PRÁCTICA PARA LA SUBIDA DE NOTA

INTRODUCCIÓN

En el experimento realizado en clase preparamos una disolución acuosa de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO₄), que se trata de una sal, con una determinada concentración. Lo mismo realizamos con la sosa cáustica o hidróxido de sodio (NaOH), que es altamente corrosiva. Una vez preparadas las dos disoluciones las juntamos. Al verter el NaOH sobre parte de la disolución de CuS2 se formó un precipitado de color azul llamado hidróxido de cobre (II) o Cu(OH)₂ y una solución acuosa llamada sulfato de sodio (Na₂SO₄).

Cabe destacar que ambas sustancias (NaOH y CuSO₄),  son solubles en agua, de no ser así no se podría haber llevado a cabo el experimento.

Una disolución es una mezcla de carácter homogéneo, es decir, que no pueden separarse ni por filtración ni por centrifugación. Estas mezclas surgen al disolver una sustancia, llamada soluto, que en este caso serán el NaOH y CuSO₄, en un líquido llamado disolvente, que se encuentra en mayor abundancia, que en este caso es el agua (H2O), por ello es una disolución acuosa. Al disolver los disolventes en un soluto, el volumen de la solución varía, pero las propiedades químicas no lo hacen. Un ejemplo común podría ser el vapor de agua en el aire.

La reacción que se ha producido es la siguiente:

CuSO₄ (ac)+ 2NaOH (ac) Cu(OH)₂ (s)+ Na₂SO₄ (ac)

Se trata de una reacción con cambios en el estado de agregación, más concretamente, se da una formación de un  precipitado, ocurriendo en un medio líquido, acuoso, en la que uno de los productos es un sólido insoluble que precipita.

MATERIALES UTILIZADOS

-Valanza: Instrumento que sirve para pesar o medir masas.

-Vidrio de reloj: Lámina de vidrio en forma circular cóncava-convexa.

-Vasos de precipitados: recipiente cilíndrico de vidrio borosilicatado fino que se utiliza para preparar o calentar sustancias y traspasar líquidos.

-Matraz aforado: uno frascos de vidrio más ampliamente utilizados en laboratorios de Química y Física.

-Probeta: tubo de cristal, cerrado por un extremo, que se usa en laboratorios para contener líquidos y gases.

-Agitador: instrumento o aparato usado para mezclar líquidos.

-Embudo: Utensilio hueco en forma de cono, con el vértice prolongado por un tubo.

-Papel de filtro: papel que se corta en forma circular y se introduce en un embudo de filtración.

-Hidróxdo de sodio c=1mol/L: se trata de un hidróxido conocido como sosa cáustica o soda cáustica

-Sulfato de cobre (II) petahidratado: sulfato cúprico (CuSO4), vitrolo azul, piedra azul, caparrosa azul, vitrolo romano o calcantita es un compuesto químico derivado del cabre que forma cristales azules, solublre en agua y metanol, y ligeramente solubles en alcohol y glicerina.

EXPLICACIÓN DEL EXPERIMENTO

En esta sección explicaremos cada uno de los pasos a seguir para realizar la práctica.

- Preparación de la disolución de sulfato de cobre (II) pentahidratado:

1º Determinar la masa de sulfato que necesitaremos. Después de realizar una serie de cálculos (indicados en el apartado de Datos y cálculos) llegamos al resultado de: m(Cu S2)=2,49g.

2º Pesamos en un vidreo de reloj 2,49g, cantidad de sulfato necesaria para realizar la disolución. Cabe destacar que utilizaremos únicamente 2,06g de sulfato en la disolución.

3º Disolvemos la sal en agua en un vaso precipitado con la ayuda de un agitador, como podemos observar en el vídeo. Añadiendo de 50 a 70 mL.

 4ºDespués de haberlo disuelto, añadieremos la disolución a una probeta. Posteriormente igualamos a la marca de 100mL en la probeta.

 -Preparación de la disolución de Na OH en H2O

Para la preparación de 50mL de una disolución de Na OH en agua, de concentración 1 mol/L seguiremos los siguientes pasos:

1º Determinamos la masa de Na OH. Después de realizar una serie de cálculos (indicados en el apartado de Datos y cálculos) llegamos al resultado de: m(Na OH)=2g.

2º Pesamos en un vidreo de reloj 2 g, cantidad necesaria para realizar la disolución de Na OH.

3º Disolvemos el Na OH en agua en un vaso precipitado con la ayuda de un agitador, como podemos observar en el vídeo. Añadiendo de 50 a 70 mL.

 4º Después de haberlo disuelto, añadieremos la disolución a una probeta. Posteriormente igualamos a la marca de 100mL de la probeta.
 

 - Reacción de precipitación

1º En un vaso de precipitado añadimos parte de la disolución anteriormente preparada de sulfato de cobre.
2º Sobre el vaso de precipitado con la disolución de sulfato de cobre vertemos la disolución de hidróxido de sodio previamente preparada. Observamos que la disolución cambia de color de un azul turquesa a un azul oscuro, también observamos una rápida solidificación convirtiéndose en un precipitado.

3º Adaptamos el papel de filtro a la forma del embudo a través de los pasos mostrados en el video: 

 4º Filtramos la mezcla con un embudo y el papel de filtro. Se coloca el embudo sobre el vaso de precipitado y sobre el papel de filtro.

Dado que no se realiza en el vacio, el proceso de filtrado se realiza muy lento.

 

  Como podemos observar, en el precipitado aparecen una serie de impurezas de color verde oscuro. Esto se debe a que el hidróxido de cobre reacciona con el dióxido de carbono que se encuentra en el aire dando lugar a carbonato de cobre.
 
 Observaciones a tener en cuenta:
- Es necesario usar guantes durante toda la práctica ya que se trabaja con reactivos tóxicos y corrosivos.
- Es necesario limpiar antes y después de los experimentos los diferentes materiales
- Se debe ser muy estricto y exacto con las cantidades de líquidos y masas, teniendo en cuenta sus respectivos decimales.

DATOS Y CÁLCULOS

• CÁLCULOS: CuS2

1000 mL…………….. 1 mol

100 mL………………. X mol

1000/100= 0.1/X            ;           X=10/1000= 0.01 Moles.    En 100mL hay 0.01 moles

Nº mol= masa (m) / masa mollar (M)        ;       0.01=m _CuS2/ 249.68              ;       

m _CuS2=2.497 g

M_CuS2=64+2*32= 249.68 g/mol

• CÁLCULOS: NaOH:

1000 mL……………..1 mol

50 mL………………….. X

1000/50= 1/X          ;            X=50/1000= 0.05 mol/mL       En 50mL hay 0.05 moles

Nº mol= masa (m) / masa mollar (M)           ;          0.05=m_NaOH/ 40               ;

m_NaOH =2 g

M_NaOh=23+16+1= 40g/mol

CONCLUSIÓN:

El objetivo de esta práctica es preparar una disolución acuosa de una sal con una determinada concentración, además de observar y determinar los factores que provocan la reacción que se ha llevado a cabo. Para poder utilizar las proporciones adecuadas, debemos medir con una probeta y pesar el agua y las sales para producir las disoluciones correctas que fusionaremos finalmente. En la reacción final se formará un precipitado, o sólido, de color azul y aspecto gelatinoso que será filtrado. Lo ideal sería hacer vacío para que ocurriera con mayor velocidad, pero sin este método el precipitado se filtrará igualmente. Cabe destacar que la sustancia formada en estado sólido se trata de Cu(OH)₂ y no el sulfato de sodio (Na₂SO₄) ya que este primero es insoluble mientras que el segundo sí que es soluble. Esto se puede observar facilmente en los coeficientes de solubilidad, que será mayor cuanto más soluble sea la sustancia, en este caso el Na₂SO₄. Finalmente, en el precipitado formado, se podrán observar pequeñas motas de color verde, esto demuestra que el hidróxido de cobre reacciona con el dióxido de carbono (CO₂) del aire y se forma carbonato de cobre (CuCO3), de color verdoso.