una superficie limpia y seca, p.ej., un vidrio de reloj, se colocan pequeños trozos de cinta de papel pH. Cada vez que se quiera comprobar el pH de la disolución, se moja una varilla de vidrio en ésta y con ella se toca uno de los trocitos de papel, que, al humedecerse, mostrará el color correspondiente al pH.

Calentamiento No disponemos de mecheros de gas, así que la calefacción será siempre eléctrica. La

calefacción

habitualmente

realiza

con

material

eléctrico:

placas

calefactoras, estufas u horno. -La placa calefactora (con o sin agitación magnética) se usa en la propia mesa de trabajo, para calentar directamente o a través de un baño (de agua, de vapor o de arena); en cualquier caso debe tenerse cuidado de evitar quemaduras.

Calefacción de líquidos. Mientras no se indique expresamente que la calefacción se haga directamente sobre la placa, se utilizará un baño, en nuestras prácticas, de agua, habitualmente con el nivel del líquido del baño por debajo del nivel del líquido que se quiere calentar. Excepto en el caso que se indique expresamente que la calefacción sea hasta ebullición, debe hacerse suavemente, de manera que la mezcla de reacción no llegue a hervir, p.ej., cuando simplemente es para llevar a cabo una reacción y en particular cuando es para concentrar una disolución. Calefacción de sólidos. Para conseguir una mayor eficacia puede utilizarse un baño de arena, que se calienta sobre la placa y en el que se entierra el recipiente que contiene la sustancia a calentar. P.ej., en la deshidratación del bórax, en cápsula; en la

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obtención del Cr2O3, en cápsula; en la disgregación ácida del caolín, en cápsula; en la disgregación básica del caolín, en crisol. También se usará el baño de arena para calentar tubos de ensayo en las prácticas de reacciones de los elementos. Al calentar un tubo de ensayo debe cuidarse que no se produzcan proyecciones, moviéndolo continuamente, y, en cualquier caso, manteniendo la boca del tubo hacia donde una posible proyección no pueda provocar un accidente.

- Las estufas se usan para el secado de material o el secado de productos, por lo que, si se dispone de dos en el laboratorio, se empleará una para cada cosa. - La de secado de material se mantendrá a unos 100ºC, temperatura que no debe modificarse. En ella se introduce sólo el material de vidrio (no aforado) o porcelana, desmontado y perfectamente limpio (si se ha usado con grasa, ésta debe eliminarse con un papel empapado en un disolvente orgánico, lavando luego con agua y jabón y aclarando). - La estufa de secado de productos podrá ponerse a diferentes temperaturas, en función de los productos que deban secarse, pero en cualquier caso será el profesor el que modifique el regulador de temperatura. El horno se emplea para la calcinación de productos o la realización de alguna reacción a alta temperatura. En cualquier caso será el profesor el que maneje el

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regulador de temperatura y supervise las operaciones de meter y sacar los productos en el horno.

Enfriamiento La refrigeración se realiza con agua, hielo o mezclas frigoríficas. -

La utilización de agua corriente en refrigerantes debe realizarse asegurándose que las conexiones de las gomas son seguras, y abriendo los grifos moderadamente (ni tan poco que la refrigeración sea insuficiente ni tanto que las gomas salten por sobrepresión). De la misma forma, en la utilización de la trompa de agua, el grifo se abrirá lo suficiente para que se produzca succión y, en cualquier caso, debe recordarse que la trompa debe desconectarse antes de cerrar el grifo. - Se dispone de hielo en una máquina situada en la tercera planta, de manera que quien lo necesite solicitará del profesor la llave correspondiente y llevará un recipiente en el que traerá el hielo, dejándolo en un lugar común del laboratorio para que puedan utilizarlo también los compañeros. - Para la preparación de mezclas frigoríficas con hielo deberá consultarse en la bibliografía las proporciones adecuadas (como ¼ NaCl + ¾ hielo). O mejor puede obtenerse un baño frigorífico enfriando un líquido (habitualmente un disolvente orgánico) con CO2 sólido o N2 líquido (si el N2 líquido está azulado es que contiene oxígeno, que puede dar violentas reacciones de oxidación con sustancias reductoras, como el propio líquido de refrigeración). La utilización de nitrógeno líquido se hará siempre en presencia y bajo la supervisión del profesor: PRECAUCIÓN. El nitrógeno líquido puede causar graves quemaduras si se deja mantener el contacto con la misma porción de la piel por más de 1 ó 2 segundos. Cuando se vierta en un recipiente a temperatura ordinaria hierve vigorosamente y salpica, por tanto al principio debe añadirse lentamente, y cuando cese la ebullición se termina de llenar lentamente el Dewar. Para reducir las pérdidas por evaporación, se envuelve la boca del recipiente con un paño. Temperaturas bajas constantes se obtienen con “baños de fango”, que se consiguen cuando se alcanza el punto de congelación del líquido de refrigeración y coexisten líquido y sólido).

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Limpieza del material de vidrio Habitualmente basta con agua y jabón o detergente, pero antes deben haberse eliminado los restos de grasa con un papel absorbente (higiénico) empapado en un disolvente orgánico. Para una limpieza más agresiva: - mezcla crómica, en sulfúrico o nítrico - mezcla sulfonítrica - agua regia Las manchas “marrones” dejadas por permanganato se limpian con ácido clorhídrico concentrado.

Frascos lavadores Instalarlos racionalmente según la circulación del gas. Cuando se utilicen para lavar (o secar) un gas se colocarán de forma que el gas entre en el frasco por el tubo central de su cabeza, que estará sumergido en el líquido de lavado (o secado) tan sólo un dedo, ya que se deberá vencer la presión hidrostática correspondiente. Cuando se utilicen conectados a la trompa de vacío para forzar una corriente de aire o a través de la disolución que contiene, igualmente, el aire deberá entrar por el tubo central, para lo que debe ser el otro tubo de la cabeza del frasco lavador el que se conecte a la trompa para provocar la succión.

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Eliminación de residuos Las medidas de seguridad no terminan con el experimento, pues la eliminación inadecuada o la ausencia de identificación frecuentemente son causa de contaminación ambiental y de accidentes: el depósito de residuos peligrosos, cristal roto, etc., en la papelera puede provocar accidentes entre el personal de limpieza. - El material de cristal roto se depositará en recipientes especialmente destinados a ello. - Los papeles y otros desperdicios inocuos podrán depositarse en la papelera. - Residuos químicos: los productos químicos tóxicos se depositarán en contenedores especiales. No deben tirarse directamente al fregadero productos que reaccionen con el agua, inflamables, malolientes, lacrimógenos o difícilmente biodegradables. Las sustancias líquidas o las disoluciones que puedan verterse al fregadero se diluirán antes, sobre todo si se trata de ácidos y bases. En la dilución de los concentrados debe tenerse precaución con el posible desprendimiento de calor. No se tirarán al fregadero sólidos que puedan atascarlos; en estos casos los residuos se depositarán en recipientes adecuados (resumen referido al tipo de sustancias empleadas en nuestros laboratorios de prácticas). - Disoluciones inorgánicas ácidas - Disoluciones inorgánicas básicas - Disoluciones de metales pesados (no Hg) - Sólidos (pequeñas cantidades) - Disolventes orgánicos halogenados - Disolventes orgánicos no halogenados

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Algunas páginas web en las que pueden encontrarse las MSDS: http://www.panreac.com/new/ing/fds/fds_ing_new.htm http://www.mallbaker.com/europe/msds/default.asp http://www.sciencestuff.com/msds/ http://www.hazard.com/

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En el Cuaderno de Laboratorio se anotan todas las experiencias del laboratorio, indicando cada día con la fecha correspondiente. En cada una de las prácticas se indica 1. el título 2. una breve introducción con indicación de las características más importantes del tipo de sustancias al que pertenece la sustancia objeto de la práctica 3. a continuación se copia la descripción del procedimiento realizado 4. incluyendo la relación de material y productos empleados 5. de los que se indicarán las propiedades físicas más significativas, incluyendo las frases de riesgo y seguridad 6. luego se explica el procedimiento experimental utilizado (puede hacerse un esquema aclaratorio), con indicación de las ecuaciones de reacción ajustadas, las cantidades utilizadas, en masa o volumen y en moles, y, en su caso, densidades y concentraciones, explicando los pasos seguidos 7. y señalando las observaciones realizadas, anotando todos los datos numéricos correspondientes y todos los cálculos que hubiera que realizar 8. anotando los resultados obtenidos y el cálculo del rendimiento 9. al final se indica la bibliografía consultada, no sólo autor y título, sino también edición y/o año de publicación, y, preferiblemente, páginas o capítulo correspondientes.

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QUIMICA INORGÁNICA Grado en Química 2º Curso

Grado en Química 2º Curso

QUÍMICA INORGÁNICA I

Guiones de Prácticas

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Práctica 1.- Preparación de tetrayoduro de estaño Práctica 2.- Preparación de tetracloruro de selenio Práctica 3.- Preparación de nitrato y cloruro de plomo Práctica 4.- Preparación de bicarbonato sódico Práctica 5.- Preparación de bisulfito sódico. Práctica 6.- Preparación de peroxoborato sódico.

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ÚTILES A TRAER POR EL ALUMNO Bata Gafas de Seguridad Cuaderno de Laboratorio

NORMAS DE TRABAJO Antes de empezar Antes de empezar cada práctica, el profesor comprobará que el alumno ha leido el guión correspondiente y contestado las preguntas previas.

Durante las sesiones Las prácticas son individuales, salvo que se indique lo contrario. Cada alumno tendrá asignado una mesa y una taquilla con el equipo individual. Trabajar siempre en la mesa, salvo que se necesite la campana de gases. Mantener siempre limpia la mesa de trabajo.

Al acabar Limpiar la mesa y el material utilizado. Dejar el equipo individual en la mesa de trabajo. Avisar al profesor antes de abandonar el laboratorio.

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TETRAYODURO DE ESTAÑO

OBJETIVO. Preparar un haluro molecular por síntesis directa entre dos reactivos sólidos. INTRODUCCIÓN. El yodo es lo suficientemente oxidante y el estaño lo suficientemente oxidable como para que la reacción directa conduzca a la oxidación del estaño hasta su estado de oxidación máximo, resultando un compuesto molecular, fácilmente soluble en disolventes orgánicos.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. En un balón de 100 mL se colocan 1 g de estaño granulado, 4 g de yodo y finalmente 10 mL de tetracloruro de carbono seco. La mezcla se refluye en ausencia de humedad hasta la completa disolución del yodo. A continuación se filtra la disolución caliente por gravedad sobre lana de vidrio, lavándose el residuo sólido con un poco de tetracloruro de carbono caliente. El filtrado y los lavados se recogen en un cristalizador y se enfrían en un baño de hielo. Los cristales obtenidos se filtran en Büchner y se pesan.

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Notas - El tetracloruro de carbono se seca a reflujo con pentóxido de fósforo en atmósfera de nitrógeno y se obtiene por destilación. Para asegurar la ausencia de humedad en el montaje de reflujo, se conectará en la salida del refrigerante un tubo de cloruro cálcico. En la filtración por gravedad sobre lana de vidrio de la disolución caliente se deberá utilizar material previamente calentado en la estufa.

MATERIAL. balón de 100 mL

2 cristalizadores

Erlenmeyer de 50 mL

placa calefactora

refrigerante de reflujo

tubo de cloruro cálcico

vidrio de reloj

REACTIVOS. cloruro cálcico anhidro

estaño

tetracloruro de carbono seco

yodo

lana de vidrio

REFERENCIAS. Inorg.Synth., 4, 119; Schlessinger, 132 (161 en trad. castellano) en HAc glacial + Ac2O: Adams, 36; Marr, 195; Woolins, 30 (36 en 2ª ed.) CUESTIONES FINALES. - A) Escriba la reacción completa y ajustada que tiene lugar en el proceso. ¿Cuál es el reactivo limitante?. - B) ¿Por qué ha de usarse tetracloruro de carbono seco?. ¿Cuál es su papel en el proceso?. - C) ¿Por qué debemos utilizar material caliente en la filtración por gravedad sobre lana de vidrio?. - E) ¿Qué tipo de compuesto es el tetrayoduro de estaño?. ¿Cual es su estructura?. - F) ¿Cuál es el origen del nombre del estaño?. ¿Y el del yodo?

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TETRACLORURO DE SELENIO

OBJETIVO. En este caso la reacción directa tiene lugar también en disolución pero con un halógeno gaseoso y seco, lo que requiere el montaje de un sistema para la generación del cloro y un tren de secado del gas que permita la preparación del compuesto, que es hidrolizable.

INTRODUCCIÓN. Debe montarse un generador de gas, que deberá ser estanco en todas sus conexiones para evitar el escape del gas producido. Este gas, convenientemente secado, se conduce a un medio disolvente en el que tiene lugar la oxidación sucesiva del selenio hasta el estado +IV, en el que el cloruro es insoluble y se deposita.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. En un balón de 250 mL de dos bocas (h), provisto de tubo de entrada de gases y refrigerante de reflujo provisto (i) de tubo de cloruro cálcico (j), se suspenden 3 g de selenio en polvo en 50 mL de tetracloruro de carbono seco y, agitando continuamente con calefacción suave, se hace pasar una corriente de cloro seco. En primer lugar se disuelve el selenio formándose el dicloruro de selenio, precipitando finamente el tetracloruro de selenio. Cuando haya precipitado totalmente se filtra en büchner, se lava con tetracloruro de carbono y se pesa, todo ello en vitrina.

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i b

h a

Generación de la corriente de cloro En un matraz de 500 mL de dos bocas (a) se introducen 25 g de permanganato potásico. En una de las bocas se adapta un embudo de presión compensada (b), cargado con 80 mL de ácido clorhídrico concentrado, y en la otra, un adaptador (c) para unirlo a una serie de frascos lavadores de gases en este orden: un frasco lavador vacío de seguridad (d), un frasco lavador con 50 mL de agua (e), otro frasco lavador vacío de seguridad (f), y por último un frasco lavador con ácido sulfúrico concentrado. Se hace gotear el ácido clorhídrico sobre el permanganato potásico, y el cloro generado deberá pasar al matraz de reacción (h), en donde se llevará a cabo la reacción de cloración. ATENCIÓN!!! EL CLORO ES UN GAS MUY TÓXICO Y CORROSIVO POR LO QUE HAY QUE EXTREMAR LAS PRECAUCIONES CUANDO SE MANIPULE.

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Notas - El tetracloruro de carbono se seca a reflujo con pentóxido de fósforo en atmósfera de nitrógeno y se obtiene por destilación. - Las uniones esmeriladas deben estar convenientemente engrasadas y niveladas para evitar pérdidas de cloro Cuando sean necesarias uniones con gomas, éstas serán lo más cortas posible, pues se verán atacadas por el cloro. - En el caso de que se consuma totalmente alguno de los reactivos en la reacción de formación de la corriente de cloro antes de que reaccione todo el selenio, se procederá inmediatamente a su reposición.

MATERIAL. Generador de gas: balón de dos bocas de 500 mL

embudo de presión compensada

adaptador de salida de gases

4 frascos lavadores de gases

agitador magnético con calefacción + imán Büchner + Kitasato + cono de goma

cristalizador

balón de dos bocas de 250 mL

refrigerante de reflujo

tubo de entrada de gases

tubo de cloruro cálcico

REACTIVOS. ácido clorhídrico concentrado

ácido sulfúrico concentrado

cloruro cálcico anhidro

permanganato potásico

selenio

tetracloruro de carbono seco

REFERENCIAS. Brauer, 267; King, 117 Cl2: Biltz, 69 (a partir de MnO2, y también indicaciones partiendo de KMnO4 ó K2Cr2O7); Dodd, 165 (purificación) CUESTIONES FINALES.

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- a) Escriba la reacción completa y ajustada mediante la cual se obtiene el tetracloruro de selenio. ¿Qué tipo de reacción es? ¿Cuál es el reactivo limitante de la reacción? - b) ¿Qué cantidad de permanganato potásico y ácido clorhídrico será necesario para que el selenio se consuma completamente?. Si obtuviesen 5 g de tetracloruro de selenio, ¿cuál sería el rendimiento del proceso?. - c)Explica el papel del tetracloruro de carbono en este proceso y por qué debe estar seco. - d) Escribe la reacción completa y ajustada mediante la que se obtiene una corriente de cloro seco. ¿Qué ocurriría si el gas no estuviese seco? - e) ¿Para qué se usa el tubo de cloruro cálcico en el montaje?. - f)¿Qué tipo de compuesto es el tetracloruro de selenio?. ¿Cuál es su estructura?

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SULFITO SÓDICO HEPTAHIDRATADO

OBJETIVO. Preparar una sal neutra del ácido sulfuroso.

INTRODUCCIÓN. Continuando con la generación de sustancias gaseosas y su manejo se prepara dióxido de azufre, para obtener una de sus sales mediante neutralización.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. Se disuelven 15 gramos de carbonato sódico anhidro en 50 mL de agua y se divide esta disolución en dos partes iguales. Una de ellas se satura con dióxido de azufre y luego se le añade la otra en vitrina gota a gota, mientras se agita vigorosamente. La mezcla resultante se deja cristalizar a temperatura ambiente. Se separan los cristales formados filtrándolos al vacío y a continuación se secan con papel de filtro, nunca con corriente de aire.

Generación de la corriente de dióxido de azufre En un balón de dos bocas de 500 mL (a), equipado con un embudo de presión compensada de 250 mL (b) y un adaptador para la salida de gases (c), se colocan 40 gramos de metabisulfito sódico. Se unen al balón dos frascos lavadores de gases de manera consecutiva unidos por gomas. El primero de ellos (d) es de seguridad, por lo que se deja vacío y el segundo (e) se llena con los 25 mL de disolución acuosa de carbonato sódico previamente preparada. Este último se conecta con un trozo de goma provisto de una pipeta de pasteur en uno de sus extremos, que sumergiremos en un vaso de precipitados de 100 mL con 50 mL de una disolución acuosa de sosa 5M (f). A continuación se echan 75 mL de disolución acuosa de ácido sulfúrico 6M en el embudo de presión compensada (b) y se comienza a gotear la misma sobre la masa de bisulfito sódico, generándose de esta manera la corriente de dióxido de azufre.

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Notas - Se deben engrasar bien todos los esmerilados y las uniones de los frascos lavadores para evitar el escape de gas. - La disolución acuosa de carbonato sódico va adquiriendo un color amarillento a medida que se va saturando de dióxido de azufre hasta alcanzar un color amarillo muy intenso. - En el caso de que se consuma totalmente alguno de los reactivos en la reacción de formación de dióxido de azufre antes de que se complete la saturación de la disolución de carbonato sódico, se procederá inmediatamente a su reposición.

MATERIAL. Generador de gas: balón de dos bocas de 500 mL

embudo de presión compensada

adaptador de salida de gases

2 frascos lavadores de gases

Büchner + Kitasato + cono de goma

varilla de vidrio

2 vasos de 100 mL

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REACTIVOS. ácido sulfúrico concentrado

carbonato sódico anhidro

hidróxido sódico

metabisulfito sódico

REFERENCIAS. Celis, 7; King, 81; SO2: Grubitsch, 286; King, 36; Riesenfeld, 63 CUESTIONES FINALES. - Escribe las reacciones completas y ajustadas que tienen lugar en el proceso de síntesis, incluida la formación de la corriente de dióxido de azufre. - Describe otros procedimientos diferentes al propuesto para generar una corriente de SO2 en el laboratorio. - Explica razonadamente por qué la disolución de carbonato sódico se divide en dos partes. - Explica razonadamente por qué la disolución de sosa 5M en el montaje del dióxido de azufre. - Calcula las cantidades de reactivos necesarias para generar dióxido de azufre de forma que todo el carbonato sódico reaccione. - Calcula el rendimiento del proceso.

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CARBONATO ÁCIDO DE SODIO

OBJETIVO. Utilizando una vez más un gas generado in situ conseguir la preparación de un compuesto aprovechando su menor solubilidad.

INTRODUCCIÓN. Este proceso se basa en la menor solubilidad del bicarbonato sódico entre todas las sales posibles con los iones existentes en una disolución concentrada de cloruro sódico y bicarbonato amónico, que en la práctica se consigue saturando una disolución concentrada de cloruro sódico primero con amoníaco y luego con dióxido de carbono.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. Se disuelven en frio 8 g de cloruro sódico comercial en 40 ml de una disolución de amoníaco aproximadamente 8 M. La disolución resultante se filtra para eliminar las impurezas insolubles que pudiera contener el cloruro sódico. A través de la disolución filtrada se hace borbotear dióxido de carbono, cuidando que la temperatura permanezca entre 25 y 30 °C y regulando la velocidad de borboteo del gas de forma que la absorción sea máxima. Al cabo de poco tiempo comienza a precipitar el carbonato ácido de sodio, sin embargo el paso de CO2(g) debe mantenerse durante una media hora. Ion cloruro + Ion sodio + Ion amonio + Ion hidroxilo + Dióxido de carbono → → Carbonato ácido de sodio + Ion cloruro + Ion amonio

El carbonato ácido de sodio precipitado se filtra en un embudo Büchner y en él se lava con una pequeña cantidad de agua fría. Se seca, primero en la trompa y después en estufa a baja temperatura y se pesa.

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Generación de la corriente de dióxido de carbono En un matraz de 500 mL de dos bocas (a) se introducen 25 g de carbonato cálcico. En una de las bocas se adapta un embudo de presión compensada (b), cargado con 80 mL de ácido clorhídrico concentrado, y en la otra, un adaptador (c) para unirlo a una serie de frascos lavadores de gases en este orden: un frasco lavador vacío de seguridad (d), un frasco lavador con 50 mL de agua (e), otro frasco lavador vacío de seguridad (f), y por último un frasco lavador con la disolución amoniacal de cloruro sódico. Se hace gotear el ácido clorhídrico sobre el carbonato cálcico, y el dióxido de carbono generado deberá pasar al matraz de reacción (h), en donde se llevará a cabo la reacción.

MATERIAL. Generador de gas: balón de dos bocas de 500 mL

embudo de presión compensada

adaptador de salida de gases

4 frascos lavadores de gases

Büchner + Kitasato + cono de goma

cristalizador

embudo

vaso de 100 mL

REACTIVOS. ácido clorhídrico concentrado

amoníaco concentrado

carbonato cálcico

cloruro sódico

REFERENCIAS. Biltz, 134; Celis, 6; King, 151; J.Chem.Educ., 58(1981)1035; Riesenfeld, 92; Schlessinger, 57 (76 en trad. castellano) CO2: Grubitsch, 338; Riesenfeld, 67

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CUESTIONES FINALES. 1.- Teniendo en cuenta las reacciones ajustadas previamente, calcular el volumen de CO2(g) necesario para completar la precipitación. 2.- Calcular el rendimiento de la síntesis. 3.- Con el NaHCO3 obtenido preparar una disolución acuosa y trasvasarla a dos tubos de ensayo, añadir al primero unas gotas de AgNO3(aq) y al segundo una gota de fenoltaleina. Anotar los camios observados y explicar los procesos que los han provocado.

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NITRATO Y CLORURO DE PLOMO

OBJETIVO. Preparar sales iónicas de plomo(II) empezando por el nitrato, una de sus pocas sales solubles, mediante simple ataque de un ácido oxidante sobre el metal, continuando con su conversión en otra sal aprovechando su insolubilidad.

INTRODUCCIÓN. El plomo es fácilmente oxidable al estado de oxidación +II, sin embargo, la insolubilidad de la mayor parte de sus sales permite su resistencia al ataque por ácidos. El nitrato de plomo es soluble y, dado el carácter oxidante del ácido nítrico, ésta es una vía adecuada para su ataque para, posteriormente, convertirlo en otros compuestos de plomo(II).

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. NITRATO DE PLOMO 5 g de plomo se colocan en un balón de 250 mL y se añade una disolución de 11 mL de ácido nítrico concentrado, en 22 mL de agua. Se calienta en baño de arena a reflujo (evitar la concentración de la disolución, pues entonces el producto formado precipita sobre el metal y cesa el ataque) hasta completa disolución del plomo. Se deja enfriar durante un rato y se filtra en embudo de placa filtrante o lana de vidrio, lavando con las primeras porciones del filtrado el vaso donde se recoge y volviéndolas de nuevo al filtro (así se eliminan los aniones comunes carbonato, haluro o sulfato que pudieran contaminar el recipiente). El filtrado se concentra en baño de arena hasta cristalización.

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CLORURO DE PLOMO Con una parte del nitrato de plomo obtenido antes se prepara una disolución saturada, se enfría exteriormente con hielo y sal, y se le añade la cantidad equivalente de ácido clorhídrico. Se deja posar el precipitado y se añade, agitando, un poco de agua helada. Se lava varias veces por decantación con agua helada hasta que el líquido de lavado no dé reacción ácida. Se recristaliza en agua hirviendo (100 partes de agua a 100°C disuelven 3½ de cloruro de plomo), filtrando en caliente sobre placa de vidrio. Se filtran los cristales obtenidos al enfriar la disolución, se lavan con etanol y se dejan secar.

MATERIAL. balón de 250 mL

Büchner + Kitasato + cono de goma

baño de arena

cristalizador

placa de vidrio

embudo

vaso de 50 mL

placa calefactora refrigerante de reflujo

REACTIVOS. ácido nítrico concentrado

ácido clorhídrico

lana de vidrio

etanol

plomo

hielo nitrato de plomo sal (cloruro sódico) papel pH

REFERENCIAS. Celis, 140, 141

CUESTIONES FINALES.

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1.- Escribe las reacciones completas y ajustadas que tienen lugar en el proceso de síntesis. 2.- ¿Por qué es necesario enfriar con hielo después de añadir el ácido clorhídrico? ¿Cómo recristalizaste el cloruro de plomo? 3.- En el caso de que se desprendan gases durante la reacción de plomo y ácido nítrico de que color son y a que se deben. 4.- Dibuja el montaje utilizado para la reacción de oxidación del plomo, indicando el nombre del material necesario.

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PEROXOBORATO SÓDICO

OBJETIVO. Preparación de un peroxocompuesto.

INTRODUCCIÓN. Un grupo de gran interés dentro de las sales de boro son las que contienen el ion perborato o peroxoborato, las cuales poseen propiedades que las hacen útiles como agentes blanqueantes. Ello permite su utilización en campos que van desde la industria farmacéutica como aditivos en dentífricos, hasta la fabricación de detergentes industriales Si bien existe un procedimiento industrial que permite la obtención de peroxoborato sódico por electrólisis de una disolución de borato sódico que contiene carbonato sódico, existe otra vía a escala de laboratorio que parte de un producto natural, el bórax, y lo trata con una disolución de peróxido de hidrógeno en medio básico según la reacción: Na2B4O5(OH)4.8H2O + 2NaOH+4H2O2+H2O → → 2 Na2B2O4(OH)4.6H2O bórax + hidróxido sódico + peróxido de hidrógeno +agua → → peroxoborato sódico

ASPECTOS PREVIOS Leer con detenimiento el procedimiento experimental y explicar al Profesor todos los pasos que se van a seguir para su realización.

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PROCEDIMIENTO Se disuelven en 50 ml de agua destilada 7 g de bórax, calentando ligeramente. Sobre esta disolución se añade la cantidad estequiométrica de una disolución de hidróxido sódico al 22%. La mezcla resultante se enfría en un baño de agua-hielo y se le añade, poco a poco y agitando, la cantidad estequiométrica de agua oxigenada del 30%. Después de algún tiempo de reposo en el baño, se separa de la mezcla el peroxoborato sódico cristalizado, se filtra a vacío en un embudo Büchner, se lava con agua muy fría, se deja secar al aire y se pesa.

Determinación del contenido real de peroxoborato (OPTATIVO): Disolver 1 g (o una parte alícuota pesada exactamente) en una mezcla de 50 ml de agua destilada y 10 ml de disolución de ácido sulfúrico diluido en un matraz aforado de 100 ml; diluir hasta el enrase con agua destilada. Se toman 10 ml de esta disolución y se valoran por yodometría Yodometría: Se toman 10 ml de la disolución en un matraz con tapón esmerilado, se añaden 0,5 g de yoduro potásico y se agita y se deja reposar durante 30 minutos. Posteriormente se valora el yodo liberado con tiosulfato sódico 0,1 M, utilizando como indicador engrudo de almidón. La valoración debe hacerse al menos tres veces. Na2B2O4(OH)4.6H2O + KI → → 2 NaBO2 + 2 I2 + 4 KOH + 6 H2O peroxoborato sódico + yoduro potásico → → metaborato sódico + yodo + hidróxido potásico + agua I2 + 2 Na2S2O3 → 2 NaI + Na2S4O6 yodo + tiosulfato sódico → yoduro sódico + tetrationato sódico

MATERIAL. Büchner + Kitasato + cono de goma Erlenmeyer de 50 mL

cristalizador placa calefactora

vaso de 100 mL

REACTIVOS.

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bórax

hidróxido sódico

hielo

peróxido de hidrógeno del 30%

REFERENCIAS. Brauer, 487; Henderson, 99; King, 92.

CUESTIONES FINALES. l.- Hallar el rendimiento de la obtención del peroxoborato. 2.- ¿Cuál es la pureza del peroxoborato?.

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BIBLIOGRAFÍA GENERAL

Adams, D.M. y Raynor, J.B.; Química Inorgánica Práctica Avanzada; Reverté, 1966 Biltz, H. Y Biltz, W.; Laboratory Methods in Inorganic Chemistry, 1st ed.; Wiley, 1909 Brauer, G.; Química Inorgánica Preparativa; Reverté, 1958 Celis, M. Gutiérrez de; Prácticas de Química Inorgánica; SAETA, 1942 Dodd, R.E. y Robinson, P.L.; Química Inorgánica Experimental; Reverté, 1965 Grubitsch, H.; Química Inorgánica Experimental; Aguilar, 1959 Henderson, W.E. y Fernelius, W.C.; A Course in Inorganic Chemistry Preparations, 1st ed.; McGraw-Hill, 1935 Inorganic Syntheses, serie, varios volúmenes, I-XVII, McGraw-Hill, desde 1939; XVIII- , Wiley, desde 1978 Journal of the Chemical Education, revista mensual, American Chemical Society, desde 1924 King, A.; Inorganic Preparations; Van Nostrand, 1936 Marr, G. y Rockett, B.W.; Practical Inorganic Chemistry; Van Nostrand, 1972 Riesenfeld, E.H.; Prácticas de Química Inorgánica, 14ª ed.; Labor, 1943 Schlessinger, G.G.; Preparación de Compuestos Inorgánicos en el Laboratorio; Continental, 1965 Woolins, J.D.; Inorganic Experiments, 2nd ed.; Wiley, 2003

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Frases R (riesgo) y S (seguridad) de los reactivos empleados.

ácido clorhídrico concentrado

R: 34-37 R34: Provoca quemaduras. R37: Irrita las vías respiratorias S: 26-45: S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta)

ácido nítrico concentrado

R: 8-35 R8: Peligro de fuego en contacto con materias combustibles R35: Provoca quemaduras graves S: 23-26-36-45 S23:

respirar

los

gases/humos/vapores/aerosoles

[denominación(es) adecuada(s) a especificar por el fabricante] S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico S36: Úsese indumentaria protectora adecuada S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta) ácido sulfúrico

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R: 35: Provoca quemaduras graves S: 26-30-45 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico S30: No echar jamás agua a este producto S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta)

amoníaco concentrado

R: 34-50 R34: Provoca quemaduras R50: Muy tóxico para los organismos acuáticos S: 26-36/37/39-45-61 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. Úsese indumentaria protectora adecuada S36/37/39: Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta) S61: Riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto

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bórax

R: 62-63 R62 Posible riesgo de perjudicar la fertilidad. R63 Posible riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto. S: 36/37: Úsense indumentaria y guantes de protección adecuados

calcio carbonato

R: 37/38-41 R37/38: Irrita las vías respiratorias y la piel R41: Riesgo de lesiones oculares graves S: 26-36/37/39 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S36/37/39: Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara

calcio cloruro anhidro

R: 36 Irrita los ojos S: 22-24

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S22: No respirar el polvo S24: Evítese el contacto con la piel

carbono tetracloruro

R: 23/24/25-40-48/23-52/53-59 R23/24/25: Tóxico por inhalación, por ingestión y en contacto con la piel R40: Posibles efectos cancerígenos R48/23: Tóxico: riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposición prolongada por inhalación R52/53: Nocivo para los organismos acuáticos, puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático R59: Peligroso para la capa de ozono S: 23-36/37-45-59-61 S23:

respirar

los

gases/humos/vapores/aerosoles

[denominación(es) adecuada(s) a especificar por el fabricante] S36/37: Úsense indumentaria y guantes de protección adecuados S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta) S59: Remitirse al fabricante o proveedor para obtener información sobre su recuperación/reciclado S61:

Evítese

liberación

medio

ambiente.

Recábense

instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad

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estaño

R: 36/37: Úsense indumentaria y guantes de protección adecuados S: 26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico.

estaño tetrayoduro

R: 20/21/22-34-42/43 R20/21/22: Nocivo por inhalación, por ingestión y en contacto con la piel R34: Provoca quemaduras R42/43: Posibilidad de sensibilización por inhalación y en contacto con la piel S: 26-28.1-36/37/39-45 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico S28.1: S28: En caso de contacto con la piel, lávese inmediata y abundantemente con ... (productos a especificar por el fabricante) S36/37/39: Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta)

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etanol

R: 11: Fácilmente inflamable. S: 7-16 S7: Manténgase el recipiente bien cerrado S16: Conservar alejado de toda llama o fuente de chispas - No fumar

hielo -

peróxido de hidrógeno del 30%

R: 22-41 R22: Nocivo por ingestión R41: Riesgo de lesiones oculares graves S: 26-39 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico S39: Úsese protección para los ojos/la cara

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plomo

R: 61-33-40-48/20-62 R61: Riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto R33: Peligro de efectos acumulativos R40: Posibles efectos cancerígenos R48/20: Nocivo: riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposición prolongada por inhalación R62: Posible riesgo de perjudicar la fertilidad S: 53-36/37-45 S53: Evítese la exposición - recábense instrucciones especiales antes del uso S36/37: Úsense indumentaria y guantes de protección adecuados S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta)

plomo cloruro

R: 61-20/22-33-50/53-62 R61: Riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto R20/22: Nocivo por inhalación y por ingestión R33: Peligro de efectos acumulativos R50/53: Muy tóxico para los organismos acuáticos, puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático R62: Posible riesgo de perjudicar la fertilidad S: 53.1-45-60-61

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S53.1:

S53:

Evítese

exposición

recábense

instrucciones

especiales antes del uso S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta) S60: Elimínense el producto y su recipiente como residuos peligrosos S61:

Evítese

liberación

medio

ambiente.

Recábense

instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad

plomo nitrato

R: 61-8-20/22.1-33-50/53-62 R61: Riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto R8: Peligro de fuego en contacto con materias combustibles R20/22.1: R20/22: Nocivo por inhalación y por ingestión R33: Peligro de efectos acumulativos R50/53: Muy tóxico para los organismos acuáticos, puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático R62: Posible riesgo de perjudicar la fertilidad S: 53.1-45-60-61 S53.1:

S53:

Evítese

exposición

recábense

instrucciones

especiales antes del uso S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta). S60: Elimínense el producto y su recipiente como residuos peligrosos S61:

Evítese

liberación

medio

ambiente.

Recábense

instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad

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potasio permanganato

R: 8-22-50/53 R8: Peligro de fuego en contacto con materias combustibles R22: Nocivo por ingestión R50/53: Muy tóxico para los organismos acuáticos, puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático S: 60-61 S60: Elimínense el producto y su recipiente como residuos peligrosos S61:

Evítese

liberación

medio

ambiente.

Recábense

instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad

selenio

R: 23/25-33-53 R23/25: Tóxico por inhalación y por ingestión R33: Peligro de efectos acumulativos R53: Puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático S: 20/21-28-45-61 S20/21: No comer, ni beber, ni fumar durante su utilización S28: En caso de contacto con la piel, lávese inmediata y abundantemente con ... (productos a especificar por el fabricante) S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta).

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S61:

Evítese

liberación

medio

ambiente.

Recábense

instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad

selenio tetracloruro

R: 23/25-33-50/53 R23/25: Tóxico por inhalación y por ingestión R33: Peligro de efectos acumulativos R50/53: Muy tóxico para los organismos acuáticos, puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático S: 20/21-28-45-60-61 S20/21: No comer, ni beber, ni fumar durante su utilización S28: En caso de contacto con la piel, lávese inmediata y abundantemente con ... (productos a especificar por el fabricante) S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta) S60: Elimínense el producto y su recipiente como residuos peligrosos S61:

Evítese

liberación

medio

ambiente.

Recábense

instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad

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sodio carbonato

R: 36: Irrita los ojos S: 22-26 S22: No respirar el polvo S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico

sodio, cloruro -

sodio hidróxido

R: 35: Provoca quemaduras graves S: 26-37/39-45 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico S37/39: Úsense guantes adecuados y protección para los ojos/la cara S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta)

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sodio metabisulfito

R: 22-31-41 R22: Nocivo por ingestión R31: En contacto con ácidos libera gases tóxicos R41: Riesgo de lesiones oculares graves S: 26-39-46 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S39: Úsese protección para los ojos/la cara S46: En caso de ingestión, acúdase inmediatamente al médico y muéstrele la etiqueta o el envase

sodio perborato

R: 36: Irrita los ojos S: 26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico.

sodio sulfito R: 31: En contacto con ácidos libera gases tóxicos

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yodo

R: 20/21-50 R20/21: Nocivo por inhalación y en contacto con la piel R50: Muy tóxico para los organismos acuáticos S: 23-25-61 S23:

respirar

los

gases/humos/vapores/aerosoles

[denominación(es) adecuada(s) a especificar por el fabricante] S25 Evítese el contacto con los ojos S61:

Evítese

liberación

medio

ambiente.

Recábense

instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad

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QUIMICA INORGÁNICA Grado en Química 2º Curso

Grado en Química 2er Curso QUIMICA INORGÁNICA II

Guiones de Prácticas

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ÚTILES A TRAER POR EL ALUMNO Bata Gafas de Seguridad Cuaderno de Laboratorio

NORMAS DE TRABAJO Antes de empezar Antes de empezar cada práctica, el profesor comprobará que el alumno ha leido el guión correspondiente y contestado las preguntas previas.

Al acabar Limpiar la mesa y el material utilizado. Dejar el equipo individual en la mesa de trabajo. Avisar al profesor antes de abandonar el laboratorio.

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Las prácticas se desarrollarán de acuerdo con el siguiente programa:

Explicaciones previas (entrar al laboratorio con preparación teórica ya hecha) día 1.- corrosión/sulfato de tetraammíncobre(II) día 2.- complejos de cobalto, [Co(NH3)6]Cl3/[CoCl(NH3)5]Cl2 (comparación por color y conductividad) día 3.- tris(oxalato)ferrato(III) potásico día 4.- observación de estructuras de sólidos

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Práctica nº 1

CORROSIÓN OBJETIVOS Se trata de comparar los efectos de la corrosión sobre el hierro en diferentes condiciones.

INTRODUCCIÓN Al aire, los metales innobles son atacados por disoluciones acuosas, oxidándose. El óxido formado habitualmente es poco soluble, y, si es compacto, como en el caso del aluminio, forma una película que lo protege de la corrosión. Pero si es poroso, como ocurre con el hierro, o soluble, el metal queda expuesto al posterior ataque. Se debe, entonces, evitar o, al menos, retrasar la corrosión. La corrosión es un proceso redox; la oxidación es el proceso anódico y la reducción, el catódico. En general, dos metales (o sistemas cualesquiera) con diferentes potenciales de reducción y en contacto, constituyen una pila electroquímica, en la que la reacción que tiene lugar provoca la oxidación del metal con potencial inferior.

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Experimentalmente se observa que el hierro no se corroe en aire seco ni en agua exenta de oxígeno disuelto; para que haya corrosión son necesarios ambos, oxígeno y agua. Además a) la corrosión se acelera si el agua contiene un electrolito, especialmente si la disolución es ácida b) las partes metálicas sometidas a tensión se corroen más rápidamente, c) las porciones calentadas se corroen más rápidamente que las que no lo son, d) la corrosión del hierro se inhibe con algunos aniones, como PO43-, CrO42- y OH-, y e) los metales en contacto con otros menos activos se corroen mucho más rápidamente que estando solos. Las reacciones anódica y catódica suelen ocurrir en diferentes lugares del sistema, disminuyendo la probabilidad de que se formen productos que impidan alguna de las reacciones, al formarse barreras físicas, La reacción catódica ocurre más fácilmente en la superficie del metal menos activo, por lo que éste acelera la corrosión del otro. Una superficie sometida a tensión contiene átomos en un entorno cristalino menos estable, que, por tanto, sufre el ataque más fácilmente.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se preparan 100 mL de una disolución de cloruro sódico 0,1 M, se vierte en una placa Petri de unos 20 cm de diámetro, y se añaden unas gotas de fenolftaleína y un cristalito de hexacianoferrato(III) potásico. Se limpian bien tres clavos de hierro y se sumergen en la disolución: a uno de los clavos, a la izquierda, se le enrolla un hilo de cobre otro, el del centro se coloca solo y al tercero, a la derecha, se le enrolla cinta de magnesio. Se deja estar en reposo una media hora y se comprueba lo ocurrido.

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MATERIAL balanza

placa Petri

vaso de 250 mL

vidrio de reloj

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REACTIVOS cloruro sódico

hexacianoferrato(III) potásico

fenolftaleína

3 clavos de hierro

hilo de cobre

cinta de magnesio

REFERENCIAS Petrucci, R.H., Harwood, W.S. y Herring, F.G.; Química General, 8ª ed.; Pearson/Prentice Hall, 2003, 21.6, pg. 849; Housecroft, 201, 617 J.Chem.Educ., 51(1974)218; 56(1979)673; 58(1981)505; 71(1994)261 http://www.experimente.axel-schunk.de/edm0798.html

CUESTIONES FINALES 1.- ¿Qué especie sufre corrosión en cada caso?. 2.- ¿En qué caso es más patente la corrosión?. 3.- Explicar las observaciones realizadas. 4.- ¿Qué se entiende por “electrodo de sacrificio”?.

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Práctica nº 2

SULFATO DE TETRAAMMÍNCOBRE(II) OBJETIVOS Observar la formación de un complejo, visible por el neto cambio de color, que se sobrepone a la precipitación del hidróxido metálico, habitual en un medio básico. Por otro lado, observar también la variación de la solubilidad con la modificación de la polaridad del medio.

INTRODUCCIÓN Los compuestos de coordinación son una importante clase de sustancias inorgánicas que contienen un ion metálico al que se unen otros iones o moléculas mediante enlaces covalentes coordinados. Estos iones o moléculas unidos al ion metálico se denominan ligandos, y todo el conjunto de metal central y ligandos forman el complejo. Los complejos más simples son los cationes hidratados de los metales de transición; p.ej., en muchas sales comunes, como CoCl2·6H2O y FeSO4·7H2O, el ion metálico está unido a seis moléculas de agua formando el hexaacuaión, [M(H2O)6]n+. Éste es la especie dominante en las disoluciones acuosas de estas sales. Pero hay muchos iones y moléculas que pueden actuar como ligandos en compuestos de coordinación, siendo un primer requisito que dispongan de, al menos, un par electrónico capaz de interaccionar con orbitales vacíos del metal central. Son ligandos comunes los iones haluro (F-, Cl-, Br-, I-), el ion cianuro (CN-), el monóxido de carbono (CO), el agua (H2O) y el amoníaco (NH3).

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En un vaso de 250 mL se disuelven unos 2 g CuSO4 5H2O en 15 mL de agua destilada. Se añade lentamente NH3 concentrado hasta que el precipitado inicial se disuelva y luego otro volumen igual al añadido hasta entonces, de modo que la disolución sea azul oscuro y transparente, luego se añaden 15 mL de etanol del 95% y se coloca el vaso en un baño de hielo durante unas 2 horas. Los cristales que se formen se filtran en un embudo Büchner con succión, se lavan con una mezcla 1:1 de etanol y amoníaco concentrado y se dejan secar al aire durante la noche.

sulfato de tetraammíncobre(II)

R: 36/37/38: Irrita los ojos, la piel y las vías respiratorias. S: 26-37/39: S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S37/39: Úsense guantes adecuados y protección para los ojos/la cara.

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MATERIAL balanza

Büchner + Kitasato + cono de goma

cristalizador

espátula

probeta de 25 mL

trompa de vacío

varilla de vidrio

vaso de 250 mL

vidrio de reloj

REACTIVOS amoníaco concentrado

etanol

sulfato cúprico

hielo

REFERENCIAS Dawson, 216; Housecroft, 636, 588; Rayner-Canham, 492; Riesenfeld, 228; Schlessinger, 195;

CUESTIONES FINALES 1.- Calcular el rendimiento obtenido.

A R = ⋅100% B

A: masa del producto obtenido B: masa teórica de producto

2.- De qué color es el precipitado obtenido iniciailmente al añadir el amoníaco y de qué sustancia se trata?. 3.- ¿Para qué se añade el etanol?, ¿por qué?. 4. ¿Qué estructura tiene el ion complejo?.

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Práctica nº 3

PREPARACIÓN Y ESTUDIO DE UN COMPLEJO DE COBALTO OBJETIVO Poner de manifiesto la estabilización de un estado de oxidación poco habitual si no es complejado, permitiendo la oxidación de sales de cobalto(II) sólo con oxidantes moderados.

INTRODUCCIÓN Si bien se conocen pocas sales simples de cobalto(III) dado su alto potencial normal de reducción, sí son muchos los compuestos de coordinación que de él se conocen,

siendo

los

compuestos

amminados

los

más

comunes.

Una

característica general de estos compuestos es que el átomo de cobalto está rodeado, o coordinado, octaédricamente por seis moléculas o átomos (ligandos), formando un ion complejo. La complejación del cobalto en medio amoniacal facilita su oxidación, aunque las condiciones de reacción determinarán la naturaleza del complejo formado. El compuesto de partida contiene el ion [Co(H2O)6]2+, en el que en medio amoniacal fácilmente se sustituyen cinco de las moléculas de agua por moléculas de amoníaco, pero la sustitución de la sexta resulta más difícil, siendo necesaria una alta presión de amoníaco o un catalizador para alcanzar rápidamente una posición adecuada del equilibrio. Las hexaamminas anaranjadas se preparan usando carbón activado y alta concentración de sal amónica, pero en ausencia del carbón se forma la sal acuapentaammíncobalto(III), de color rosa, que por tratamiento con ácido clorhídrico concentrado da lugar a la sal pentaammínclorocobalto(III). El denominado cloruro de hexaammíncobalto(III), o luteocobáltico por su color amarillo azafrán, contiene el catión [Co(NH3)6]3+ y tres aniones cloruro, mientras

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que el cloruro de pentaammínclorocobalto(III), o purpureocobáltico por su color púrpura, contiene el catión [CoCl(NH3)5]2+ y dos aniones cloruro, es decir, uno de los cloruros está directamente enlazado al cobalto, formando parte de la llamada primera esfera de coordinación, mientras otros dos forman la segunda esfera de coordinación. Los dos complejos obtenidos en esta práctica pueden, así, diferenciarse por medidas de conductividad. La determinación de la conductividad de las disoluciones es un método de caracterización importante ya que permite establecer el número de iones que se producen en la disociación de un mol compuesto en la disolución, pues la conductividad será tanto mayor cuanto mayor sea el número de iones producidos. Otro procedimiento sencillo para identificarlos sería la precipitación cuantitativa de disoluciones de uno y otro compuesto con disolución de nitrato de plata, ya que la cantidad de AgCl precipitada dependerá del cloruro fácilmente ionizable que forma parte de la segunda esfera de coordinación.

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CLORURO DE HEXAAMMÍNCOBALTO(III)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En un Erlenmeyer de 250 mL se mezclan 5 g de cloruro de cobalto hexahidratado y 3,3 g de cloruro amónico con 30 mL de agua. En vitrina se añaden 1 g de carbón activado y 45 mL de amoníaco acuoso concentrado. La suspensión marrón se enfría a 0°C en baño de hielo y luego se añaden, desde un embudo de goteo instalado en la vitrina y sin dejar que la temperatura sobrepase los 10ºC, 4 mL de peróxido de hidrógeno del 30% (manejarlo con cuidado; si salpica la piel, lavar inmediatamente la zona afectada con agua, el peróxido de hidrógeno puede causar graves quemaduras muy dolorosas en piel y ojos). Una vez finalizada la efervescencia, la mezcla marrón-rojizo se calienta hasta 60°C, manteniéndola con agitación a esta temperatura durante 30 min. para asegurar el completo desplazamiento de todos los ligandos acua. Luego se enfría a 0°C y el producto precipita.

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Se filtra, y, para separar el producto del carbón activado, el sólido se coloca en un Erlenmeyer de 250 mL, y se añaden 40 mL de agua caliente y 1 mL de ácido clorhídrico concentrado; la mezcla se calienta a 70°C y se filtra en caliente. El filtrado se coloca en un baño de hielo y se añade 1 mL de ácido clorhídrico concentrado frío. El sólido naranja formado se recoge por filtración, se lava con 25 mL de etanol del 95% enfriado con hielo y se deja secar al aire.

cloruro de hexaammíncobalto(III)

R: 36/37/38: Irrita los ojos, la piel y las vías respiratorias. S: 26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico.

MATERIAL agitador magnético con calefacción + imán Büchner + Kitasato + cono de goma embudo de goteo

Erlenmeyer de 250 mL

balanza cristalizador espátula

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papel de filtro

probeta de 10 mL

probeta de 100

termómetro

trompa de vacio

varilla de vidrio

vaso de 100 mL

vidrio de reloj

REACTIVOS ácido clorhídrico concentrado

amoníaco concentrado

carbón activado

cloruro amónico

cloruro de cobalto hexahidratado

etanol

peróxido de hidrógeno del 30%

hielo

REFERENCIAS Adams, 152; Brauer, 921 (oxidación con aire); Housecroft, 624; Inorg.Synth., 2, 216 (oxidación con aire); J.Chem.Educ., 46(1969)447; 66(1989)1044; Marr, 266; Rayner-Canham, 483;

CUESTIONES FINALES 1.- Calcular el rendimiento obtenido.

A ⋅100% B

A: masa del producto obtenido B: masa teórica de producto

2.- ¿Qué estructura tiene el producto final?. 3.- ¿Qué condiciones han permitido la formación del compuesto?. 4.- Escribir las ecuaciones de las reacciones que, presumiblemente, tienen lugar. 5.- Si en lugar de emplear H2O2 como oxidante se hubiera utilizado oxígeno, ¿qué volumen de aire habría que haber burbujeado a través de la disolución?.

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a) CLORURO DE PENTAAMMÍNCLOROCOBALTO(III)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se prepara una mezcla de 2,5 g de cloruro amónico en 15 mL de amoníaco concentrado y se le añaden en porciones y agitando continuamente 5 g de cloruro de cobalto hexahidratado. En la vitrina, sobre esta mezcla se gotean 4 mL de peróxido de hidrógeno del 30% (manejarlo con cuidado; si salpica la piel, lavar inmediatamente la zona afectada con agua; el peróxido de hidrógeno puede causar graves quemaduras muy dolorosas en piel y ojos). Cuando haya cesado la efervescencia y agitando vigorosamente, se añaden cuidadosamente, en porciones de 3 mL, 15 mL de ácido clorhídrico concentrado. Entonces, mientras se agita, se calienta durante 20 minutos a 85°C en baño de agua, se enfría a temperatura ordinaria y luego en baño de hielo (la temperatura debe llegar a debajo de 10ºC) y se filtra en placa porosa. El sólido se lava con 10 mL de agua helada en varias porciones y luego con 10 mL de ácido clorhídrico 6 M. Se deja secar al aire o a 100°C durante 2 h. La placa sinterizada usada se lava luego con ácido nítrico concentrado.

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cloruro de pentaammínclorocobalto(III)

MATERIAL agitador magnético con calefacción + imán

balanza

cristalizador

espátula

embudo de goteo

Kitasato + cono de goma placa porosa

probeta de 10 mL

termómetro

trompa de vacio

vaso de 250 mL

vidrio de reloj

varilla de vidrio

REACTIVOS ácido clorhídrico concentrado

ácido nítrico concentrado

amoníaco concentrado

cloruro amónico

cloruro de cobalto hexahidratado

peróxido de hidrógeno del 30%

hielo

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REFERENCIAS Adams, 63 (partiendo de carbonato de cobalto); Biltz, 173 (partiendo de carbonato de cobalto y por oxidación con aire); Brauer, 921 (partiendo de carbonato de cobalto y por oxidación con aire); Henderson, 128 (partiendo de carbonato de cobalto y por oxidación con aire); Housecroft, 624; Inorg.Synth., 9, 160; J.Chem.Educ., 40(1963)476; 46(1969)447; 66(1989)1043; King, 104 (partiendo de carbonato de cobalto y por oxidación con aire); Marr, 393; Schlessinger, 244 (partiendo de carbonato de cobalto y por oxidación con aire); Woolins, 26; 2nd, 31 (partiendo de carbonato de cobalto y por oxidación con aire)

CUESTIONES FINALES 1.- Calcular el rendimiento obtenido.

A ⋅100% B

A: masa del producto obtenido B: masa teórica de producto

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c) MEDIDA DE LA CONDUCTIVIDAD Se pesan exactamente 0,25 g del compuesto y se disuelven en agua, pasando la disolución a un matraz aforado de 100 mL, donde se enrasa. Se miden las conductancias de las disoluciones suministradas 0,01 M de cloruro sódico, cloruro de magnesio y hexacianoferrato(III) potásico y de la disolución problema, enjuagando bien la celda de conductancia entre una medida y otra y usando un poco de cada disolución para enjuagar la celda antes de realizar la medida de esa disolución. Se registran las medidas realizadas con cada disolución.

MATERIAL balanza

conductímetro

frasco lavador de plástico

matraz aforado de 100 mL

espátula

varilla de vidrio

vidrio de reloj

REACTIVOS disoluciones 0,01 M preparadas de cloruro sódico cloruro de magnesio hexacianoferrato(III) potásico producto obtenido

REFERENCIAS Adams, 151; Angelici, 19

CUESTIONES FINALES 1.- A la vista de los resultados obtenidos, ¿qué formulación es asignable al producto obtenido y ensayado?.

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Práctica nº 4

TRIS(OXALATO)FERRATO(III) POTÁSICO TRIHIDRATADO OBJETIVO Preparar un compuesto de coordinación en el que coexisten especies oxidantes y reductoras.

INTRODUCCIÓN Fe(III) forma, mayoritariamente, complejos octaédricos, y presenta una gran afinidad por ligandos con átomos donadores de oxígeno. El ion oxalato puede actuar como ligando “bidentado”, coordinándose al mismo átomo central a través de dos átomos donadores de oxígeno diferentes y dando lugar a complejos más estables por la formación de anillos quelato. Loscomplejos de este tipo mejor conocidos son los “trioxalatos” de metales trivalentes, que contienen el anión [M(C2O4)3]3- y un número de moléculas de agua de cristalización variable. Si bien el compuesto del título podría obtenerse directamente a partir de una sal de hierro(III), se elige partir de un compuesto de hierro(II), del que también se obtiene fácilmente, para dar la oportunidad de realizar una reacción redox en la que, además, se deberá comprobar que se ha realizado completamente. Por otro lado se parte de una “sal doble” para poner de manifiesto la diferencia que existe entre ellas y los “compuestos de coordinación”. Tras la oxidación del hierro y comprobación de que ésta se ha completado, se realiza la complejación, que se acompaña por un vistoso cambio de color, debido fundamentalmente a la coexistencia en el compuesto de un potencial oxidante y un potencial reductor, por lo que es fotosensible, sufriendo la descomposición según 2 K3[Fe(C2O4)3] → 2 Fe(C2O4) + 2 CO2 + 3 K2C2O4

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amarilleando por la formación del oxalato ferroso.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se prepara una disolución de 5 g de sal de Mohr en 15 mL de agua caliente y se añaden 5 gotas de ácido sulfúrico diluido. Se prepara una disolución de ácido oxálico 1,0 M y se añaden 25 mL a la disolución anterior. La mezcla se calienta a ebullición, agitando continuamente, y luego se deja depositar el precipitado de oxalato ferroso dihidratado, que luego se decanta y lava con 20 mL de agua, calentando, para volver a dejar sedimentar y decantar. Se prepara una disolución saturada de oxalato potásico* y se añaden 10 mL de ella al oxalato ferroso, calentando luego a 40ºC. Se añaden lentamente 20 mL de peróxido de hidrógeno del 3%, agitando continuamente y manteniendo la temperatura de 40ºC (puede que precipite algo de hidróxido férrico). Desde este momento intentar mantener, en lo posible, la mezcla de reacción fuera de la acción de la luz. Calentar a ebullición y añadir 8 mL de disolución de ácido oxálico 1,0 M, manteniendo la temperatura próxima a la de ebullición (primero se añaden 5 mL

solubilidad del oxalato potásico: 37,9 g/100 g agua a 25ºC

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de una vez, y luego los otros 3 mL, con cuentagotas; la disolución debe resultar clara). La disolución se filtra, y al filtrado se le añaden 10 mL de etanol, calentando para que se redisuelvan los cristales que puedan formarse. Sumergir una astilla colgada de un hilo y dejar cristalizar por la noche. Filtrar los cristales con succión y lavarlos con 15 mL de una mezcla 1:1 de etanol y agua, y finalmente con 15 mL de etanol, secar al aire y pesar el producto.

tris(oxalato)ferrato(III) potásico

R: 21/22: Nocivo en contacto con la piel y por ingestión. S: 24/25: Evítese el contacto con los ojos y la piel.

MATERIAL agitador magnético con calefacción + imán

balanza

Büchner + Kitasato + cono de goma

cuentagotas

embudo de goteo

2 Erlenmeyer de 150

mL espátula

papel de filtro

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probeta de 25 mL

termómetro

trompa de vacio

varilla de vidrio

vaso de 100 mL

vidrio de reloj

REACTIVOS ácido oxálico

ácido sulfúrico

etanol

oxalato potásico

peróxido de hidrógeno del 3%

sal de Mohr

REFERENCIAS Adams, 50; J.Chem.Educ., 61(1984)1098; Marr, 261; Schlessinger, 126; Sienko&Plane, Química Experimental, 193; Woolins, 7, 14; 2nd, 10, 17

CUESTIONES FINALES 1.- Calcular el rendimiento obtenido.

A ⋅100% B

A: masa del producto obtenido B: masa teórica de producto

2.- ¿Qué color tiene el producto?. 3.- Fe(III) tiene la configuración electrónica d5 (es isoelectrónico con Mn(II), por lo que sus complejos deben tener un color débil. ¿Cuál debe ser la causa del color verde brillante que posee?. 4.- ¿Qué estructura tiene el producto final?. 5.- Escribir las ecuaciones de reacción correspondientes a las sucesivas etapas de - precipitación del oxalato ferroso - su disolución en ácido oxálico - reacción con el peróxido de hidrógeno.

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Práctica nº 5

OBSERVACIÓN DE ESTRUCTURAS DE SÓLIDOS OBJETIVO Que los alumnos se familiaricen con la distribución espacial de los átomos en las estructuras cristalinas y cómo resultan de las características de las especies que forman la red

INTRODUCCIÓN Las estructuras cristalinas, en general, pueden describirse como resultado de la distribución de un conjunto de átomos en los huecos disponibles en un enrejado, habitualmente de alta compacidad, formado por otro conjunto de átomos. Estas distribuciones están determinadas por diferentes factores, tanto electrónicos como electrostáticos y estéricos, de los que estos últimos son fácilmente determinables por la aplicación de la regla de relación de radios.

PROCEDIMIENTO A la vista de los modelos de las estructuras tipo cloruro sódico, cloruro de cesio, arseniuro de níquel, blenda, wurtzita, fluorita, rutilo, cristobalita, tridimita y yoduro y cloruro de cadmio, identificar las posiciones de los átomos que forman el retículo, de los átomos que ocupan los huecos, y de los huecos vacíos en su caso. Identificar los índices de coordinación y geometrías de coordinación de uno y otro tipo de átomos.

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MATE ERIAL Modelo os estructu urales de: cloruro sódico cloruro de cesio arseniu uro de níqu uel blenda a wurtzita fluorita rutilo cristoba alita tridimita a cloruro de cadmio o yoduro de cadmio o

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REFERENCIAS Housecroft,

C.E.

Sharpe,

A.G.;

Química

Inorgánica,

2ª

ed.;

Pearson/Prentice Hall, 2006, capítulo 5 Shriver&Atkins; Química Inorgánica, 4ª ed.; McGraw-Hill, 2006, capítulo 3 Petrucci, R.H. Harwood, W.S y Herring, F.G; Química General, 8ª ed.; Pearson/Prentice Hall, 2003.

CUESTIONES FINALES 1.- De acuerdo con la descripción habitual de sus estructuras, ¿qué relaciones pueden establecerse entre las estructuras de: - cloruro sódico y arseniuro de níquel - blenda y wurtzita - cloruro sódico y blenda - arseniuro de níquel y wurtzita - cristobalita y fluorita - cloruro de cadmio y yoduro de cadmio - cloruro sódico y cloruro de cadmio - arseniuro de níquel y yoduro de cadmio?. 2.- ¿Qué relación existe entre las estructuras de blenda y wurtzita y las de cristobalita y tridimita?. 3.- Utilizando los datos de masas atómicas y radios iónicos y de acuerdo con las estructuras que presentan, calcular las densidades que deben presentar el cloruro sódico, el cloruro de cesio, la blenda y la fluorita.

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BIBLIOGRAFÍA GENERAL Adams, D.M. y Raynor, J.B.; Química Inorgánica Práctica Avanzada; Reverté, 1966 Angelici, R.J.; Técnica y Síntesis en Química Inorgánica, 2ª ed.; Reverté, 1979 Biltz, H. Y Biltz, W.; Laboratory Methods in Inorganic Chemistry, 1st ed.; Wiley, 1909 Brauer, G.; Química Inorgánica Preparativa; Reverté, 1958 Dawson, B.E.; Practical Inorganic Chemistry; Methuen, 1963 Henderson, W.E. y Fernelius, W.C.; A Course in Inorganic Chemistry Preparations, 1st ed.; McGraw-Hill, 1935 Housecroft, C.E. y Sharpe, A.G.; Química Inorgánica, 2ª ed.; Pearson/Prentice Hall, 2006 Inorganic Syntheses, serie, varios volúmenes, I-XVII, McGraw-Hill, desde 1939; XVIII- , Wiley, desde 1978 Journal of the Chemical Education, revista mensual, American Chemical Society, desde 1924 King, A.; Inorganic Preparations; Van Nostrand, 1936 Marr, G. y Rockett, B.W.; Practical Inorganic Chemistry; Van Nostrand, 1972 Petrucci, R.H., Harwood, W.S. y Herring, F.G.; Química General, 8ª ed.; Pearson/Prentice Hall, 2003 Rayner-Canham, G.; Química Inorgánica Descriptiva, 2ª ed.; Pearson/Prentice Hall, 2000 Riesenfeld, E.H.; Prácticas de Química Inorgánica, 14ª ed.; Labor, 1943 Schlessinger, G.G.; Preparación de Compuestos Inorgánicos en el Laboratorio; Continental, 1965 Shriver&Atkins; Química Inorgánica, 4ª ed.; McGraw-Hill, 2006 Sienko, M.J. y Plane, R.A.; Química Experimental; Aguilar, 1969 Woolins, J.D.; Inorganic Experiments, 2nd ed.; Wiley, 2003

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Frases R (riesgo) y S (seguridad) de los reactivos empleados.

ácido clorhídrico concentrado

R: 34-37 R34: Provoca quemaduras. R37: Irrita las vías respiratorias. S: 26-45: S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta).

ácido nítrico concentrado

R: 8-35 R8: Peligro de fuego en contacto con materias combustibles. R35: Provoca quemaduras graves. S: 23-26-36-45 S23: No respirar los gases/humos/vapores/aerosoles [denominación(es) adecuada(s) a especificar por el fabricante]. S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S36: Úsese indumentaria protectora adecuada. S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta).

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ácido oxálico

R: 21/22: Nocivo en contacto con la piel y por ingestión. S: 24/25: Evítese el contacto con los ojos y la piel.

ácido sulfúrico

R: 35: Provoca quemaduras graves. S: 26-30-45 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S30: No echar jamás agua a este producto. S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta).

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amoníaco concentrado

R: 34-50 R34: Provoca quemaduras. R50: Muy tóxico para los organismos acuáticos. S: 26-36/37/39-45-61 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. Úsese indumentaria protectora adecuada. S36/37/39: Úsense indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara. S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta). S61: Riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto.

amonio, cloruro

R: 22-36 R22: Nocivo por ingestión. R36: Irrita los ojos. S: 22: No respirar el polvo.

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carbón activado S: 22-24/25 S22: No respirar el polvo. S24/25: Evítese el contacto con los ojos y la piel.

cobalto(II), cloruro hexahidratado

R: 49-22-42/43-50/53 R49: Puede causar cáncer por inhalación. R22: Nocivo por ingestión. R42/43: Posibilidad de sensibilización por inhalación y en contacto con la piel. R50/53: Muy tóxico para los organismos acuáticos, puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático. S: 53.1-22-45-60-61 S53.1: Evítese la exposición - recábense instrucciones especiales antes del uso S22: No respirar el polvo. S45: En caso de accidente o malestar, acúdase inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta). S60: Elimínense el producto y su recipiente como residuos peligrosos. S61: Evítese su liberación al medio ambiente. Recábense instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad.

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cobre(II), sulfato

R: 22-36/38-50/53 R22: Nocivo por ingestión. R36/38: Irrita los ojos y la piel. R50/53: Muy tóxico para los organismos acuáticos, puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático. S: 22-60-61 S22: No respirar el polvo. S60: Elimínense el producto y su recipiente como residuos peligrosos. S61: Evítese su liberación al medio ambiente. Recábense instrucciones específicas de la ficha de datos de seguridad.

cobre, hilo (si es granulado o en polvo)

R: 11: Fácilmente inflamable. S: 16: Conservar alejado de toda llama o fuente de chispas - No fumar.

disoluciones 0,01 M preparadas de sodio, cloruro (-) magnesio, cloruro (-) potasio, hexacianoferrato(III) (ver más adelante)

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etanol

R: 11: Fácilmente inflamable. S: 7-16 S7: Manténgase el recipiente bien cerrado. S16: Conservar alejado de toda llama o fuente de chispas - No fumar.

fenolftaleína

R: 40: Posibles efectos cancerígenos. S: 36/37: Úsense indumentaria y guantes de protección adecuados.

hielo -

hierro, clavos (si es granulado o en polvo)

R: 11: Fácilmente inflamable. S: 16-33 S16: Conservar alejado de toda llama o fuente de chispas - No fumar. S33: Evítese la acumulación de cargas electrostáticas.

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magnesio, cinta

R: 11: Fácilmente inflamable.

Mohr, sal de

R: 36/37/38: Irrita los ojos, la piel y las vías respiratorias. S: 26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico.

peróxido de hidrógeno del 3% -

peróxido de hidrógeno del 30%

R: 22-41 R22: Nocivo por ingestión. R41: Riesgo de lesiones oculares graves. S: 26-39 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S39: Úsese protección para los ojos/la cara.

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potasio, hexacianoferrato(III)

R: 36/37/38-68 R36/37/38: Irrita los ojos, la piel y las vías respiratorias. R68: Posibilidad de efectos irreversibles. S: 26-36/37 S26: En caso de contacto con los ojos, lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S36/37: Úsense indumentaria y guantes de protección adecuados.

potasio, oxalato

R: 21/22: Nocivo en contacto con la piel y por ingestión. S: 24/25: Evítese el contacto con los ojos y la piel.

sodio, cloruro -

Datos: todos obtenidos de Catálogo Aldrich Chemistry, España-Portugal (2009-2010) excepto potasio, tris(oxalato)ferrato(III), obtenido de Catálogo Alfa Aesar (20082009)

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Pictogramas de seguridad

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QUIMICA INORGÁNICA Grado en Química 2º Curso

Grado en Química 2er Curso QUIMICA INORGÁNICA III

Guiones de Prácticas

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QUIMICA INORGÁNICA III

Programa de clases prácticas (21 h): 6 sesiones de 3.5 h. 6 grupos

Práctica 1. Cu por cementación (1 sesiones). Práctica 2. Simulación con cobre de la beneficiación del oro de su mena (1 sesión). Práctica 3. Alumbre potásico a partir de aluminio metal (1 sesión). Práctica 4. Formiato de níquel y su descomposición al metal (1 sesión). Práctica 5. Aluminotermia: obtención de hierro metálico (1 sesión). Práctica 6. Estudio de la reactividad de los grupos principales y de transición (1 sesión).

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PRÁCTICA Nº 1

ALUMBRE POTÁSICO A PARTIR DE ALUMINIO METAL OBJETIVO El objetivo de la práctica será el estudio del comportamiento del aluminio metal en medio básico y la síntesis de una sal típica de aluminio como son los alumbres.

INTRODUCCIÓN Se conoce como alumbre a un tipo de sulfato doble compuesto por el sulfato de un metal trivalente, que no tiene por qué ser el aluminio, y otro de un metal monovalente. Uno de los más conocidos es el alumbre potásico KAl(SO4)2·12H2O, que cristaliza en forma de cristales octaédricos e incoloros. Una característica remarcable de los alumbres es que son equimoleculares, porque por cada molécula de sulfato de aluminio hay una molécula de sulfato del otro metal; y cristalizan hidratados con 12 moléculas de agua en un sistema cúbico.

Alumbre potásico

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Otros alumbres relevantes son: - Alumbre amónico - Alumbre de cromo - Alumbre férrico - Alumbre sódico - Alumbre de hierro y aluminio - Alumbre de cromo y potasio Otro tipo de sulfato doble son las eschonitas y un ejemplo de este tipo de sulfato doble es el más conocido como Sal de Mohr.

Sal de Mohr

Se usan ampliamente en química en la parte húmeda del proceso de fabricación del papel, por su significativo efecto floculante, y en el encolado en masa del papel para precipitar la colofonia sobre las fibras celulósicas. En la edad media adquirieron un gran valor debido a su utilización para la fijación de tintes en la ropa, entre otros usos.Se usan ampliamente en química en la parte húmeda del proceso de fabricación del papel, por su significativo efecto floculante, y en el encolado en masa del papel para precipitar la colofonia sobre las fibras celulósicas. En la edad media adquirieron un gran valor debido a su utilización para la fijación de tintes en la ropa, entre otros usos.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se pesan 0.5 g de aluminio en polvo y 1 g de KOH, se colocan juntos en un vaso de 400 mL y, en vitrina, se añaden 25 mL de agua destilada y se agita. Con la adición del agua se producirá, exotérmicamente, el desprendimiento de un gas. Cuando no se desprendan más burbujas (aprox. 10 min.), se filtra la disolución por gravedad y el residuo en el papel de filtro se lava dos veces con 3 mL de agua destilada en cada lavado. Los lavados se colocan en un vaso que contiene el filtrado. Lentamente y mientras se agita, al filtrado se le añaden unos 10 mL de ácido sulfúrico 9 M con lo que se formará un precipitado gelatinoso que se redisuelve cuando la disolución se vuelva ácida. Puede ser necesario templar la disolución suavemente para disolver el precipitado; si permanece material sólido, se añaden 1 mL de ácido sulfúrico, y si aún así no se disuelve, debe filtrase la disolución. Dejar enfriar la disolución a temperatura ordinaria y luego colocar el vaso en un baño de hielo durante 20-30 minutos. Los cristales se filtran a vacío, se lavan con una mezcla de cantidades iguales de etanol del 96% y agua destilada, y se secan al aire.

MATERIAL Vaso de precipitados 400 Barrita agitadora

Probetas

mL Matraz Kitasato

Embudo Büchner

Cono de goma

Vidrio de reloj

Agitador-calefactor

Varilla de vidrio

Papel de filtro

Balanza

Embudo de vidrio

Espátula

Cristalizador

Soporte+pinza+nuez

REACTIVOS Aluminio en polvo

Hidróxido de potasio

Agua destilada

Ácido sulfúrico

Hielo

Etanol 96%

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REFERENCIAS ‐ H. Biltz, Laboratory methods in Inorganic Chemistry, New York : John Wiley & Sons, 1904, pag. 142.

- H. Grubitsch, Química Inorgánica Experimental, Ed. Aguilar, Madrid, 1959, p. 406. - M. G. de Celis, Prácticas de Química Inorgánica, Ed. Saeta, Madrid, 1942, p. 30. - E. H. Riesenfeld, Tratado de Química Inorgánica, Barcelona, 1942, pag. 151. - B. E. Dawson, Practical Inorganic Chemistry, London : Methuen, 1963, pag. 206.

CUESTIONES FINALES 1) Escribe todas las reacciones que tienen lugar y ajústalas. En el caso de que existan procesos redox, escribe sus semireacciones correspondientes y sus correspondientes potenciales. 2) ¿Qué gas se desprende al mezclar aluminio y potasa? 3) ¿Qué precipitado se puede formar en el proceso que se redisuelve por adición de más ácido sulfúrico? 4) Dibuja y nombra el material utilizado en la práctica. 5) ¿Qué volumen de ácido sulfúrico comercial es necesario para preparar 10 mL de disolución 1 M?

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PRÁCTICA Nº 2

FORMIATO DE NÍQUEL Y SU DESCOMPOSICIÓN AL METAL OBJETIVO Síntesis de compuestos de níquel por reacciones de metátesis. Obtención del metal finamente dividido para así llevar a cabo un análisis gravimétrico del proceso. Identificación de un metal como níquel.

INTRODUCCIÓN Los formiatos metálicos son compuestos de relevancia en muchos procesos químicos. Particularmente el formiato de níquel se utiliza como fuente de níquel finamente dividido para aplicaciones catalíticas. Este compuesto, como la mayoría de los formiatos metálicos, se prepara generalmente i) bien por metátesis entre otras sales y formiatos; ii) cristalizando disoluciones acuosas obtenidas de la reacción entre el ácido fórmico y carbonato, óxido o hidróxido de níquel. En esta práctica se propone como alternativa la preparación de formiato de níquel por reacción de acetato de níquel y ácido fórmico. Este método presenta ventajas respecto a los dos anteriores: se obtiene el producto como mayor pureza que en el método i) ya que la contaminación con otras sales metálicas no es posible; además el procedimiento experimental es mucho más sencillo que el utilizado en el método ii) dada la mayor solubilidad en agua del acetato respecto del formiato, lo que permite manejar volúmenes más pequeños.

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El níquel es un elemento bastante abundante, constituye cerca de 0.008% de la corteza terrestre y 0.01% de las rocas ígneas. En algunos tipos de meteoritos hay cantidades apreciables de níquel, y se piensa que existen grandes cantidades en el núcleo terrestre. Dos minerales importantes son los sulfuros de hierro y níquel, pentlandita y

pirrotita

(Ni,Fe)xSy;

mineral

garnierita,

(Ni,Mg)SiO3.nH2O, también es importante en el comercio. El níquel se presenta en pequeñas cantidades en plantas y animales. Está presente en pequeñas cantidades en el agua de mar, el petróleo y en la mayor parte del carbón. Niquel metal y algunos usos de éste

El níquel metálico es fuerte y duro. Cuando está finamente dividido, es de color negro. Es moderadamente reactivo. Resiste la corrosión alcalina y no se inflama en trozos grandes, pero los alambres muy finos pueden incendiarse. Se disuelve con lentitud en ácidos diluidos liberando hidrógeno. En forma metálica es un agente reductor fuerte. El níquel metálico si no está finamente dividido es bastante resistente al ataque del aire o del agua a temperatura ambiente, por lo que con frecuencia se deposita por electrolisis con el fin de actuar como recubrimiento protector. El metal o las aleaciones con un gran porcentaje de níquel se utilizan para manejar F2 y otros fluoruros corrosivos. El metal finamente dividido reacciona con el aire y es pirofórico. En este estado adsorbe grandes cantidades de hidrógeno. Algunas formas especiales de níquel, como el níquel Raney, que es un catalizador compuesto de pequeñas partículas de una aleación de níquel y aluminio, se utiliza como agente reductor sobre todo en procesos de síntesis orgánica.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se añade 1 g de acetato de niquel(II) tetrahidratado y 4 mL de agua destilada en un tubo de ensayo. La mezcla se calienta en un baño de agua a 70ºC, mientras se agita con una varilla de vidrio, hasta que se obtiene una disolución verde completamente transparente. A la disolución aún caliente se le añaden 3 mL de ácido fórmico comercial. A continuación se enfría la mezcla en un baño de hielo y se añaden poco a poco, mientras se agita, 15 mL de etanol absoluto. Se filtra el precipitado generado y se seca con corriente de aire durante 5 minutos. Se echan 300 mg del precipitado anterior en una cápsula de vidrio ámbar y se calienta en un horno mufla a 400 ºC durante 30 minutos. Se deja enfriar en un desecador y se pesa el níquel metal formado. Se llevará a cabo la identificación del metal con un imán así como la comprobación estequiométrica del proceso-

MATERIAL Tubo de ensayo

Vidrio de reloj

Varilla de vidrio

Probetas 10 mL-25 mL

Matraz Kitasato

Embudo Büchner

Cristalizador

Cono de goma

Balanza

Espátula

Soporte + pinza + nuez

Ampolla de vidrio

Termómetro

Horno mufla

Imán

Desecador

REACTIVOS Acetato de níquel tetrahidratado

Ácído fórmico

Éter dietílico

Agua destilada

Etanol absoluto

Hielo

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CUESTIONES FINALES 1) Escribe las reacciones que tienen lugar y ajústalas. 2) ¿Por qué el formiato de níquel tiene color verde y el ácido fórmico es incoloro? 3) Calcula el rendimiento de los dos procesos que tienen lugar. Se cumple la estequiometría de la reacción 4) ¿Por qué se añade etanol a la disolución de formiato de níquel?. 5) Dibuja y nombra el material empleado en esta práctica.

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PRÁCTICA Nº3

HIERRO METÁLICO OBJETIVO El objetivo de esta práctica es la obtención de hierro a partir del óxido férrico (Fe2O3), que es una mena natural de este elemento. Para ello, utilizaremos aluminio metal en polvo para reducir el óxido de hierro en un proceso exotérmico denominado aluminotermia.

INTRODUCCIÓN El hierro es el cuarto elemento más abundante en nuestro planeta después del oxigeno, silicio y aluminio. Es por tanto el segundo metal más abundante y el primero de los elementos de transición. En la naturaleza se encuentra en minerales como la hematites, la magnetita o la limonita, en los que se halla en forma de óxidos, en la siderita, fundamentalmente formada por carbonato de hierro, y en la pirita, donde el hierro se encuentra en forma de sulfuros.

Una muestra de hierro metálico

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El hierro es conocido desde tiempos prehistóricos, y no hay ningún elemento que haya jugado un papel tan importante en el progreso del hombre. Los primeros fragmentos de hierro que se conocen son de hace unos seis mil años y proceden de meteoritos caídos a la tierra. De épocas posteriores se han encontrado muestras de fragmentos de hierro frágil y quebradizo, obtenido por reducción de minerales de hierro con carbón vegetal a baja temperatura. Parece ser que el hierro se fundió por primera vez en época de los Hititas en Asia Menor en el tercer milenio a.C. y fue uno de los secretos mejor guardados en la historia del hombre, ya que les permitió construir armas superiores a las de bronce que en ese momento existían, y por tanto mantener una hegemonía militar y política sobre el mundo civilizado existente. En aquella época el precio del hierro superaba en cinco veces al del oro, lo que nos da una idea de su importancia. Es sobre el año 1200 a.C. cuando el imperio Hitita empieza a derrumbarse y el conocimiento de la obtención y fundición del hierro se extiende por todas las civilizaciones de la Tierra y comienza de esta forma la Edad del Hierro. En 1773 Abraham Darby desarrolló el proceso de obtención de hierro por reducción con carbón mineral (coke). Posteriormente se crearon los primeros altos hornos, que permitieron obtener del orden de 10.000 Tm de hierro por día. Este hito tecnológico abrió las puertas a la Revolución Industrial. Actualmente, cuando se requiere hierro exento de carbono la industria emplea silicotermias (reducción con silicio) o aluminotermias (reducción con aluminio).

Alto horno para la obtención de hierro

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En un mortero se mezclan 7 g de óxido férrico seco y 3 g de aluminio en polvo. Se coloca la mezcla en un crisol de chamota, que se comprime bien en el fondo. Se hace un pequeño hueco en el centro de la mezcla con una espátula y se entierra en ella una cinta de magnesio de aproximadamente 12 cm, a la que previamente hemos limpiado del óxido que la recubre con unas tijeras. En el punto de contacto de la cinta de magnesio y la mezcla espolvoreamos una punta de espátula de una mezcla de peróxido de bario y aluminio en relación 10:1 en peso.

Preparación de la mezcla de reacción en un crisol de chamota

Se coloca el crisol en un baño de arena fuera del laboratorio y se prende fuego a la cinta de magnesio. La reacción es bastante violenta, por lo que conviene mantenerse alejado de la misma. Cuando el crisol se haya enfriado se recoge la pepita de hierro metálico generada y se pesa.

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Rea acción de aluminote ermia y pe epita de hierro incandescente e generad da

MATER RIAL - Crisoll de chamo ota - Espáttula - Balan nza - Morte ero de porccelana - Morte ero de hierrro - Vidrio o de reloj - Tijera as - Baño de arena

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Diagrama de Ellingham para la formación de óxidos

REACTIVOS - Oxido de hierro(III) - Peróxido de bario - Cinta de magnesio - Aluminio en polvo

BIBLIOGRAFÍA - A. W. Espelund, J. Chem. Ed., 1975, 52, 400 - E. Gutiérrez Rios, Química Inorgánica, Ed. Reverté, Barcelona, 1993, p. 251 - H. Grubitsch, Química Inorgánica Experimental, Ed. Aguilar, Madrid, 1959, p. 344 - M. G. de Celis, Prácticas de Química Inorgánica, Ed. Saeta, Madrid, 1942, p. 70 - G. Brauer, Química Inorgánica Preparativa, Ed. Reverté, Barcelona, 1963, p. 894 - “The thermite process, Education in Chemistry, 1979, 16, 178.

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CUESTIONES FINALES 1) Escribe todas las reacciones que tienen lugar y ajústalas. 2) ¿Por qué se añade peróxido de bario?. 3) Calcula el rendimiento de la síntesis. 4) ¿Sería posible la obtención de calcio por aluminotermia?

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PRÁCTICA Nº 4

COBRE POR CEMENTACIÓN OBJETIVO Obtención de metales a partir de sus menas y repaso de las reacciones redox.

INTRODUCCIÓN La metalurgia es la disciplina encargada del estudio de los procesos en el tratamiento de un mineral desde el yacimiento hasta la obtención de un mineral puro. Los pasos de un proceso metalúrgico son: -

Concentración de la MENA

Obtención del elemento libre: Reducción

Purificación del metal o refino

Los elementos metálicos normalmente se encuentran en la naturaleza combinados como haluros, sulfuros, oxosales, óxidos, etc. El cobre es uno de los metales de mayor uso, de apariencia metálica y color pardo rojizo y se puede encontrar en la corteza terrestre

TENORITA

formando parte de una gran parte de minerales. La realización de la práctica implica la obtención de cobre metálico a partir de la tenorita, la cual ha sido bien triturada previamente, y constituye una de las menas de cobre en la cual el metal está en forma de óxido.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se pesan 10 g de tenorita finamente pulverizada, se echan en un erlemeyer y a continuación se añaden 50 mL de ácido sulfúrico concentrado. La mezcla se calienta a 70ºC en un baño de arena durante una hora y a continuación se deja enfriar a temperatura ambiente. Posteriormente se adiciona esta disolución sobre

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un volumen doble de agua destilada (100 mL) y se filtra por gravedad. El filtrado se vierte en un erlenmeyer, se le añade hierro metal en forma de clavos. Se tapa el erlenmeyer con un vidrio de reloj y se deja reposar toda la noche. Al día siguiente se filtra la mezcla obtenida al vacío y se procede a separar manualmente los clavos de hierro del cobre metal, que se pesa una vez que se haya secado en una estufa a 100ºC durante 30 minutos.

MATERIAL Vidrio de reloj

2 Vasos de precipitados de 250 mL (uno alto)

Espátula

Balanza

Embudo cónico

Embudo Büchner + Cono de goma

Tubos de ensayo

Varilla de vidrio

Matraz Kitasato

Baño de arena

Trompa de agua

REACTIVOS Tenorita

Ácido sulfúrico

Ácido nítrico

Clavos de hierro

REFERENCIAS 1)

Journal of Chemical Education, 1992, 69, 60.

H. Biltz, Laboratory methods in Inorganic Chemistry, New York : John Wiley

& Sons, pag. 199.

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CUESTIONES FINALES 1) Escribe todas las reacciones que tienen lugar y ajústalas. En el caso de que existan procesos redox escribe sus semirreacciones correspondientes y sus correspondientes potenciales. 2) ¿Por qué se diluye la disolución de cobre antes de echar los clavos de hierro? 3) ¿A qué se debe el cambio de color en la disolución tras la adición de los clavos de hierro? 4) Dibuja y nombra el material utilizado en la práctica. 5) Calcula la pureza del mineral de cobre de partida suponiendo que el rendimiento del proceso es del 100%.

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PRÁCTICA Nº5

ESTUDIO DE LA REACTIVIDAD DE METALES DE LOS GRUPOS PRINCIPALES Y DE TRANSICIÓN OBJETIVOS - Estudiar y comparar la reactividad de diferentes metales frente al agua. - Estudiar y comparar la reactividad de diferentes metales frente a ácidos inorgánicos. - Estudiar la reactividad de los metales en reacciones de desplazamiento. - Construir una serie de reactividad decreciente de los metales estudiados.

INTRODUCCIÓN La reactividad de un elemento químico es la tendencia que dicho elemento posee a combinarse con otros. Para los elementos que se comportan como metales esta tendencia está directamente relacionada con la facilidad con la que pierden sus electrones de valencia. Cuanto menor sea la energía de ionización de un metal, menor energía se necesitará para arrancar sus electrones de valencia, mayor será su tendencia a formar cationes y, por lo tanto, más reactivo será.

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Tendencias reactivas de los elementos en la Tabla Periódica

La posición de un metal en una serie de reactividad nos proporciona información sobre el comportamiento de dicho metal en diferentes reacciones químicas, ya que cuanto más a la izquierda se encuentre en la serie más reactivo será. Además, esta ordenación también nos informa sobre la favorabilidad o no de la reacción de un metal M con una sal metálica M’X: sólo si el metal M se encuentra a la izquierda de M’ en la serie de reactividad, tendrá lugar la correspondiente reacción de desplazamiento: M + M’X → MX + M’

El 5 de diciembre de 1987, el carguero Cason que transporta 1.100 toneladas de productos químicos, varó cerca del Cabo Finisterre. La carga consistía en cerca de 5.000 barriles, bidones, contenedores y sacos de productos inflamables (xileno, butanol, butil de acrilato, ciclohexanona y sodio metal), tóxicos (aceite de anilina, difenilmetano, o-cresol y dibutilfalato) y corrosivos (ácido fosfórico y anhídrido alifático). El navío se inflama al ponerse en contacto el agua del mar y la carga de sodio metal (en la fotografía). En el incendio perecen 23 de los 31 miembros de la tripulación.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

a) Reacciones de metales con agua fría Añadir un trozo de Mg, Fe, Zn, Cu y Pb de aproximadamente 0,1 g a cinco tubos de ensayo que contengan 3 mL de agua destilada. Anota las observaciones realizadas.

Tubos de ensayo en una gradilla

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b) Reacciones de metales con agua caliente Añadir, utilizando unas pinzas, un trozo de Mg metal de aproximadamente 0,1 g, sobre unos 200 mL de agua caliente (80ºC) en un vaso de precipitados de 250 mL. Añadir un trozo de Fe, Zn, Cu y Pb de aproximadamente 0,1 g a tres tubos de ensayo que contengan 3 mL de agua destilada caliente. Anota las observaciones realizadas.

Vaso de precipitados de 250 mL

c) Reacciones de metales con ácido clorhídrico Añadir un trozo de Mg, Fe, Cu, Zn y Pb a cinco tubos de ensayo que contengan aproximadamente 3 mL de HCl 3M. Anota las observaciones realizadas.

d) Reacciones de desplazamiento Añadir un trozo de Mg, Fe, Cu, Zn o Pb a las distintas disoluciones de nitratos y sulfatos metálicos recogidos en la siguiente tabla (3 mL de disolución 0,5 M en un tubo de ensayo). Anota las observaciones realizadas.

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Mg Mg(SO4)

Fe(SO4)

Cu(SO4)

Zn(SO4) Mg(NO3)2

Fe(NO3)2

Cu(NO3)2

Zn(NO3)2

Pb(NO3)2

MATERIAL - Cinco tubos de ensayo - Una gradilla - Unas pinzas - Un vaso de precipitados de 250 mL - Una plaza calefactora - Una probeta de 10 mL - Una pipeta pasteur y chupona

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REACTIVOS - Hierro - Cobre - Cinc - Magnesio - Plomo - Disolución de HCl 3M - Disoluciones 0,5 M de Mg(SO4), Fe(SO4), Cu(SO4), Zn(SO4), Mg(NO3)2, Fe(NO3)2, Fe(NO3)2, Cu(NO3)2, Zn(NO3)2, Pb(NO3)2

BIBLIOGRAFÍA - A. Garcés, S. Gómez, I. Del Hierro, Y. Pérez, S. Prashar, L. F. Sánchez-Barba, Experimentación en Química Inorgánica (Ed. por I. Del Hierro), Ed. Dykinson S.L., Madrid, 2009, pp 39-42.

CUESTIONES FINALES 1) Escribe todas las reacciones que tienen lugar y ajústalas. 2) Construye una serie de reactividad en base a los resultados observados. 3) En las reacciones de desplazamiento, ¿Por qué no se han utilizado disoluciones de Pb(SO4) y Fe(NO3)2

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