Informe de Laboratorio de Química General
Grupo A
Determinación del porcentaje de hidratación de un compuesto Heber Alfonso Bolaños Quintero, Hamilton Hernández Velasco, Luis Felipe Pino *Laboratorio de Química General, Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y de la Educación, Universidad del Cauca, Popayán-Colombia.
RESUMEN: En la naturaleza hay compuestos que contienen ciertas cantidades de agua combinados químicamente en su estructura química a que le llamamos hidratos y a estos compuestos le llamamos compuestos hidratados por la misma razón. Es interesante saber el porcentaje de agua o hidratación en los compuestos y se realizó una prueba para determinar eso con 0.5 g del sulfato cúprico pentahidratado (CuSO4 5H2O). Compartiendo los resultados con los demás grupos se encontró que el grupo 1, 2, 3 y 4 tenía un porcentaje de hidratación de 36,43%, 32,60%, 36,17% y 35,50% respectivamente con un error porcentual de 1,55%, -9,60%, 0,32% y -1,55% de la misma manera. Palabras clave: anhidro, hidratación, hidratos, desecar 1. INTRODUCCIÓN
2. MATERIALES EQUIPOS Y SUSTANCIAS MATERIALES: Crisol Desecador Manguera Encendedor Placa calefactora EQUIPOS Mechero Trípode Balanza Semi Analítica REACTIVOS Sulfato cúprico pentahidratado (CuSO4 H2O) 3. METODOLOGÍA En el laboratorio de la determinación del porcentaje de hidratación de un compuesto se empleó la siguiente estrategia. Con un crisol de porcelana, obtenemos su masa con la máxima precisión que nos ofrece la balanza que vamos a utilizar. En este caso se utiliza una balanza semi
analítica. El propósito de este es para obtener 0.5 g de sulfato cúprico pentahidratado cristalino que tiene un color azul. Cuando se obtiene más o menos 0.5 g del compuesto se crea un sistema donde tenemos un trípode, un mechero y una placa calefactora. Se coloca el mechero debajo del trípode que tiene una placa calefactora encima del segundo. Se coloca el crisol con el sulfato cúprico pentahidratado encima de la placa y lo calentamos durante aproximadamente 14 minutos de tal manera que la sustancia se vuelve de color azul a color blanco-gris. Si se observa que el reactivo se pone blanco-gris se puede concluir que se ha extraído los hidratos del mismo y tenemos sulfato cúprico anhidro. Se deja reposar el sulfato cúprico anhidro durante 4 minutos y lo introducimos a un desecador. Cuando cierto tiempo ha pasado volvemos a hidratar el reactivo utilizando tres gotas de agua utilizando una espátula. Si la sustancia se vuelve de color blanco-
1 Práctica 5 – Determinación del porcentaje de hidratación de un compuesto
Informe de Laboratorio de Química General gris a color azul entonces se ha hidratado el reactivo.
Grupo A Tabla 1. Observaciones del Laboratorio
Para la determinación del porcentaje de hidratación de la sustancia se necesita emplear la siguiente ecuación: (1) Donde w representa la masa molar del compuesto que es una propiedad física definida como su masa por unidad de cantidad de sustancia [1]. En el laboratorio habrá algunos factores que va a afectar el resultado final que puede consistir en un error personal o instrumental. Por eso se recurre en realizar un cálculo del error porcentual del cálculo que se hizo al emplear Ec.1. Para eso se emplea lo siguiente:
A primera vista se puede ver que el agrego de agua influye en el color de la sustancia. Efectivamente un agrego de hidratos o una extracción de hidratos da un color azul e gris respectivamente. Tabla 2. Resultados del porcentaje de hidratación y el error porcentual
(2) La determinación del valor teórico se puede conseguir realizando una investigación con referencias o se puede utilizar la siguiente relación: (3) Se utiliza estas tres ecuaciones para darnos las respuestas y validar el laboratorio. 4. RESULTADOS Y ANÁLISIS La experiencia del laboratorio nos ha dado una incentiva sobre el comportamiento químico del sulfato cúprico en su estado hidratado y en su estado anhidro. Empleando la estrategia anterior se pudo realizar las siguientes observaciones.
Los resultados del porcentaje de hidratación y su respectivo error porcentual se consiguieron utilizando Ec.1 y Ec.2. Como se puede observar que en algunos grupos hay errores positivos y en otros hay errores negativos. Esto nos indica que al realizar el laboratorio había grupos como los grupos 1 y 3 que dieron resultados que fueron por encima del valor real. Los demás grupos como los del 2 y 4 dieron resultados que están por debajo del valor real. Una cosa adicional fue que al agregarle agua al sulfato cúprico En fin, la realización del laboratorio fue satisfactorio ya que los errores porcentuales de los grupos excepto del grupo 2 no fueron tan grandes. 5. CONCLUSIONES Los compuestos en forma hidratada tienen propiedades físicas y químicas que les
2 Práctica 5 – Determinación del porcentaje de hidratación de un compuesto
Informe de Laboratorio de Química General difieren en su forma anhídrida. Estas propiedades pueden incluir cosas como su color ya que la energía lumínica puede o no excitar los electrones de los átomos del compuesto y determinar qué parte del espectro visible es absorbida y qué parte del espectro es reflejada. En el caso de sulfato cúprico su color es azul en su forma hidratada y en su anhídrida es de color blanco-gris. La práctica del laboratorio fue de tipo satisfactorio ya que los resultados finales dieron valores cercanos al valor esperado o el valor verdadero. Eso se mira aún más cuando se vea que los errores porcentuales calculados no fueron tan altos. Grupos 1 y 4 dieron resultados y errores que no fue tan altas como fue el caso del grupo 2, que dieron el error porcentual más alta de todos, pero no tan bajas como fue el caso del grupo 3 que dieron el error más bajo. En fin se puede decir que el grupo que elaboró el mejor laboratorio fue el grupo 3 con un error de 0,32% y el peor rendimiento fue del grupo 2 con un error de -9,60%. 6. PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS
1. Comparar sus resultados con los obtenidos por sus compañeros. ¿Concluiría que el CuSO45H2O es un compuesto? ¿Por qué? RTA: El CuSO45H2O es un compuesto porque por definición este es una cosa en el mundo que fue formado con dos o más elementos. En este caso el Cobre, el azufre y 4 átomos de oxígeno que se combinó con un porcentaje de agua. Por lo tanto es un compuesto hidratado, el hecho que este no se puede descomponer mediante procesos físicos sino químicos podemos concluir que sí es un compuesto. 2. Si se continúa el calentamiento fuerte, CuSO45H2O no sólo perderá su agua de hidratación, sino que empezará también a descomponerse en CuO sólido
Grupo A negro y en gas incloro SO3 que formará vapor en presencia de la humedad. Discutir brevemente que factores en la realización de este experimento podrían dar: Resultados Bajos: El continúo calentamiento fuerte del compuesto y el ambiente en la que puede estar que fue el caso del crisol. Calentamiento en un crisol cerrado podrá provocar la pérdida de materia más allá de los hidratos como el CuO y el SO3 efectivamente afectando los resultados dándonos un valor sumamente bajo de lo esperado. Resultados Altos: Falta de calentamiento de tal manera que el sulfato cúprico se mantenga en un estado hidratado y no anhídrido. 3. Cuál es la solubilidad en agua y la constante dieléctrica del sulfato cúprico pentahidratado. RTA: La solubilidad en agua es de 20,3 g/100mL de agua a 20°C [2]. 4. Cuál es la concentración máxima permitida para los iones cloruro y el calcio en el sulfato cúprico pentahidratado. RTA:
Iones
Símbolo
Concentración (CuSO4 H2O)
Cloro calcio
Cl Ca
10.9014% 12.3235%
7. REFERENCIAS [1] International Union of Pure and Applied Chemistry (1993). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 2da edición, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-63203583-8. p. 41. [2]http://portales.puj.edu.co/docquimica/FDS-LabQcaDianaHermith/CuSO4%20(5H2O).pdf, Fecha de Visita: 27/03/2017
3 Práctica 5 – Determinación del porcentaje de hidratación de un compuesto
Informe de Laboratorio de Química General
Grupo A
[3] Apellido, inicial del nombre, Título de la revista, Año, Volumen, página-página. [5] http://www.CCCCCC.com/xxx, Fecha de visita: DDMMAA
4 Práctica 5 – Determinación del porcentaje de hidratación de un compuesto
