INFORME DE LABORATORIO Nº7

Formula de un Hidrato

Presentado a:

Laboratorio de química general

1. OBJETIVOS.

Determinar la formula empírica de un compuesto binario y hallar la composición porcentual del mismo. Comparar los resultados obtenidos con los datos teóricos.

Determinar gravimétricamente la fórmula de un hidrato.

Explicar la importancia de la Ley de la composición definida

2. FUNDAMENTO TEORICO

Hidratos

Muchas sales se encuentran en la naturaleza formando hidratos, lo que significa que un cierto número de moléculas de agua están enlazadas a los iones en la estructura cristalina de la sal. El número de moles de agua por mol del hidrato es usualmente una constante de acuerdo con la ley de la composición definida. Por ejemplo, el cloruro férrico comercial se puede obtener como FeCl3 . 6H2O y el sulfato de sodio como Na2SO4 . 10H2O.

Una sal hidratada es también llamada hidrato y es en definitiva una combinación de un compuesto y agua, una red cúbica (cristal), en cuyo interior se encuentra una molécula de agua. Esta es liberada cuando el hidrato es sometido a alta temperatura, la red se rompe y deja escapar la molécula de agua produciéndose un cambio visible en el compuesto de la sustancia. Su fórmula es:

CuSO2 . xH2OCaCl2 . xH2O

La “x” representa el número de moléculas de agua que el hidrato contiene y según tenga 2, 3, 4, etc. el compuesto esta dihidratado, trihidratado, tetrahidratado, etc. respectivamente.

Cuando los hidratos se calientan, se eliminan las aguas de cristalización y se obtiene la sal anhidra (sin agua):

CoSO4.7 H2O    --->  CoSO4 + 7 H2O

- Redes Cristalinas:

Los compuestos atendiendo a su estructura interna los podemos clasificar en:

*Moléculas Discretas: Poseen una estructura definida, suelen estar formadas por pocos átomos y es la característica del enlace covalente.Una estructura definida es aquella que está compuesta por “x” átomos exactos.

*Redes Cristalinas: Esta materia está compuesta por unidades elementales denominadas celdillas unidad. Estas se van a enlazar unas con otras indefinidamenteCuando un cuerpo sólido está ordenado internamente por una red cristalina, presenta externamente aspecto geométrico con caras y aristas denominándose cristal. A veces este término se confunde con el de vidrio; siendo el vidrio un cuerpo sólido, transparente y frágil que proviene de la fusión a 1.200º C de una arena silícea mezclada con potasa o sosa. A la temperatura ordinaria constituye una masa amorfa, dura, frágil y sonora. Por lo general es transparente, aunque también puede ser incoloro u opaco, y su color varía según los ingredientes de la hornada.

Según las partículas que compongan al cristal y el tipo de red se puede hablar de:

Ejemplo: Red cristalina de NaCl

a) Redes iónicas:Son las más comunes, y están presentes en la mayor parte de las sales. Disocian en agua, son duros y frágiles, no son conductores en estado sólido, pero si en estado líquido. Son heteronucleares y existen de dos tipos.Sales anhidras (sin moléculas de H2O)

Ejemplo: NaClUn átomo de uno rodea a un átomo de otro y viceversa

CuSO4

KCrO4

Hidratos (con moléculas de H2O)Ejemplo: CuSO4 . xH2O

b) Redes Metálicas:Formadas por elementos metálicos. Todas dan lugar a redes geométricas ordenadas tridimensionalmente. Son homonucleares y reticulares.

Su dureza es muy variable. No son nada frágiles, porque los electrones que están sueltos se mueven y se amoldan al golpe.c) Redes covalentes:Forman redes de un solo elemento. En las redes covalentes el ejemplo más característico es el carbono.Este lo podemos encontrar en la naturaleza con dos formas alotrópicas: el grafito y el diamante. Las dos tienen la misma composición pero varían en su estructura geométrica interna, dándoles distinta densidad, dureza, color y brillo.Red de grafito. La distancia entre C-C átomos es distinta que en la red del diamante. Por eso es más débil.d) Redes moleculares:En este tipo de redes las partículas que se unen son directamente moléculas. En los nudos de las redes hay moléculas de un compuesto.

Ejemplo: Red del yodo (I2)

Son frágiles, la mayoría son solubles, no son conductores y son blandos, pues sus uniones son muy débiles.

- Energía en las Reacciones de Hidratación y Deshidratación:

La energía en las reacciones es estudiada por la termodinámica química. Dentro de las reacciones hay algunas que absorben calor, se denominan endotérmicas; y las que desprenden calor son las exotérmicas. Esto se debe a que cada molécula tiene una cantidad fija de energía y hay reacciones en las que los reactivos tienen menor energía

que los productos y viceversa. Pero incluso en las reacciones exotérmicas, se necesita al principio un cierto aporte de energía para que la reacción química se produzca. Esta energía se llama de activación.

La hidratación se produce en la cristalización de sólidos disueltos o por la exposición de un anhidro al aire húmedo. El compuesto así formado se denomina hidrato y el agua que incorpora agua de hidratación, o de cristalización, la cual puede desprenderse por calentamiento. Se denomina energía o calor de hidratación, la cantidad de calor que se libera al hidratar la unidad de masa de un compuesto.

En las reacciones siempre existe un cambio de energía que puede ser de dos tipos:

*Endotérmica: Cuando el estado de energía del reactivo es inferior al del producto ese incremento de energía lo damos nosotros con el mechero. Es decir, el proceso de deshidratación es endotérmico.

Ejemplo: CuSO4 . xH2O

*Exotérmica: Cuando el estado de energía del reactivo es superior al del producto obtenemos energía con la reacción. Es decir, el proceso de hidratación es exotérmico.

- Sulfato de Sodio (Na2SO4):

El sulfato de sodio o sulfato sódico (Na2SO4) es una sustancia incolora, cristalina con

buena solubilidad en el agua y mala solubilidad en la mayoría de los disolventes orgánicos

con excepción de la glicerina.*Determinación de la Formula Empírica de un compuesto Binario

Los símbolos que se utilizan para identificar a los elementos químicos, sirven también para escribir fórmulas que describen a los compuestos. La fórmula química del cloroformo es CHCl3, lo que indica que sus moléculas se componen de 1 átomo de C, 1 átomo de H y 3 átomos de Cl. La hidrazina tiene como fórmula molecular N2H4, pero se puede escribir una fórmula que exprese la proporción de números enteros más sencilla, NH2. Este tipo de fórmula se denomina empírica o mínima.

Para algunos compuestos la fórmula molecular y la formula empírica son idénticas: CCl4, H2SO4, C12H22O11. En otros compuestos, ambas fórmulas son diferentes: B3N3H6, C6H6, C4H10, cuyas fórmulas empíricas son BNH3, CH y C2H5, respectivamente.

3. MATERIALES Y REACTIVOS

4. DIAGRAMAS DE FLUJO DE PROCESOS

Pesar una capsula de porcelana limpia y seca.

Agregar 3.0g del hidrato (pulverizado previamente).

Calentar moderadamente e intensificar el calor.

Pesar el conjunto Calentar durante 15 minutos

cubrir con el vidrio reloj y dejar enfriar

Dejar enfriar durante 5 min

Enfriar y pesar

Materiales ReactivosCapsula de Porcelana Sulfato de Cobre Hidratado

CuSO4 . xH2OTriangulo de Porcelana Sulfato de Calcio Hidratado

(Yeso mineral) CaSO4 . xH2O

Vidrio de Reloj Sulfato de Magnesio(Sal de Epsom) MgSO4 .

xH2OCrisol Sulfato de Sodio Hidratado

Na2SO4 . xH2OMechero de Bunsen Cobre en Polvo

CuEspátula

Mortero con mano

Pinzas para Crisol

- Preguntas de Laboratorio

5.1 Calcular el número de moles de H2O perdida durante el calentamiento

5.2 Calcular el número de moles de sal anhidra que tenía la muestra

5.3 Determinar la formula y el peso molecular de la sal hidratada

5.4 ) ¿Analizar que pueda ocurrir con los datos si el calentamiento de la sal no se efectúa correctamente?

Si el calentamiento de la sal no se efectúa correctamente se corre el riesgo de que permanezca agua en la muestra y por tanto esto generará la inexactitud en la toma de datos a la hora de hallar la cantidad de sal anhidra en la sal hidratada.

5.5) Explicar cómo se afecta el % de agua reportado en la muestra si la sal se descompone originando un producto volátil.

Si la sal se descompone originando un producto volátil se generará una pérdida mayor a la esperada de agua en la muestra alterando así los cálculos referentes al porcentaje de agua reportada en la muestra.

5.7) Investigar el significado de los términos Higroscópico, delicuescente y eflorescente.

Son higroscópicos todos los compuestos que atraen agua en forma de vapor o de líquido de su ambiente, por eso a menudo son utilizados como desecantes.

Los materiales delicuescentes son sustancias (en su mayoría sales) que tienen una fuerte afinidad química por la humedad y que absorben cantidades relativamente altas de agua si son expuestos a la atmósfera, formando una solución líquida. Ejemplos de sustancias delicuescentes son: cloruro de calcio, cloruro férrico, cloruro de

magnesio, cloruro de zinc, carbonato de potasio, hidróxido de potasio y el hidróxido de sodio.Debido a su gran afinidad por el agua, estas sustancias suelen ser usadas como desecantes.

La eflorescencia es la propiedad que poseen algunos minerales y sustancias químicas (hidratos) de reducirse a polvo por si mismos por pérdida de agua de cristalización al ser expuestos al aire.

5.7) Investigar que aplicación práctica puede dar algunos hidratos

Las sales hidratadas o hidratos tienen ciertas aplicaciones prácticas, así por ejemplo, el sulfato de cobre que, en su forma anhidra, es incoloro y como hidrato es azul, se emplea (en su forma anhidra) para investigar la presencia de agua en algunas sustancias, pues cuando hace contacto con ésta se torna azul.

Otro ejemplo es el uso del sulfato de magnesio heptahidratado en la agricultura como corrector de la deficiencia de magnesio en el suelo; también en la medicina es usado, junto al hidróxido de magnesio, como laxante para embarazadas. Incluso es usado como sales de baños, particularmente en la terapia de flotación.

El sulfato de calcio dihidratado (yeso) es uno de los minerales más ampliamente utilizados en el mundo. Es usado en construcción, cerámica, agricultura, medicina, industria de alimentos y otros.

DETERMINACION FORMULA EMPIRICA DE UN COMPUESTO BINARIO

Preguntas del laboratorio

Seque una capsula de porcelana

Pese 1g de cobre en polvo

Caliente la cápsula con el cobre en polvo 30 min.

Suspenda el calentamiento, deje enfriar y pese

Caliente nuevamente durante 10 min.

1) ¿Cómo se enuncia la Ley de las Proporciones Definidas?

Cuando, en varias experiencias, dos sustancias se reúnen para formar un compuesto, siempre lo hacen en una misma proporción. Esa proporción es característica de cada reacción, esto es, depende de la cantidad de reactivos utilizados.

2) ¿Cómo se enuncia la Ley de las Proporciones Múltiples?

Si una masa fija de un elemento se combina con masas diferentes de un segundo elemento, para formar compuestos diferentes, estas masas (diferentes) están entre sí en una relación de números enteros pequeños.

El nitrógeno se combina con el oxígeno, formado diferentes óxidos:

Óxidos Nitrógeno OxígenoN2O 28g 16gN2O2 28g 32gN2O3 28g 48gN2O4 28g 64gN2O5 28g 80g

Se verifica que, permaneciendo constante la masa del nitrógeno, las masas del oxígeno, entre si, en una relación simple de números enteros y pequeños, o sea, 1:2:3:4:5.

3) El flúor forma dos compuestos con el xenón. En uno de ellos 0.312g de flúor se combinaron con 1.08g de xenón, en el otro compuesto 0.246g de flúor se combinaron con 0.736g de xenón. Demuestre que los datos son congruentes con ley de proporciones múltiples.