Universidad de San Carlos de Guatemala

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ciencias

Área de Química General

Laboratorio de Química General

Práctica #5

DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE AGUA EN UNA SAL TERNARIA HIDRATADA

Grupo, Mesa 1. Integrantes: Nombre: Alba Jeanneeth Chinchilla Carné: 201513629 Nombre: Ricardo Humberto Fuentes Carné: 201513747 Nombre: Jose Castro Sincu Carné: 201504115 Nombre: Sergio Geovany Guoz Carné: 201503925 Nombre del Instructor: Fernando Villagran Sección de Laboratorio: J

Fecha de Realización: 22 de Octubre de 2015 Fecha de Entrega: 25 de octubre de

2015

Resumen

Se analizó el comportamiento experimental de sulfato de cobre, por medio de dos procedimientos, en ambos se consideró una reacción química por descomposición, en el procedimiento se trabajó con 1 gramo de Sulfato de Cobre hidratado, el cual fue convertido en una sal anhidra mediante el calentamiento del reactivo con una plancha, posteriormente fue separado en dos tubos de ensayo (Tubo 1 y Tubo 2); en el tubo 1 retomo su color original al mezclarse con agua, en el Tubo 2 se torna azul y seguidamente azul claro con la aplicación de 5mL y 10mL de agua respectivamente, del Tubo 2 se divide la muestra en otro tubo (Tubo 3), en el Tubo 2,se agregó Ácido Clorhídrico que volvió el agua de color blanco, y en el Tubo 3 se agregó Zinc que tornó el compuesto en color azul oscuro. Para el procedimiento B los resultados fueron obtenidos mediante cálculos estequiométricos, a partir de la ecuación de descomposición del reactivo, la ecuación del rendimiento real, la ecuación del porcentaje de agua presente en el compuesto. Se pudo apreciar los cambios de color del Sulfato de Cobre, al ser combinado con distintos reactivos, tal y como se presenta en la sección de resultados. Del procedimiento B, se logró obtener la cantidad de moles aproximada utilizada para que la reacción se llevara a cabo experimentalmente, que se compara inmediatamente con la ecuación química esperada. Se presenta el grado de hidratación del reactivo y los gramos de sal calculados del Sulfato de Cobre. La práctica fue realizada en el Laboratorio de Química General bajo las condiciones ambientales de la Ciudad de Guatemala, entre el rango de temperatura de (20-25) °C.

Resultados

Procedimiento A

Tabla No.1 Reacción y cambios físicos del procedimiento en tres muestras.

Numero de tubo

Contenido Reacción Color Observación

Tubo 1 Papel Filtro Húmedo.

𝐶𝑢𝑆𝑂4 + 𝐻2𝑂→ 𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 𝐻2𝑂

Partes azules y blancas

Se humedeció Parte del sulfato, y

unas parte cambiaron de blanco a azul

Tubo 2 HCl + Zinc 𝐶𝑢𝑆𝑂4 + 𝑍𝑛→ 𝐶𝑢𝑆𝑂4𝑍𝑛 ∗ 𝐶𝑢

Azul

El sulfato de disolvió y cuando agregaron el zinc se puso un azul

fuerte.

Tubo 3 BaCl2 CuSO4 + BaCl2

-> BaSO4 + CuCl2

Blanco

Cuando se agregó Bario se tornó de

color blanco inmediatamente.

Fuente: Hoja de datos originales.

Procedimiento B

Tabla No.2 Relación de descomposición realizada

Descomposición total Descomposición efectuada

𝑪𝒖𝑺𝑶𝟐 ∗ 𝟓𝑯𝟐𝑶(𝑺) → 𝑪𝒖𝑺𝑶𝟒 + 𝟓𝑯𝟐𝑶(𝑽) 𝐶𝑢𝑆𝑂2 ∗ 3𝐻2𝑂(𝑆) → 𝐶𝑢𝑆𝑂4 + 3𝐻2𝑂(𝑉)

Fuente: Datos Calculados tabla no. 7

Tabla No.3 Grado de hidratación de la sal.

Grado de hidratación de la sal. Grado de hidratación de la

sal.(Aproximado a número entero)

3.36 3.00

Fuente: Datos Calculado Tabla no.8

Tabla No.4 Porcentaje de agua en el hidrato.

Porcentaje de agua en el hidrato.

56%

Fuente: Datos calculados Tabla no. 9

Tabla No.5. Gramos de agua en la muestra.

Gramos de agua en la muestra

1.68

Fuente: Datos Calculados Tabla no.10

Tabla No.6 Rendimiento de la reacción en descomposición y Error de nivel de hidratación.

Rendimiento de la reacción en descomposición

Error de nivel de hidratación.

69% 40%

Fuente Tabla Datos Calculados Tabla no. 11 y 12

Interpretación de Resultados

De la Tabla 1 (Reacción y cambios físicos del procedimiento en tres muestras) se comprende que el color de la solución del sulfato de cobre es dependiente de su grado de hidratación y además del tipo de líquido con el que es mezclado. Demostrando el dato teórico de que para algunos compuestos disueltos en agua, se deja evaporar lentamente, el compuesto disuelto precipita en forma de cristales que contienen cantidades definidas de agua, con lo que se tomó la observación de que el sulfato de cobre hidratado cambió de color cuando se calentó, hasta que se transformó en una sal. O el proceso inverso que se pueden formar por reacción de la sustancia anhidra con el agua, que de igual forma se llevó a cabo en el laboratorio obteniendo nuevamente, el color original del reactivo, al ser saturado de agua, el color comenzó a ser más débil. Demostrando que las fuerzas que mantienen unidas las moléculas de agua en los hidratos no son muy fuertes. La ecuación química de descomposición esperada en el procedimiento B era:

CuSO45H2O → CuSO4 + 5 H2O

Se demuestra en la Tabla 2 que la ecuación química esperada fue distinta, debiéndose a posibles errores sistemáticos durante el proceso experimental. Según los resultados de la Tabla 3, el grado de hidratación de sal obtenido fue de 3.36, que fue aproximada al número entero más cercano debido a que no se puede tomar una molécula de del sulfato de cobre con una tercera parte de una molécula de agua, por lo que se aproximó a 3; se deduce que el sulfato de cobre (II) hidratado sí contiene moléculas de agua, y además ésta pudo reaccionar. Esto se comprobó al determinar la cantidad de moles de agua en el sulfato de cobre así como el porcentaje de agua en el hidrato. (Tabla 4). En la Tabla 5, se encuentra los gramos de agua que se encontraban en el sulfato de cobre hidratado, mostrando un error del 40% según la Tabla 6.

Conclusiones

El porcentaje del agua en el hidrato es del 56 por ciento.

El porcentaje de erro del nivel de reacción es del 40 por ciento.

Una reacción endotérmica puede deshidratar el sulfato de cobro pentahidratado.

El sulfato de cobre reacciona con el ácido clorhídrico y el zinc formando una reacción óxido reducción.

El Sulfato de cobre pentahidratado cambia de color azul a blanco cundo es deshidratado.

Procedimiento

a) Se taró un gramo de sulfato de cobre (II) pentahidratado (CuSO4.5H2O) con la ayuda de un vidrio de reloj.

b) Se colocó el gramo de CuSO4.5H2O tarado en un vaso de precipitado de 25mL. c) Se calentó el vaso de precipitado con el reactivo, para que perdiese sus niveles

de H2O, lo ocurrido se anotó en la hoja de datos originales. d) Al enfriarse, se dividió en mitades dentro de dos tubos de ensayo; en el primer

tubo se introdujo un trozo de papel filtro húmedo y se tapó el tubo; mientras que en el segundo tubo, se agregaron 5mL de agua, las observaciones tomadas se encuentran en la hoja de datos originales. Se agregaron 10mL más de agua.

e) Del segundo tubo se pasó la mitad de la solución a otro tubo de ensayo. f) En el tercer tubo se agregaron unas gotas de ácido clorhídrico concentrado y

zinc en una pequeña cantidad. g) En el segundo tubo, se agregaron unas gotas de cloruro de bario. Se dejaron

reposar. h) Al terminar la práctica se observaron y anotaron como los procesos anteriores

afectaron en el sulfato de cobre. i) Para el segundo procedimiento, se calentó un crisol junto a una tapadera,

desde el inicio de la práctica, en una plancha j) Se pesó el crisol y la tapadera (por separado) después de ser calentados k) Se agregó tres gramos de sulfato de cobre hidratado l) Se tapó el crisol (ya con los 3 gramos de reactivo) con la tapadera y se

pesaron m) Se calentó el crisol en la plancha, levantando la tapadera constantemente, para

que escapara la humedad. n) Se dejó enfriar el crisol y se pesó de nuevo. o) Se repitió el ciclo de calentar, enfriar y pesar, hasta que se obtuvo un peso

constante.

Hoja de Datos Originales

Muestra de Cálculo

NIVEL DE HIDRATACION DE LA SAL.

Xn=masa del crisol + tapa. Xn = 38.848. X4 = Peso Continua. X4 = 40.927. PM = Peso Molecular. X = Moles.

[𝑋4 − 𝑋𝑛]𝑔𝐶𝑢𝑆𝑂2 ∗1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4𝑃𝑀𝐶𝑢𝑆𝑂4

∗1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 𝑋𝐻2𝑂

1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4∗𝑃𝑀𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 𝑋𝐻2𝑂

1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 𝑋𝐻2𝑂= 3𝑔

(Ecuación No.1) Usando la ecuación 1 se obtiene la X. El peso molecular de CuSO4 Es: Cu = 1(64) = 64 S = 1(32) = 32 O4 = 4(16) = 64 _____________ Pm = 160 g CuSO4

[2.079]𝑔𝐶𝑢𝑆𝑂2 ∗1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4160𝑔𝐶𝑢𝑆𝑂4

∗1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 𝑋𝐻2𝑂

1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4∗𝑃𝑀𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 𝑋𝐻2𝑂

1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 𝑋𝐻2𝑂= 3𝑔

2.079

160∗ 𝑃𝑀𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 𝑋𝐻2𝑂 = 3𝑔

Pm = 160 PmH2O= 17

2.079

160∗ 𝑃𝑀𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 𝑋𝐻2𝑂 = 3𝑔

2.079

160∗ 160 ∗ 𝑋17 = 3𝑔

2.079

160∗ 160 ∗ 𝑋17 = 3𝑔

𝑋 =3

(2.079)(17)= 0.085 𝑔

𝑧 = 𝑃𝑀𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 𝑋𝐻2𝑂 (Ecuación No.2)

Usando la ecuación 2 se calcula el error del nivel de hidratación.

𝑧 = 160 ∗ (0.085)(17) = 231.2

𝑥 = 𝑧−𝑃𝑀𝐶𝑢𝑆𝑂4

𝑃𝑀𝐻2𝑂 (Ecuación No.3)

X = Moles de agua Usando la ecuación 2 en la tres para calcular el error

𝑥 = 231.2 − 160

17= 4.20

PORCENTAJE DE H20 EN EL HIDRATO.

3𝑔𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 5𝐻2𝑂2 ∗1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 5𝐻2𝑂2𝑃𝑀𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 5𝐻2𝑂2

∗5𝑚𝑜𝑙𝐻2𝑂

1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 5𝐻2𝑂2∗18𝑔𝐻2𝑂

1𝑚𝑜𝑙𝐻2𝑂= 𝑌

(Ecuación no.4)

3𝑔𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 5𝐻2𝑂2 ∗1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 5𝐻2𝑂2160𝑔𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 5𝐻2𝑂2

∗5𝑚𝑜𝑙𝐻2𝑂

1𝑚𝑜𝑙𝐶𝑢𝑆𝑂4 ∗ 5𝐻2𝑂2∗18𝑔𝐻2𝑂

1𝑚𝑜𝑙𝐻2𝑂= 𝑌

Obteniendo el valor de

3

160(5) ∗ 18𝑔𝐻2𝑂 = 𝑌

1.7 = 𝑌 Despejando H2O para encontrar el porcentaje de hidrato.

%𝐻2𝑂 =𝑦

3𝑔∗ 100% (Ecuación no.5)

%𝐻2𝑂 =1.70𝑔

3𝑔∗ 100%

%𝐻2𝑂 = 56.66 ≈ 57%

MASA DE LA MUESTRA DE H2O.

𝑚𝐻2𝑂 = 𝑌 (Ecuación No.6)

El valor que se obtuvo de Y en la ecuación 4 es igual a la 𝑚𝐻2𝑂 por lo tanto hace el que el valor de 𝑚𝐻2𝑂 es:

𝑚𝐻2𝑂 = 1.70 La ecuación 5 se usa para obtener la masa de H2O.

Análisis de Error

Rendimiento de la reacción de descomposición.

𝑅 =𝑔𝐸𝑥𝑝

𝑔𝑇𝑒𝑜∗ 100% (Ecuación No.7)

R= Rendimiento Gexp = Gramos experimental GeTeo =Gramos teórico El valor obtenido del peso continuo del dato obtenido fue. Xn = El peso del crisol X4 = peso continuo. Gexp= gramos experimental. Restando el valor: X4-xn=Gexp se obtiene 40.927-38.84 8= 2.079 gexp. Usando es valor de gramos experimental se obtiene el rendimiento en la ecuación: Gramos teórico es =3g

𝑅 =2.079𝑔

3𝑔∗ 100%

𝑅 = 69.3 ≈ 69%

Usando la ecuación de 6 para encontrar la resistencia de la reacción.

Error del nivel de hidratación:

E=5−𝑥

5∗ 100(Ecnación No.8)

Donde: E= Error del nivel de hidratación. X= moles de agua. Ejemplo: Calcule el porcentaje de error del nivel de hidratación. X= 3.36

E=5−3,36

5∗ 100=32.8%

R/ El porcentaje de error es del 32,8%

Datos Calculados.

Tabla No.7 Relación de descomposición realizada

Descomposición total Descomposición efectuada

𝑪𝒖𝑺𝑶𝟐 ∗ 𝟓𝑯𝟐𝑶(𝑺) → 𝑪𝒖𝑺𝑶𝟒 + 𝟓𝑯𝟐𝑶(𝑽) 𝐶𝑢𝑆𝑂2 ∗ 3𝐻2𝑂(𝑆) → 𝐶𝑢𝑆𝑂4 + 3𝐻2𝑂(𝑉)

Fuente: Datos calculados.

Tabla No.8 Grado de hidratación de la sal.

𝐠𝐂𝐮𝐒𝐎𝟒 𝒈𝑯𝟐𝑶𝑽 Moles de 𝐂𝐮𝐒𝐎𝟒

Moles de

H2O Grado de hidratación de

la sal

2.079 1.36 0.013 0.08 3.36

Fuente: Hoja de datos originales; Datos Calculado, Ecuación no. 1, 2,3 y 4.

Tabla No.9 Porcentaje de agua en el hidrato.

Porcentaje de agua en el hidrato.

56% Fuente: Hoja de Datos originales; datos calculado Ecuación no.4, 5.

Tabla No. 10 Gramos de agua en la muestra.

Gramos de agua en la muestras

1.68 Fuente: Hoja de datos originales; Datos calculados Ecuación no.6

Tabla No. 11 Rendimiento de la reacción en descomposición.

Gexp GeTeo Rendimiento de la reacción

2.079 3.00 69.0% Fuente: Hoja de datos originales; Datos Calculados Ecuación no 7.

Tabla no. 12 Error de nivel de hidratación.

Moles TE Moles Ex Error

5 3 40% Fuente: Hoja de datos originales; Datos Calculados Ecuación no 8.

Bibliografía

A.F. Wells, “Química inorgánica estructural”, 1978. Editorial Reverté, S.A. Barcelona, España. Disponible en: https://books.google.com.gt/books?id=8QMxhRyAOGYC&pg=PA291&dq=sales+hidratadas+y+anhidras&hl=es-419&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=sales%20hidratadas%20y%20anhidras&f=false

Andrea Énery Gómez Sanz, Prácticas de Laboratorio, 1° Bachillerato Ciencias Física y Química, IES Salvador Victoria, Monreal del Campo Teruel. Disponible en: http://issuu.com/redtic/docs/atomo2

Ronald J. Gillespie, Aurelio Beltrán, “Química, Volumen 2 “ 1988, Disponible en: https://books.google.es/books/about/Qu%C3%ADmica.html?id=dlGugYOOwxQC