Proyecto azufre completo

República Bolivariana De Venezuela Universidad Central De Venezuela Facultad De Ciencias Instituto de Ciencias de la Tierra Laboratorio de Química Inorgánica General

Profesor: David Parales

PROYECTO DE LABORATÓRIO

Obtención y Modificaciones Alotrópicas del Azufre

Elaborado por: Fernanda Casanova

Vanessa Concepción

Angélica Fernández

José De Los Ríos

Caracas, 2014

Proyecto QIG - 2014

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE CIENCIAS Escuela de Química Instituto de Ciencias de la Tierra

Departamento de Geoquímica LAB. QUIMICA INORGÁNICA GENERAL PROYECTO

Práctica #5: Obtención y Modificaciones Alotrópicas del Azufre 

Objetivo General: Familiarizar al estudiante con la química de los elementos del grupo VIA de la tabla periódica (Específicamente el Azufre) a través de reacciones sencillas en el laboratorio, modificando alotrópicamente el azufre y reconociendo sus principales propiedades físicas y químicas.



Objetivos Específicos: 1. Reforzar conocimientos relacionados con la alotropía y su aplicabilidad.

2. Sintetizar Azufre Plástico, Azufre Monoclínico, Azufre Coloidal y Azufre líquido (Formas alotrópicas) en el laboratorio siguiendo reacciones simples, Modificar el Azufre por acción de la Temperatura.

3. Reconocer las formas alotrópicas del Azufre a partir de sus propiedades físicas y químicas.

Marco Teórico El azufre es un elemento del grupo VIA, es menos electronegativo que los halógenos. El oxígeno y el azufre son evidentemente no metálicos. Las irregularidades en las propiedades de los elementos dentro de una familia dada aumentan hacia la parte intermedia de la tabla periódica. Se observan mayores diferencias en las propiedades de los elementos del grupo VIA que en las propiedades de los halógenos. La configuración electrónica externa de los elementos del grupo VIA es αs2βp4 (siendo α y β números naturales). Todos pueden ganar o compartir electrones al formar compuestos. Todos forman compuestos covalentes del tipo H2E, en el cual todos los elementos del grupo (E) tienen número de oxidación -2. El símbolo químico del Azufre es “S” es un elemento insípido, indoloro, de color amarillo pálido. Su número atómico es 16 y su masa atómica 32,066. También llamado piedra inflamable, el azufre se conoce desde tiempos prehistóricos y ya aparecía en la Biblia y en otros escritos antiguos. Debido a su inflamabilidad, los alquimistas lo consideraron como un elemento esencial de la combustión. Cuando el azufre ordinario se funde, forma un líquido de color pajizo que se oscurece si se calienta más, alcanzando finalmente su punto de ebullición. Si el azufre fundido se enfría lentamente, sus propiedades físicas varían en función de la temperatura, la presión y el método de enfriamiento. Existen Diferentes formas de azufre, y se denominan Formas Alotrópicas del azufre, la Alotropía es la propiedad que poseen determinados elementos químicos de presentarse bajo estructuras moleculares diferentes. Esta misma propiedad hace que el azufre tenga un amplio campo 2

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de aplicación. Se utilizan en la vulcanización del caucho, en atomizadores con azufre para combatir parásitos de las plantas, en la manufactura de fertilizantes artificiales y en ciertos tipos de cementos y aislantes eléctricos, en algunos ungüentos y medicinas y en la manufactura de pólvora y fósforos.

Los compuestos de azufre se emplean en la manufactura de productos químicos, textiles, jabones, fertilizantes, pieles, plásticos, refrigerantes, agentes blanqueadores, drogas, tintes, pinturas, papel y otros productos. Las formas Alotrópicas del Azufre son las siguientes: Azufre rómbico: Es conocido de la misma manera como azufre alfa. Se halla de la transformación estable del elemento químico por debajo de los 95.5ºC (204ºF, el punto de transición), y la mayor parte de las otras formas se revierten a esta modificación si se las deja permanecer por debajo de esta temperatura. El azufre rómbico posee un color amarillo limón, insoluble en agua, levemente soluble en alcohol etílico, éter dietílico y benceno, y es muy soluble en disulfuro de carbono.

Posee una densidad de 2.07 g/cm3 (1.19 oz/in3), una dureza de 2.5 en la escala de Mohs y la fórmula molecular presenta es S8.

Azufre monoclínico: También es llamado azufre prismático o azufre beta. Viene siendo la modificación estable del elemento por encima de la temperatura de transición mientras que se encuentra por debajo del punto de fusión.

Imagen #1: Azufre Monoclínico

Azufre coloidal: Se cristaliza en prismas en forma de agujas que son casi incoloras. Posee una densidad de 1.96 g/cm3 (1.13 oz/in3), un punto de fusión de 119.0ºC (246.7ºF) y la fórmula molecular que ostenta es S8.

Azufre plástico: Denominado también azufre gamma. Se produce cuando el azufre fundido en el punto de ebullición normal o cerca de él, es enfriado al estado sólido. Esta forma es amorfa y es sólo parcialmente soluble en disulfuro de carbono.

Azufre líquido: Posee la propiedad notable de aumentar su viscosidad si sube la temperatura.

Su color cambia a negro rojizo oscuro cuando su viscosidad aumenta, y el oscurecimiento del color y la viscosidad logran su máximo a 200ºC (392ºF). Por encima de esta temperatura, el color se aclara y la viscosidad disminuye.

Imagen #2: Azufre Plástico

En el punto normal de ebullición del elemento químico (444.60ºC u 832.28ºF) el Azufre gaseoso presenta un color amarillo naranja.

Cuando la temperatura aumenta, el color se torna rojo profundo y después se aclara, aproximadamente a 650ºC (202ºF), y adquiere un color amarillo paja.

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Imagen #3: Azufre Coloidal.

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Materiales Y Reactivos  Materiales 1 Probeta 1 Termómetro 5 Tubos De Ensayo 1 Mechero y Trípode 1 Capsula de Porcelana (Crisol) 2 Papeles de Filtro 1 Vaso de Precipitado y Capsula de Vidrio 1 Agitador de vidrio y Pinza 1 Gradilla y 1 Vidrio De Reloj



Reactivos

Azufre Sólido Agua Destilada Tíosulfato de Sodio Ácido Clorhídrico Disulfuro de Carbono Azufre Alfa o Beta Éter

Papel de Filtro

Imagen #4: Materiales De Laboratorio a Utilizar

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AZUFRE Flor de azufre S Masa atómica: 32.1 TIPOS DE PELIGRO/ EXPOSICION

PELIGROS/ SINTOMAS AGUDOS Sensación de

INHALACION

PIEL

PRIMEROS AUXILIOS/ LUCHA CONTRA INCENDIOS

PREVENCION

Extracción localizada Aire limpio, reposo, posición de

quemazón, tos, dolor o protección

semiincorporado y proporcionar

de garganta.

respiratoria.

asistencia médica.

Enrojecimiento.

Guantes protectores.

Quitar las ropas contaminadas, aclarar la piel con agua abundante o ducharse.

Enjuagar con agua abundante durante OJOS

Enrojecimiento,

Gafas ajustadas de

varios minutos (quitar las lentes de

dolor, visión borrosa. seguridad.

contacto si puede hacerse con facilidad) y proporcionar asistencia médica.

No comer, ni beber, INGESTION

Sensación de quemazón, diarrea.

Enjuagar la boca y proporcionar ni fumar durante el

asistencia médica.

trabajo.

Punto de ebullición: 445°C

Punto de inflamación: 207°C

PROPIEDADES Punto de fusión: 113-120°C FISICAS

Temperatura de autoignición: 232°C

Densidad relativa (agua = 1): 2.1

Límites de explosividad, % en volumen

Solubilidad en agua: Ninguna

en el aire: 35-1400 g/m3

Grupo Prevenir Consulting S.A (Todos los derechos reservados). Ficha Internacional de Seguridad Química “S” [En Línea] Actualizada: 01 Enero 2011. [Consultada: 18-02-2014] Disponible en http://goo.gl/FEOdta

Tabla Toxicológica #1: Azufre.

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Tiosulfato de Sodio Na2O3S2 Masa molecular: 158,1 TIPOS DE PELIGRO/ EXPOSICION

PELIGROS/ SINTOMAS AGUDOS

PRIMEROS AUXILIOS/ LUCHA CONTRA INCENDIOS

PREVENCION

Aire limpio, reposo, posición de INHALACION

Sensación de quemazón

Extracción localizada semiincorporado y proporcionar asistencia médica.

PIEL

Quitar las ropas contaminadas, aclarar la Enrojecimiento.

Guantes protectores. piel con agua abundante o ducharse.

Enjuagar con agua abundante durante OJOS

Enrojecimiento.

Gafas ajustadas de

varios minutos (quitar las lentes de

seguridad.

contacto si puede hacerse con facilidad) y proporcionar asistencia médica.

No comer, ni beber, ni INGESTION

Enjuagar la boca y proporcionar Diarrea.

fumar durante el

asistencia médica.

trabajo.

PROPIEDADES

Se descompone por debajo del punto de ebullición a 300°C

Solubilidad en agua, g/100 ml a 20°C: 20,9

Punto de fusión: 48,5°C

Presión de vapor, Pa a 20°C: despreciable

FISICAS

Densidad: 1,7 g/cm

Grupo Prevenir Consulting S.A (Todos los derechos reservados). Ficha Internacional de Seguridad Química “Na 2O3S2” [En Línea] Actualizada: 01 Enero 2011. [Consultada: 18-02-2014] Disponible en http://goo.gl/FEOdta

Tabla Toxicológica #2: Tiosulfato de Sodio.

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CLORURO DE HIDROGENO Ácido clorhídrico, anhidro Cloruro de hidrógeno, anhidro HCl Masa molecular: 36.5 TIPOS DE PELIGRO/ EXPOSICION

PELIGROS/ SINTOMAS AGUDOS

PREVENCION

PRIMEROS AUXILIOS/ LUCHA CONTRA INCENDIOS

Corrosivo. Sensación de Aire limpio, reposo, posición de quemazón, tos, dificultad

Ventilación, extracción

respiratoria, jadeo, dolor de

localizada o protección

garganta. (Síntomas no

respiratoria.

semiincorporado, respiración

INHALACION

artificial si estuviera indicada y proporcionar asistencia médica. inmediatos: véanse Notas).

Quitar las ropas contaminadas, PIEL

Corrosivo. Quemaduras

Guantes protectores y traje

aclarar la piel con agua abundante o

cutáneas graves, dolor.

de protección.

ducharse y proporcionar asistencia médica.

Enjuagar con agua abundante Gafas ajustadas de seguridad, Corrosivo. Dolor, visión OJOS

durante varios minutos (quitar las pantalla facial o protección

borrosa, quemaduras

lentes de contacto si puede hacerse ocular combinada con la

profundas graves.

con facilidad) y proporcionar protección respiratoria. asistencia médica.

Solubilidad en agua: Elevada Punto de ebullición a 101.3 kPa: -85°C Densidad relativa de vapor (aire = 1): 1.3

PROPIEDADES Punto de fusión: -114°C

Coeficiente de reparto octanol/agua como log

FISICAS Solubilidad en agua, g/100 ml a 20°C: 72

Pow: 0.25 Grupo Prevenir Consulting S.A (Todos los derechos reservados). Ficha Internacional de Seguridad Química “HCl” [En Línea] Actualizada: 01 Enero 2011. [Consultada: 18-02-2014] Disponible en http://goo.gl/FEOdta

Tabla Toxicológica #3: Ácido Clorhídrico.

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DISULFURO DE CARBONO CS2 Masa molecular: 76.1 TIPOS DE PELIGRO/ EXPOSICION

PELIGROS/ SINTOMAS AGUDOS

PREVENCION

PRIMEROS AUXILIOS/ LUCHA CONTRA INCENDIOS

Corrosivo. Sensación de Aire limpio, reposo, posición de quemazón, tos, dificultad

Ventilación, extracción

respiratoria, jadeo, dolor de

localizada o protección

garganta. (Síntomas no

respiratoria.

semiincorporado, respiración

INHALACION

artificial si estuviera indicada y proporcionar asistencia médica. inmediatos: véanse Notas).

Quitar las ropas contaminadas, PIEL

Corrosivo. Quemaduras cutáneas Guantes protectores y

aclarar la piel con agua abundante o

graves, dolor.

ducharse y proporcionar asistencia

traje de protección.

médica.

Enjuagar con agua abundante OJOS

Gafas ajustadas de Corrosivo. Dolor, visión borrosa.

durante varios minutos (quitar las seguridad lentes de contacto)

Punto de ebullición: 46.3°C Punto de fusión: -110.8°C PROPIEDADES FISICAS

Densidad relativa de vapor (aire = 1): Densidad relativa (agua = 1): 1.26

2.63

Solubilidad en agua, g/100 ml a 20°C: 0.2 Presión de vapor, kPa a 25°C: 48

Grupo Prevenir Consulting S.A (Todos los derechos reservados). Ficha Internacional de Seguridad Química “CS 2” [En Línea] Actualizada: 01 Enero 2011. [Consultada: 18-02-2014] Disponible en http://goo.gl/FEOdta

Tabla Toxicológica #4: Disulfuro de Carbono.

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DIETILETER Eter dietílico Eter etílico C4H10O Masa molecular: 74.1 TIPOS DE PELIGRO/ EXPOSICION

PELIGROS/ SINTOMAS AGUDOS

PREVENCION

PRIMEROS AUXILIOS/ LUCHA CONTRA INCENDIOS Aire limpio, reposo,

Dolor de cabeza, INHALACION

Ventilación, extracción

respiración artificial si

localizada o protección

estuviera indicada y

respiratoria.

proporcionar asistencia

somnolencia, vómitos, narcosis, pérdida del conocimiento.

médica.

Quitar las ropas PIEL

Piel seca.

contaminadas, aclarar la piel

Guantes protectores.

con agua abundante o ducharse.

Enjuagar con agua abundante durante varios minutos (quitar OJOS

Gafas ajustadas de

las lentes de contacto si puede

seguridad.

hacerse con facilidad) y

Enrojecimiento, dolor.

proporcionar asistencia médica.

Punto de ebullición: 35°C

Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a

PROPIEDADES Punto de fusión: -116°C FISICAS

20°C (aire = 1): 1.9

Densidad relativa (agua = 1): 0.7

Punto de inflamación: -45°C

Solubilidad en agua, g/100 ml a 20°C: 6.9 Grupo Prevenir Consulting S.A (Todos los derechos reservados). Ficha Internacional de Seguridad Química “C 4H10O” [En Línea] Actualizada: 01 Enero 2011. [Consultada: 18-02-2014] Disponible en http://goo.gl/FEOdta

Tabla Toxicológica #5: Dietil Éter

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Parte Experimental Parte 1: Modificación Alotrópicas del Azufre por acción de la Temperatura.  Llenar un tubo de ensayo (PYREX) con Azufre Sólido hasta un tercio del volumen  Calentar suavemente el tubo de ensayo con el mechero y haciendo uso de la pinza de madera, moviendo constantemente hasta que el azufre se funda (aprox 120°C – 160°C)  Incline el tubo de ensayo: El color amarillo - ámbar es poco viscoso, fluye y se derrama con facilidad… ¿A qué se alotropo de Azufre Corresponde?  Siga calentando y observe el cambio de color y aumento de viscosidad, cerca de los 200°C, el líquido no cae si se coloca el tubo boca abajo ¿A qué se debe ese comportamiento? Siga calentando hasta que llegue a temperatura de Ebullición, Anote los cambios observados al llegar a este punto.

Parte 2: Obtención de Azufre Plástico.  Vacíe el azufre hirviendo a chorro fino en una capsula con agua fría. Después de 2 a 3 minutos, saque el azufre de la capsula. ¿Qué Características Físicas presenta el azufre Volcado en el agua?

Parte 3: Obtención de Azufre Monoclínico.  Tome un papel de Filtro, doble como para filtrar y colóquelo dentro de un vaso de precipitados.  Funda el azufre en un tubo de ensayo, a llama débil, cuidando que no se oscurezca por un rápido calentamiento.  Vierta el azufre líquido en un papel de filtro y cuando se cubre con una costra cristalina vierta el líquido central en un vaso con agua, abra rápidamente el papel de filtro.  Observe los cristales formados y descríbalos.  Al poco rato vuelva a observar los cristales. ¿Qué sucede con ellos?

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Parte 4: Obtención de Azufre Coloidal.  En un tubo de ensayo trate 5 ml de solución 0,2 M de tiosulfato de sodio con 5 ml de HCL 0,1 N, Agite. Anote sus observaciones.  ¿A qué se debe la opalencia de la solución resultante?

Metodología Experimental

∆ S(s)

S(l)

PARTE 1:

Aprox (120 – 160) °C

El color amarillo ámbar es poco viscoso, fluye y se derrama con facilidad…

Ebullición.

Muy viscoso, No cae del tubo de ensayo.

200°C Anote Cambios

Esquema #1

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PARTE 2:

Retirar el azufre y observar sus características.

Chorro Fino

REPOSO

Agua Fría

S(l)

Enfriamiento

S(s)

Esquema #2

PARTE 3: S(l)

Enfriamiento

S(s)

Llama débil Calentamiento lento

Cuando el azufre en el papel de filtro se recubra con una costra, sacarlo y verter el líquido que queda en el centro en agua fría. CON MUCHO CUIDADO.

Abrir rápidamente el papel de filtro y observar las características de los cristales.

Esquema #3

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PARTE 4:

5 ml TĂ­osulfato de sodio + 5 ml HCl

Na2S2O3 (ac) + 2 HCl (ac)

Observe y anote lo ocurrido

H2O (l) + SO2 (g) + S(g) + 2 NaCl(s)

Esquema #4

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Referencias Bibliográficas  Cotton, Wilkilsom 2006. Química Inorgánica Básica, Editorial Limusa S.A de CV. Págs 237 – 239.  Shriver & Atkins 2007. Química Inorgánica. Editorial MC. 4ta Edicion.

Págs 415 – 420.  Brown Theodore L. 2004. Química la Ciencia Central. Editorial Pearson. Pág 504  Y. Bruce Paula. 2004. Introducción a la Química Inorgánica. Editorial Pearson. Págs 312 – 318.  Martinez Manuel, Garban Gronni. Modificaciones por David Parales (2014) Guía de Laboratorio de Química inorgánica General. Pág 29.  Grupo Prevenir Consulting S.A (Todos los derechos reservados). Índice de Fichas Internacionales de Seguridad Química [En Línea] Actualizada: 01 Enero 2011. [Consultada: 18-02-2014] Disponible en http://goo.gl/RWK7qr

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