Universidad de San Carlos de Guatemala

Facultad de Ingeniería

Escuela de ciencias

Área de Química General

Laboratorio de Química General 1

Practica No.5

Determinación de la fórmula de hidrato.

Instructor: Marvin Mérida Sección: A-3

Fecha de realización: 26/04/2010 Fecha de entrega: 29 /04/ 2010

Integrantes:

1. Hámilton Omar Tá Quej 2010-21196

2. Edson Evani Guerra Flores 2010-20592

3. Julio Adrián Miranda Escobar 2010-20442

RESUMEN:

 En la práctica realizada los objetivos se establecieron claramente y de manera

sencilla, poner en práctica las reacciones químicas de descomposición, conocer

algunas de las propiedades de los hidratos, establecer el porcentaje de agua en un

hidrato como también la formula química que presenta el sulfato de cobre

hidratado. La realización de la práctica se hizo con mucha precaución debido al

tipo de reactivos que se manejaron para poder obtener resultados satisfactorios.

Los resultados de la práctica fueron los esperados, como el cálculo del porcentaje

de agua en un hidrato de la misma forma el proceso de cómo ocurre una reacción

de descomposición (cambios de color, composición, estado, etc. "dichas prácticas

se realizaron bajo condiciones estándares de 220 C de temperatura ambiente y

bajo una presión atmosférica de 0.84 atm."

Resultados

Procedimiento A |

Reacción de Descomposición por medio del CalentamientoCuSO4 ∙ 5H2O CuSO4

5H2OSulfato de Cobre Pentahidratado Sulfato de Cobre + AguaObservaciones: * El sulfato de cobre tomó una tonalidad blanca. * El agua se evaporó. |Primer Tubo de EnsayoSulfato de Cobre más Ácido Clorhídrico (HCl) y Zinc (Zn)CuSO4 + H2O + 2HCl + Zn CuSO4 + H2O + ZnCl2 + H2Observaciones: * Hubo efervescencia. * Se tornó en color grisáceo. * Cierta masa se concentró en la parte inferior del tubo de ensayo. * Luego de un tiempo, la solución se volvió transparente y los sólidos permanecieron en el fondo del tubo de ensayo. |Segundo Tubo de EnsayoSulfato de Cobre más Cloruro de Bario (BaCl2)BaCl2 + CuSO4 + H2O BaSO4 + Cl2Cu + H2OObservaciones * Se tornó en color más opaco. * Luego, cada vez se fue convirtiendo en una solución más blanca. * Se formo una sal, concentrada en la parte inferior del tubo de ensayo. |

Procedimiento B |Reacción de Descomposición por medio de CalentamientoCuSO4. 5H2O(s) CuSO4(s) + 5H2O(g)Sulfato de Cobre Pentahidratado Sulfato de Cobre + Agua |Grado de Hidratación de la SalSal Hidratada antes del calentamiento (peso) = 3058 mgSal Anhidra luego de calentarse = 1889.33 Grado de Hidratación: 5.48 moles de Agua por cada Mol de CuSO4 |Porcentaje de Agua en el HidratoPorcentaje de Agua en los 3 g de CuSO4 = 38.22 % |Observaciones * El Sulfato de cobre Pentahidratado empieza con su reacción de descomposición. * La masa se aclara cuando es calentada. * El cambio de color es de azul a blanco y existe una liberación de vapores. |En relación con los gramos teóricos que debieron haberse producido Rendimiento del H2O = 98.93% Rendimiento del CuSO4 = 104.04% |

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOSProcedimiento A:Primero se coloco en un tubo de ensayo aproximadamente 1 gramo de sulfato de cobre hidratado. Luego lo que se hizo fue calentar el tubo con el fin de deshidratar el sulfato y volverlo anhídrido mediante una “reacción de descomposición la cual es un proceso en el cual se rompe o descompone una sustancia obteniendo dos o más sustancias. Como ocurre en el caso de los hidratos que al calentarlos se da paso a una sal anhídrida y al agua” (medicina.usac.edu.gt/quimica/reacciones/Reacciones_de_descomposici_n.htm).Ejemplo:CuSO4∙5H2O→CuSO4 + 5H2O

El sulfato de cobre (II) pentahidratado al calentarlo se divide en sulfato de cobre y agua, tal como se pudo observar en la práctica del laboratorio.Al terminar este proceso lo que se paso a hacer fue dividir el sulfato de cobre en dos colocando cada parte en un tubo de ensayo y procediendo a realizar otros procesos en estos. Para empezar en un tubo se coloco un pedazo de papel filtro humedecido, lo que se pudo observar en este caso es que después de un tiempo el anhídrido absorbió la humedad del papel demostrando que el sulfuro de cobre es un hidrato higroscópico por la cualidad que tiene de absorber humedad de la atmosfera cuando aun no está saturado de agua.Con el resto del sulfato

lo que se hizo fue convertirlo en una solución acuosa con 5 ml. de agua con lo que el sulfuro se empezó a disolver dándole al agua un color azul luego de este proceso se aumento la cantidad de agua con el fin de poder dividir la solución en dos tubos de ensayo.En uno de estos tubos se le aplica cloruro de bario y en ese momento se puede ver un cambio en el color del compuesto ya que se torna en un color blanco con un fondo azul correspondiente al sulfato y en este caso lo que se obtiene es una reacción de sustitución en la que “un elemento o grupo en un compuesto químico es sustituido por otro elemento o grupo” (Ref. 5) es.wikipedia.org/wiki/Reacción_de_sustitución . Esto se ve en este proceso al momento de dejar reposar la solución cuando se empieza a ver un residuo blanco en el fondo del tubo de ensayo y en este caso la reacción se representa mediante la siguiente ecuación.CuSO4 (ac) + BaCl2 (ac) → BaSO4(s) + CuCl2 (ac)En esta ecuación se pude observar cuales son los elementos que cambiaron de lugar en los compuestos, que en este caso fueron el bario y el cobre los que se sustituyeron el uno al otro.Esto fue lo que sucedió con un tubo de ensayo mientras que en el otro lo que se hizo fue aplicarle acido clorhídrico al sulfato de cobre la cual se podría tomar como una reacción de equilibrio o neutralización donde queda la siguiente ecuación iónica “H + + SO4 ↔HSO4-” (Ref. 6) (http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20080505120230AAQfVj2) Ya teniendo esto se procedió a agregarle granos de zinc a la solución tras lo cual se pudo observar una reacción de sustitución donde un compuesto se divide en dos o más elementos y a la vez una reacción de tipo exotérmica lo cual se evidenció a al momento que ocurría la reacción y se empezó a calentar el tubo de ensayo, en ese momento se empezó a notar cierta efervescencia y se veía como se desaparecía el color azul y a su vez se separaba el cobre del resto del compuesto y aquí se pudo observar más claramente la función del ácido clorhídrico la cual era “consumir el exceso de Zn, es debes añadir un exceso de Zn para garantizar que obtienes todo el cobre posible. De lo contrario se podría pensar que el HCl no atacará al cobre formado porque el potencial de oxidación de cobre es negativo a temperaturas de ambiente”.Quedando para esta reacción la siguiente ecuación:(CuSO4∙HCl)(aq) + Zn(s) → ZnSO 4(aq) + HCl(aq) + Cu(s)Quedando claramente el cobre sustituido por el zinc en la solución original

mientras que mientras que el ácido clorhídrico lo único que hizo fue eliminar el exceso de zinc.

Procedimiento B:En este procedimiento lo que se hizo fue tomar sulfato de cobre nuevamente pero en esta ocasión se coloco en un crisol el cual se puso a calentar tapado durante un periodo de tiempo con el fin de eliminar la humedad del sulfato, luego de haber calentado el crisol con el sulfato se paso a tarar y tomar el peso, este proceso se realizo varias veces hasta que se consiguió un peso constante, lo cual daba ha entender que la humedad del sulfato ya había sido eliminada ahora bien con los diferentes pesos obtenidos se pudo calcular cual era el porcentaje de humedad del sulfato de cobre en ese momento. Lo cual se puede hacer mediante la siguiente fórmula:P= [ (W – D) / D] * 100Donde,P : es el contenido de humedad [%]W : es la masa inicial de la muestra [g]D: es la masa de la muestra seca [g]

CONCLUSIONES

* El Agua es una fuerte atracción para demasiados compuestos, es el compuesto esencial para la formula química de los hidratos.

* Si no se obtiene un número entero, lo que se debe de hacer es redondear “n” al número natural más próximo, porque las moléculas de agua no se pueden “partir” para combinarse con una molécula del sulfato. Es decir, no podemos combinar una molécula de sulfato de cobre con cuatro moléculas y media de agua.

* Se logra realizar el procedimiento A, calentando un tubo de ensayo en el cual contiene el compuesto que se utilizo en la practica “Sulfato de Cobre II” después se calienta este compuesto, agregándole agua, al final de todo este proceso se observo que el CuSO4 tomo una tonalidad de color celeste.

* Se determinaron las variaciones en el grado de hidratación, en el Proc. B del Zinc (Zn) se logra observar el cambio, de color celeste natural antes de agregar el zinc, luego después de haberlo agregado pierde el color celeste, y pasa a ser negro con gris, del cual el color negro al principio se forma en la parte superior e inferior del tubo de ensayo, dejando al color gris en el centro de la solución, luego toda la sustancia de color negro(zinc) se posiciono debajo de la sustancia gris. Se puede concluir que hubo una variación con respecto al zinc sobre el CuSO4 (Sulfato de Cobre II).

* Cuando la descomposición de la reacción química haya sido exitosa (completa), las corridas o pesadas de la sustancia van a ser muy similares.

APÉNDICEPROCEDIMIENTO A1. En un tubo de ensayo coloque aproximadamente 1 gramo de sulfato de cobre hidratado.2. Caliente el tubo con un mechero, muy suavemente, observando los cambios de color en la muestra.3. Cuando ya no observe cambio de color, caliente vigorosamente por 2 min.4. Tape el tubo y déjelo enfriar a temperatura ambiente.5. Agregue en otro tubo de ensayo la mitad del sólido anhídrido.6. Introduzca a uno de los tubos de ensayo, una tira de pael filtro humedecido con agua y tápelo. Obsérvelo cuando termine la práctica.7. Al otro agréguele 5ml de agua y observe.8. Agregue al tubo anterior 10ml más de agua.9. Disuelva bien y pase la mitad de la solución a otro tubo de ensayo.10. A uno de estos tubos de ensayo agréguele unas gotas de ácido clorhídrico concentrado, y unos granos de zinc, observe.11. Al otro agréguele unas gotas de la solución de cloruro de bario. Observe.

PROCEDIMIENTO BDeterminación de la fórmula de un hidrato.1. Caliente intensamente un crisol limpio y seco con su tapa durante uno a dos minutos para eliminar la humedad absorbida.Desde este momento el crisol y la tapa deberán manejar se exclusivamente con pinzas.2. Permita que el crisol y la tapa se enfríen y pese ambos.3. Coloque tres gramos de sulfato de cobre en el crisol, tápelo y vuelva a pesar.4. Ponga el crisol tapado, en una rejilla de asbesto sobre un anillo, ábralo parcialmente para permitir que escape el agua desprendida.5. Caliente la muestra con lentitud, especialmente al principio, para evitar salpicaduras. Después de que la muestra se haya secado lo suficiente (aprox. 5 min) Caliente con intensidad por unos 15min más. 6. Tape el crisol por completo y déjelo enfriar aprox. 10 min.7. Pese con exactitud el crisol, la tapa y el contenido.8. Vuelva a calentar como antes con cantidad de aire limitado.9. Enfríe y vuelva a pesar con exactitud.10. Cuando la descomposición ha sido completa, las pesadas sucesivas serán muy similares entre sí.11. Repita la secuencia de calentamiento, enfriamiento y pesada hasta obtener un peso constante.

Muestra de Cálculo

Los siguientes procedimientos ser realizaron con los datos y procesos del Procedimiento BDeterminación de la fórmula del Hidrato

Pesos Iniciales* Crisol + Tapadera = 36638 mg.* Crisol + Tapadera + 3g de CuSO4 (hidratado) = 39696 mg. 

Determinación de la masa inicial:

39217 mg -36638 mg = 3058 mg (Peso de la solución de CuSO4 . xH2O) 

Pesos calculados después de calentarse (se realizaron 3 corridas):* Crisol + Tapadera + CuSO4 (anhidro) = 38531 mg* Crisol + Tapadera + CuSO4 (anhidro) = 38526 mg

* Crisol + Tapadera + CuSO4 (anhidro) = 38525 mg

Para calcular el peso del CuSO4 (anhidro) neto después de calentarse, restamos de este último el peso del Crisol + Tapadera para cada una de las corridas realizadas y luego al sacar el promedio da un resultado de:1889.33 mg de CuSO4 

Determinamos ahora los (mg) de agua presentes en la solución:* 3058 mg (CuSO4 . xH2O) – 1889.33 mg (CuSO4) 

1168.67mg de H2O 

Determinación del grado de Hidratación

* 1889.63 mg / 1000 = 1.88963 g de CuSO4* 1168.67 mg / 1000 = 1.16867 g de H2O 

Se determina el grado de hidratación en base a la composición molar de cada uno de los reactivos:1.16867 de H2O x 1 mol de H2O = 0.06492 moles de H2O18 g de H2O1.88963 de CuSO4 x 1 mol de CuSO4 = 0.01183 moles de CuSO4159.6 g de CuSO40.06492 moles de H2O / 0.01183 moles de CuSO4 = 5.48 moles de Agua

Ya teniendo los moles de agua podemos determinar la ecuación de la reacción.

CuSO4 . 5H2O(s) CuSO4(s) + 5H2O (g)Sulfato de Cobre Pentahidratado Sulfato de Cobre + Agua

Determinación del porcentaje inicial de H2O

1.16867 g H2O x 100 = 38.22 % de Agua3.058 g de H2O

Determinación del Rendimiento Porcentual de los ReactivosCuSO4 5H2O(s) CuSO4(s) + 5H2O (g)

Se determinan masas molares de los productosCuSO4

O

249.6 g

* (3g CuSO4 5H2O x 1 mol de CuSO4) 249.6 g = 1.20x10-2 mol CuSO4

* (3g CuSO4 5H2O x 5 mol de CuSO4) 249.6 g = 0.0601 moles de H2O

Gramos teóricos:* 1.20x10-2 mol CuSO4 x 159.6 g = 1.91 g de CuSO4* 0.0601 moles de H2O x 18 g = 1.0817 g de H2O

Relación entre datos teóricos y experimentales para determinar el Rendimiento

%Rendimiento = Dato experimental Dato teórico x 100

* %Rendimiento CuSO4 = (1.88963 g / 1.91 g) x 100 = 98.93%* %Rendimiento H2O = (1.16867 g / 1.0817 g) x 100 = 108.04%

Análisis de ErrorDeterminación del Error Relativo

e% = De – Dt Dt x 100En dónde:e% = Error RelativoDe = Dato experimental de la reacciónDt = Dato Teórico de la reacción

Nota: El Procedimiento B era el más susceptible a errores debido a las mediciones de masas que se realizaron, por lo tanto se utilizaran estos datos.

Error Relativo de Sulfato de CobreDt = 1.910gDe = 1.944g e% = 1.88963 – 1.9101.910 x 100 = 1.06%

Error Relativo del AguaDt = 1.0817gDe = 1.156g

e% = 1.16867 – 1.08171.0817 x 100 = 8.04 %

BIBLIOGRAFIA

1. http://apuntes.rincondelvago.com/formula-de-un-hidrato-sal-hidratada.html

2. Mercedes Gómez, Laboratorio de química. No de paginas 75-83.

3. Seese, Daub, González, Carrillo, Nieto Sansón, Montagut, Química, Octava Edición, Pearson Educación, México, 2005. Páginas: 290-300.

4. Gordón Barrow. Pág. 420-425 Química Genera

5. es.wikipedia.org/wiki/Reacción_de_sustitución