View
263
Download
7
Category
Preview:
Citation preview
Reaccions de Precipitació
5
Agraïments Vull agrair a la meva tutora del treball, Esther Bartolomé, la seva bona predisposició a
guiar-me i estar amb mi en la realització de les pràctiques fora del seu horari lectiu.
També vull agrair al químic Pep Anton Vieta, la seva disposició a estar al meu costat i
ajudar-me en la realització de pràctiques a la facultat de ciències de la UdG, malgrat la
feina que tenia sempre, així com la seva atenció fora del campus. Agraeixo també a la
gent que han fet possible l’organització del campus Jove de Recerca, ja que és una
experiència molt gratificant; al doctor en Química Inorgànica i investigador de la catàlisi
i síntesi de catalitzadors, Josep Duran; a l’estudiant de 3r any de Química en l’UdG,
Carla Casedevall; a en Joan Mora per les fotografies de la potabilitzadora i finalment
també vull agrair els consells informàtics del professor Rafa Torelló i de la meva
germana, Macarena Toll Riera i la meva mare pel seu recolzament Isabel Riera.
Reaccions de Precipitació
6
1. Introducció He escollit el tema de les reaccions de precipitació, proposat pel seminari de física i
química, per dos motius, un d’ells és perquè tenia molt clar que el meu treball havia de
tenir una part experimental i un altre perquè m’agrada la informàtica i les reaccions de
precipitació em permetien programar un web, amb la qual cosa el meu treball complia
els dos objectius que m’havia proposat.
El treball consta de tres parts:
1. Part teòrica, la qual m’ha permès aprofundir en els coneixements necessaris
per entendre la part experimental. He utilitzat diverses fonts bibliogràfiques,
llibres i planes web. He tingut alguna dificultat perquè el tema de les reaccions
de precipitació no es troba en la programació del primer curs de química de
batxillerat i m’he vist obligat a cercar informació una mica elevada per al meu
nivell.
2. Part experimental, consta de 10 pràctiques realitzades en el laboratori de
química del centre i en la facultat de ciències de la UdG.
3. Part interactiva, consta de la creació d’un web. En la programació del web no
m’he limitat a escollir una plantilla, sinó que és de codi propi, això m’ha obligat
a cercar webgrafia, la majoria en anglès, per tal d’aprendre a programar. Potser
és la part de la que estic més satisfet perquè m’he hagut d’espavilar
pràcticament sol. M’agrada treballar en les noves tecnologies i a més penso
que ha fet el treball més interactiu.
He pogut participar en el quart Jove Campus de Recerca, del 4 al 19 de juliol de 9:30 a
18 hores, que organitza la Universitat de Girona, la qual cosa m’ha donat l’oportunitat
de conviure amb investigadors i de fer-me una idea més propera de la ciència i del
treball diari en un laboratori. També, i no menys important, m’ha permès conèixer
alumnes d’altres centres que es trobaven en la mateixa situació que jo, i tot això m’ha
enriquit personalment.
El link del web que he creat és el següent:
http://quimicaenaccio.scienceontheweb.net/
Reaccions de Precipitació
7
2. Les reaccions químiques Una reacció química és un canvi que experimenta la matèria que afecta a la seva
pròpia naturalesa. En una reacció química una o més substàncies es transformen en
altres de diferents. Les substàncies que reaccionen s’anomenen reactius , i les que
s’obtenen, productes . Totes les reaccions químiques alliberen o absorbeixen energia,
normalment en forma de calor.
Reactius : Són substàncies que interactuen amb altres, per obtenir altres de noves.
Productes : Són els compostos resultants de la interacció entre els reactius.
2.1 L’equació química
Les reaccions químiques es representen d’una manera abreujada amb l’anomenada
equació química :
2H2O(l)→2H2(g)+O2(g)
Les equacions químiques estan formades per dos parts:
La part encerclada en vermell, que es refereix als reactius i la part encerclada en verd,
que es tracta dels productes. Els valors que es troben davant dels reactius i dels
productes s’anomenen coeficients estequiomètrics , són nombres que indiquen la
proporció de molècules o mols de les substàncies que intervenen en la reacció. Al
costat dels compostos és posa (s) si és sòlid, (g) si és gas, (l) si és líquid, i (aq) si es
troba en un medi aquós.
Els càlculs que relacionen les quantitats de les substàncies que intervenen en una
reacció química s’anomenen càlculs estequiomètrics . Per fer els càlculs
estequiomètrics sobre una reacció cal escriure’n l’equació química, igualar-la i després
establir les proporcions adequades entre les quantitats de les substàncies.
2.2 Igualació
Per que una equació química estigui ben escrita cal que el nombre d’àtoms de cada
element en els reactius sigui el mateix que ens els productes, ja que el nombre i la
classe d’àtoms que formen les substàncies inicials i finals són els mateixos, però
distribuïts de manera diferents. Aquest procés s’anomena ajustar una reacció química.
Per ajustar una reacció química cal seguir els següents passos:
Reaccions de Precipitació
8
1. Escriure les fórmules dels reactius i dels productes i col·locar-los segons la
norma:
Reactius→Productes
Ex: HCl+MnO2→MnCl2+Cl2
2. Primer ajustem els no-metalls, en aquest cas el Cl.
Ex: hi ha 1 àtom de Cl en els reactius (HCl) i 4 àtoms de Cl en els productes
(MnCl2 i Cl2). Posem 4 HCl perquè hi hagi 4 àtoms de Cl també en els reactius
4HCl+MnO2→H2O+MnCl2+Cl2
3. Desprès ajustem els metalls, en aquest cas el Mn.
Ex: fem el mateix procés que anteriorment però en aquest cas ja està ajustat
4HCl+MnO2→H2O+MnCl2+Cl2
4. Posteriorment ajustem l’O.
Ex: repetim el procés que hem utilitzat anteriorment
4HCl+MnO2→2H2O+MnCl2+Cl2
5. A continuació ajustem l’ H.
Ex: finalment ajustem el H igual que els anteriors
4HCl+MnO2→H2O+MnCl2+Cl2
6. Finalment comprovem que els coeficients de tots els elements estiguin ajustats
Ex:
Element Reactius Productes
Cl 4 4
Mn 1 1
O 2 2
H 4 4
2.3 Com es produeix una reacció química?
Avui en dia hi ha dos possibles teories sobre com es produeixen les reaccions
químiques: la teoria de col·lisions i la teoria del complex ac tivat .
2.3.1 Teoria de col·lisions
Perquè hi hagi una reacció química les molècules dels reactius han de xocar. No totes
les col·lisions entre les molècules dels reactius fan que es formin els productes, és a
dir, no totes les col·lisions són efectives. Per què una col·lisió sigui efectiva és
necessari que:
Reaccions de Precipitació
9
a) Les molècules dels reactius xoquin amb una certa energia mínima (energia
d’activació) per trencar o debilitar suficientment els enllaços.
b) Les molècules dels reactius xoquin amb una orientació adequada.
2.3.2 Teoria de l’estat de transició
Aquesta teoria estableix que el procés de transformació de reactius a productes no es
produeix directament, sinó a través d’un estat intermedi que s’anomena estat de
transició . Aquest estat de transició està format per una espècie química anomenada
complex activat, que es pot imaginar com una unió transitòria de les molècules dels
reactius, en la qual els enllaços dels reactius s’afebleixen al mateix temps que els
enllaços dels productes es formen.
L’energia necessària per passar dels reactius a l’estat de transició s’anomena energia
d’activació (Ea) i representa la barrera d’energia que han de superar les molècules de
reactius perquè es produeixi la reacció.
Ead: Energia d’activació directe
Eai: Energia d’activació inversa
Font: www.xtec.cat
Reaccions de Precipitació
10
2.4 Cinètica química
La cinètica química estudia la velocitat de reacció de les reaccions químiques i els
factors que l’afecten, com la temperatura o la concentració entre altres.
Les substàncies en reaccionar poden fer-ho de forma lenta, altres de manera ràpida i
d’altres que sense ajuda externa no reaccionarien, però un cop reaccionen ho fan de
manera ràpida.
La velocitat de reacció és la quantitat de reactiu que es consumeix o la quantitat de
producte que es produeix en un determinat temps, també es pot definir com la variació
de la concentració de cadascuna de les substàncies que intervenen en el procés en la
unitat de temps.
aA+bB→cC+dD
11··
][1][1][1][1
−−==
==−=−=
slmols
lmol
v
dt
Dd
ddt
Cd
cdt
Bd
bdt
Ad
av
Els reactius tenen valor negatiu perquè són els que desapareixen mentre que els
productes el tenen positiu perquè són els que es formen.
Hi ha diversos factors que modifiquen la velocitat de reacció:
• Naturalesa dels reactius , depenent del reactiu la reacció anirà més rapida o més
lenta.
• Temperatura , la temperatura fa augmentar l’energia cinètica de les molècules o
ions i això fa que augmentin la possibilitat de xocs entre molècules o ions, i per tant
que augmenti la velocitat de reacció. L’augment de la velocitat de la reacció no
depèn tant del increment del nombre de xocs sinó del nombre de molècules que han
aconseguit l’energia d’activació.
La velocitat d’una reacció creix amb la temperatura normalment el doble per cada
10ºC.
• Superfície de contacte
La velocitat de la reacció augmenta a l’augmentar el grau de divisió dels reactius.
• Agitació
El que s’aconsegueix agitant, es barrejar els reactius i augmentar la superfície de
contacte.
• Llum
Hi ha reaccions químiques que en la foscor reaccionen més lentament que amb la
llum solar.
Reaccions de Precipitació
11
• Catalitzadors o inhibidors
Són substàncies que augmenten o disminueixen la velocitat d’una reacció sense que
aquests prenguin part del procés, ja que al final de la reacció els trobem tal com
estaven al començament.
A una temperatura donada, una reacció serà més lenta com més elevada sigui la
seva energia d’activació. Si s’aconsegueix disminuir l’energia d’activació la velocitat
augmentarà i al contrari, si s’aconsegueix augmentar l’energia d’activació, la reacció
serà més lenta, i aquí es on entren en joc els catalitzadors i els inhibidors.
Font: http://sheetalschemblog.blogspot.com/
Inhibidors : Són aquelles substàncies que augmenten l’energia d’activació, per tant,
disminueixen la velocitat de reacció.
Catalitzadors : Són aquelles substàncies que disminueixen l’energia d’activació, per
tant, augmenten la velocitat de reacció.
La catàlisi és el procés de canvi de velocitat de les reaccions químiques per l’acció
dels catalitzadors. Hi ha dos tipus de catàlisi: l’homogènia i l’heterogènia .
En la catàlisi homogènia el catalitzador actua dispers homogèniament en el medi
de reacció. Totes les substàncies (reactius, productes i catalitzadors) estan en la
mateixa fase.
En la catàlisi heterogènia les substàncies (reactius, productes i catalitzadors) estan
en diferents fases, generalment el catalitzador és un sòlid i el sistema reaccionant
un gas.
Reaccions de Precipitació
12
2.5 Equilibri químic
Primerament hauria de quedar clar que quan una reacció química s’atura no significa
sempre que no quedin més reactius, és a dir, que tots els reactius s’hagin convertit en
productes (aquest tipus de reacció se’n diu irreversible ). La majoria de reaccions són
reversibles , això vol dir que a mida que els productes es van formant, més gran és la
probabilitat que reaccionin entre si tornant a formar els reactius.
Cada procés té la seva velocitat de reacció que va variant durant els temps. Al
començament la velocitat de la reacció directe és molt més gran que la de la reacció
inversa, degut a la diferència de concentració entre reactius i productes, però a mida
que els productes es van formant i els reactius desapareixent, les dues velocitats
s’igualen. El moment en que les velocitats són iguals perquè les proporcions de
reactius i productes es mantenen s’anomena equilibri químic .
Des d’un punt de vista microscòpic, entre les molècules continua produint-se la
reacció, tant en sentit directe com invers. Des d’un punt de vista macroscòpic, si
considerem la reacció com un conjunt, sembla com si la reacció s’hagués aturat.
L’equilibri químic implica que es formin i desapareguin el mateix nombre de molècules
de qualsevol substància que intervingui a la reacció a temperatura constant.
aA+bB<<cC+dD
cba
dc
KBA
DC =]·[][
]·[][ (temperatura constant)
Els coeficients estequiomètrics a,b, c i d que s’obtenen desprès d’ajustar la reacció
apareixen com exponents de les concentracions de reactius i productes; Kc té un valor
diferent i característic per cada reacció que només depèn de la temperatura i se’n diu
constant d’equilibri .
2.5.1 Principi de Le Châtelier
És un principi que determina les possibilitats de variació dels equilibris químics. Va ser
proposat a finals del segle XIX per el químic Henri-Louis Le Châtelie, que el va
enunciar de la següent manera:
Si sobre un sistema químic en equilibri s’exerceix una acció exterior que modifica les
condicions del sistema, l’equilibri es desplaça en el sentit que tendeix a contrarestar la
pertorbació introduïda.
Per exemple si a la reacció representada per la següent equació s'afegeix hidrogen,
H2, la reacció es desplaçarà cap a la dreta, consumint hidrogen i iode, i produint iodur
d’hidrogen, HI:
H2 (g) + I2 (g) ↔ 2 HI(g)
Reaccions de Precipitació
13
Per contra si retirem hidrogen del sistema, la reacció es desplaçarà cap a l'esquerra
produint més hidrogen.
El principi de Le Châtelier permet predir de quina manera es desplaçarà l’equilibri
químic d’una reacció reversible però no en quina quantitat. Per calcular la quantitat
s’utilitza la llei de masses que permet fer càlculs i prediccions sobre l’equilibri.
3. Tipus de reaccions Les reaccions químiques es poden classificar segons dos criteris: la reorganització
dels àtoms que hi intervenen i el mecanisme que es desencadena.
a) En funció de la reorganització dels àtoms que intervenen en una reacció, podem
distingir:
• Reaccions de síntesi
Són aquelles reaccions en les quals es forma una substància a partir de dos o més
reactius.
Ex: Fe (s) + S (s) → FeS (s)
• Reaccions de descomposició
Són aquelles reaccions en les quals una substància es descompon en unes altres de
més senzilles. Les reaccions de descomposició es produeixen per un gran escalfament
de la substància, descomposició tèrmica, o pel pas d’un corrent elèctric a través seu,
descomposició elèctrica o electròlisi.
Ex: Descomposició tèrmica: CuCO3(s)→CuO(s)+CO2(g)
Ex: Electròlisi: 2 H2O (I) → 2 H2(g) + O2 (g)
• Reaccions de desplaçament
Són aquelles reaccions en les quals un element desplaça a un altre d’un compost i el
substitueix, la qual cosa origina un compost nou.
Ex: Fe (s) + CuSO4 (aq) → Cu(s) + FeSO4(aq)
• Reaccions de doble desplaçament
Són aquelles reaccions en les quals els àtoms o ions components de les substàncies
reaccionen i s'hi intercanvien la posició en aquestes substàncies.
Ex: CaCl2 (aq) + Na2CO3 (aq)→CaCO3 (s)+ 2NaCl(aq)
Reaccions de Precipitació
14
b) Segons el mecanisme que desencadenen o els efectes que produeixen, les
reaccions químiques es poden classificar en:
• Reaccions àcid-base o de neutralització
Un àcid i una base, en solució aquosa, reaccionen formant una sal i aigua.
Àcid+base →sal+aigua
Ex: HNO3 (aq) + KOH(aq)→KNO3 (aq) + H2O (l)
S’anomena àcid a totes aquelles substàncies que compleixen les següents
característiques:
� Les seves solucions diluïdes tenen sabor àcid.
� Donen coloracions característiques amb alguns compostos anomenats
indicadors. Ex: amb l’indicador universal de pH els àcids donen colors
vermells.
� Reaccionen amb alguns metalls desprenent hidrogen.
� Ataquen el marbre i altres roques carbonatades i produeixen efervescència,
formació de CO2.
� En solucions concentrades són corrosives i destrueixen els teixits vius i la
matèria orgànica.
S’anomena base a totes aquelles substàncies que compleixen les següents
característiques:
� Les seves solucions diluïdes tenen sabor amarg i tacte relliscós.
� Donen coloracions característiques amb els indicadors. Ex: amb l’indicador
universal de pH els àcids donen colors blavosos.
� Reaccionen amb els àcids grassos per formar sabó, a partir del procés de
saponificació, en que un base forta reacciona amb un triglicèrid, en calent,
donant lloc ha la corresponent sal de sodi o potassi de l’àcid gras que
s’anomena sabó, que té funció emulsionant.
� En solució concentrada són corrosives i també ataquen els teixits vius i la
matèria orgànica.
• Reaccions d’oxidació-reducció
Les reaccions d’oxidació-reducció, són aquelles en les quals hi ha transferència
d’electrons, és a dir, un àtom cedeix un o més electrons a un altre àtom.
Ex: Sn(s) + 2HCl(aq)→SnCl2 (aq) + H2 (g)
Diem que l’element que perd electrons s’oxida, mentre que l’element que guanya
electrons es redueix. Sempre que un àtom guanya electrons cal que un altre àtom en
perdi, per tant les reaccions d’oxidació-reducció són simultànies.
Reaccions de Precipitació
15
S’anomena oxidant a tots aquells elements que es redueixen. S’anomena reductor
tots els elements que s’oxiden. Sempre que una reacció almenys dos elements canviïn
el nombre d’oxidació, la reacció és d’oxidació-reducció.
• Reaccions de combustió
La combustió és la reacció d’una substància, anomenada combustible, amb l’oxigen,
que l’anomenem comburent, en la qual es desprèn una gran quantitat d’energia en
forma de llum i calor.
Ex: CH4(g) + 2O2(g)→ CO2(g) + 2H2O(g)
• Reaccions de precipitació
Són reaccions químiques que es donen en barrejar dues solucions de sals solubles i
es forma un compost insoluble, el precipitat .
Ex: AgNO3(aq)+NaCl(aq)→AgCl(s)+NaNO3(aq)
4.Reaccions de precipitació
4.1 Precipitació
La precipitació és el procés invers a la dissolució d’una substància. És aquell procés
pel qual es forma un sòlid a partir de les partícules que hi ha en una solució.
La velocitat de precipitació ve donada pel nombre de partícules del solut que tornen a
la superfície del sòlid.
Aquesta velocitat augmenta amb la superfície de contacte entre el sòlid i les partícules
del solut, ja que aquestes han de xocar amb el cristall per quedar-hi atrapades i, per
tant, com més gran sigui la superfície, més partícules ho faran per unitat de temps.
La concentració també és un factor que determina la velocitat de precipitació, perquè
com més concentració, més partícules de solut per unitat de volum, i més possibilitat
de xocs amb cristalls.
Per últim, la precipitació també depèn de l’energia potencial que les partícules han de
vèncer per formar part del cristall
L’energia de les partícules del sòlid ha d’augmentar per sortir del cristall. En la
precipitació també han de vèncer una barrera d’energia potencial per entrar al cristall.
4.2 Solubilitat
S’anomena solubilitat d’una substància, en un dissolvent determinat i a una
temperatura definida, la composició de la dissolució saturada, que és aquella que
Reaccions de Precipitació
16
presenta la màxima quantitat de solut en dissolució. La solubilitat s’expressa en g/l,
mols/l i gsolut/100g dissolvent.
La solubilitat d’una substància en un dissolvent determinat és una propietat única de la
dissolució i depèn d’alguns factors, tals com:
• Temperatura: L’efecte de la temperatura sobre la solubilitat depèn del signe de
l’entalpia de dissolució, és a dir, si el procés de dissolució es exotèrmic o
endotèrmic.
En el cas de l’entalpia de solució positiva (endotèrmica), l’equilibri serà el
següent:
Compost + aigua + calor ↔ solució
Com es pot comprovar, un augment de temperatura afavorirà el procés de
dissolució (principi de Le Châtelier). En la majoria de les sals, el procés de
solució és endotèrmic, per tant, la seva solubilitat augmenta amb la
temperatura.
Si l’entalpia de dissolució és negativa (exotèrmica), tenim:
Compost + aigua ↔ solució + calor
En aquest cas, la solubilitat disminuirà quan augmenti la temperatura.
Font: http://www.natureduca.com
• Moment dipolar: Les forces d’atracció entre solut i dissolvent són més grans
com més gran semblants siguin els seus moments dipolars.
Els líquids formats per molècules apolars són solubles entre ells, per exemple
els hidrocarburs.
Els líquids polars també són solubles entre si, per exemple aigua i alcohol.
Quan dues substàncies es mesclen, formen nous ponts d’hidrogen entre el
–OH de les molècules d’etanol i les de l’aigua, l’energia alliberada en la
formació d’aquests enllaços serveix per trencar els ponts d’hidrogen que hi ha
entre les molècules d’aigua.
Reaccions de Precipitació
17
En canvi, els líquids polars no es dissolen en líquids apolars, per exemple, els
hidrocarburs no són solubles en aigua.
Tal com passa en els líquids, els sòlids polars (iònics o moleculars polars) es
dissolen en dissolvents polars, com l’aigua i l’alcohol, i els sòlids apolars es
dissolen en dissolvents apolars, com ara l’hexà i el tetraclorur de carboni, CCl4.
• Constant dielèctrica del dissolvent: D’acord amb la llei de Coulomb sobre
l’atracció elèctrica, les forces d’atracció entre els ions són més dèbils si la
constant dielèctrica, ε, del medi que les separa és elevada:
2
21
4
1
r
qqF
⋅⋅=πε
q1 carregà del catió
q2 carregà de l’anió
r distància entre els ions
ε, constant dielèctrica del dissolvent ( H2O = 78,5)
• Grandària dels ions i densitat de càrrega: els compostos més solubles són
els que estan formats per ions petits i poca càrrega. Els ions de mida gran i en
càrrega múltiple formen compostos poc solubles a causa de la gran atracció
elèctrica entre aquests ions. Si la grandària dels ions positius i negatius és
força diferent, els ions més grans estaran més pròxims els uns als altres i la
repulsió desestabilitzarà la xarxa cristal·lina, facilitant-ne la dissolució.
4.3 Substàncies iòniques solubles i insolubles
Per saber si una sal es soluble o insoluble primer cal aclarir els conceptes de soluble i
insoluble.
Solubles: Són aquelles substàncies que es dissolen en grans quantitats en un
dissolvent concret, és a dir, tenen una solubilitat alta.
Insolubles : Són aquelles substàncies que es dissolen en quantitats molt petites en un
dissolvent determinat. Estrictament no hi ha cap substància que sigui totalment
insoluble, perquè sempre hi haurà alguns àtoms, ions o molècules que passaran a
estar en dissolució.
Els criteris que s’adopten per classificar si una substància es considera soluble o
insoluble en un dissolvent determinat, a 25ºC són:
• Soluble, si la seva solubilitat és 0,1M o superior
• Poc soluble, si la seva solubilitat oscil·la entre 0,1M i 0,001M
• Insoluble, si la seva solubilitat és menor a 0,001M
Reaccions de Precipitació
18
Compostos Solubles/insolubles
en aigua
Excepcions
Sals de potassi i sodi i d’amoni Solubles
Acetats, nitrats, clorats i perclorats Solubles Molt poques exemple.
Acetat de plata i de
mercuri (I)
Sulfats Solubles Els de plom(II), estronci i
bari
Halurs (clorurs, bromurs i iodurs) Solubles Els d’argent, plom(II) i
mercuri (I)
Hidròxids La majoria són
insolubles
Els hidròxids dels metalls
alcalins i d’amoni. Els
hidròxids de calci, estronci
i bari són lleugerament
solubles
Sulfurs La majoria insolubles Els sulfurs dels metalls
alcalins, alcalinoterris i
d’amoni.
Carbonats, fosfats, sulfits i silicats La majoria insolubles Les sals de metalls
alcalins i d’amoni.
5. Equilibri iònic de compostos iònics pocs soluble s
5.1 Producte de solubilitat, Kps
Molts compostos iònics són poc solubles en aigua o insolubles. Una sal molt poc
soluble en contacte amb l'aigua manté un equilibri entre el sòlid i els seus ions.
L’expressió d’aquest equilibri
[ ] [ ][ ]yx
ywxz
w
aq
z
aqSyx
BA
BAK
yBxABA
+−
+−
=
+→ )()()(
Reaccions de Precipitació
19
En aquesta expressió [AxBy] representa la concentració del sòlid AxBy i aquest valor és
una constant. Per tant podem escriure:
K[AxBy]=[A-z]x[B-w]y
Kps= K[AxBy]=[A-z]x[B-w]y
La constant d'equilibri es diu producte de solubilitat, Kps . Com qualsevol constant
d’equilibri aquest valor només depèn de la temperatura.
Com més baix sigui el producte de solubilitat d'una substància, menor és la seva
solubilitat. La solubilitat del producte pot ser usat per predir si un precipitat es formarà
o no.
5.2 Relació entre la solubilitat i el producte de s olubilitat
Podem relacionar la solubilitat i el producte de solubilitat. Vegem un exemple de càlcul
del Kps a partir de la solubilitat i, a l’inrevés, un exemple de càlcul de la solubilitat a
partir del Kps.
a) Càlcul de la Kps a partir de la solubilitat:
L'equilibri de solubilitat del sulfat de calci és:
CaSO4(S)↔Ca2(aq)
+ + −2
)(4 aqSO
Les concentracions dels seus ions en equilibri amb el solut són:
[ −2
4SO ]= s; [Ca2+]=s on s és la solubilitat (mol/l)
Per tant, obtenim que kps=[Ca2+]·[ −2
4SO ] = s2
La solubilitat del CaSO4 en aigua a 25ºC és 4,9·10-3 mol·l-1
Kps= s2 = (4,9·10-3 mol ·l-1)2 =2,4·10-2
b) Càlcul de la solubilitat a partir del kps
L'equilibri de solubilitat del iodur de plata és:
−+ +↔ )()()( aqaqs IAgAgI Kps = 8,0·10-17 a 25ºC
Les concentracions dels seus ions en equilibri amb el solut són:
[Ag+]= s; [ I-]=s on s és la solubilitat (mol/l)
Per tant, obtenim que kps=[ Ag+]·[ I-] = s2 =8,0·10-17
Ms 917 10·94,810·0,8 −− ==
Reaccions de Precipitació
20
5.3 Predicció de la formació de precipitats
La constant del producte de solubilitat es pot utilitzar per predir si es formarà precipitat
o no. Per fer-ho hem de comparar el valor de la Kps amb el valor del producte iònic, Q.
El producte iònic, Q, es defineix com el producte de les concentracions molars del
ions presents en una solució determinada, elevats als seus corresponents coeficients
estequiomètrics.
Q=[A-z]x[B-w]y
Per una sal poc soluble es compleix el següent:
• Si Q > Kps, es forma un precipitat.
• Si Q <Kps, no es forma precipitat.
• Si Q = Kps, el sistema està en equilibri.
5.4 Modificació de la solubilitat de compostos iòni cs pocs
solubles
La solubilitat de compostos iònics poc solubles pot modificar-se a temperatura
constant per dues maneres diferents:
5.4.1 Efecte ió comú
La presència d’un ió comú produeix un descens en la solubilitat de la substància
iònica. Aquest efecte es coneix amb el nom d’ió comú.
Per exemple:
Si tenim l’equilibri de solubilitat següent:
−+ +↔ )()()( aqaqs IAgAgI
I afegim una quantitat d’ió iodur (ió comú) mitjançant l’addició d’una solució de iodur de
potassi (KI), s’hi produïda un augment de la concentració d’ions (I-) i per tant l’equilibri
es desplaçarà cap a l’esquerra i es formarà més iodur de plata AgI(S).
L'efecte de l'ió comú és molt útil en química analítica. I s'aplica amb freqüència en
l'anàlisi qualitativa.
5.4.2 Efecte salí
La presència d’ions no comuns produeix un augment en la solubilitat de la substància
iònica. Aquest efecte es coneix com efecte salí.
Reaccions de Precipitació
21
Font: http://www.uclm.es
6. Dissolució d’un precipitat Per dissoldre un precipitat cal trencar l’equilibri de solubilitat i desplaçar el precipitat
cap als ions en dissolució, per aconseguir desplaçar l’equilibri cal que el producte de
les concentracions dels seus ions en la dissolució disminueixi fins fer-se menor que el
producte de solubilitat, Q < Kps. Això s’aconsegueix disminuint la concentració en la
dissolució d’algun dels ions. En aquestes condicions, la dissolució no estarà saturada i
el precipitat es dissoldrà.
Hi ha diverses maneres de dissoldre un precipitat:
• Disminuint les concentracions per addició de més dissolvent.
• Per la formació d’un àcid feble o d’una base feble. En general tant les sals
insolubles amb anió procedent d’un àcid feble (per exemple, CO32- o CN-) com
els hidròxids insolubles es dissolen bé en àcids forts.
Mg(OH)2(s)↔Mg2+(aq)+ 2OH-
(aq)
Addició d’un àcid (H3O+)
2OH-(aq)+2H3O
+(aq)↔4H2O(l)
[2OH-]↓
La concentració d’ions OH- disminueix i l’equilibri es desplaça i augmenta la
solubilitat de Mg(OH)2
Reaccions de Precipitació
22
• Formació d’un complex: La solubilitat d’un compost poc soluble per formació
d’un complex dependrà del producte de solubilitat del precipitat i de la
constant d’estabilitat del complex.
• Per oxidació-reducció d’algun dels ions implicats en la formació del precipitat.
7. Precipitació fraccionada o selectiva Quan en un solució hi ha diversos ions capaços de precipitar amb un reactiu comú, es
possible fer precipitar esglaonadament aquest ions en determinades condicions.
Començarà a precipitar primer l’ió que necessiti una concentració més petita de reactiu
per arribar al seu producte de solubilitat
La precipitació selectiva, és una manera pràctica d'analitzar les mescles d'ions en
dissolució.
Exemple: Precipitació dels halurs de plata. Comença a precipitar primer el iodur (el
Kps= 1’5 ·10-16), després el bromur (el Kps= 3,3 ·10-13) i finalment el clorur (el Kps= 1’8
·10-10). Segons la concentració del catió plata es possible la total separació entre el
iodur i el bromur, però no el bromur i el clorur.
8. Formació de complexos Molts ions, generalment cations de metalls de transició, reaccionen amb altres ions o
molècules formant compostos químics molt estables, generalment molt poc ionitzats,
anomenats complexos o compostos de coordinació.
8.1 Estructura dels complexos
Els complexos estan constituïts per un àtom central, que per norma general acostuma
a ser d’un metall de transició i que té orbitals d buits que poden acceptar amb facilitat
parells d’electrons. A aquest àtom central estan units diferents ions, àtoms o molècules
anomenats lligands , que solen tenir com a mínim un parell d’electrons sense
compartir. Hi ha tres teories que intenten explicar l’estructura del complex:
a) La teoria de coordinació , un complex està constituït per un àtom o ió central,
unit als lligands per uns enllaços covalents coordinats o covalents datius (tipus
d’enllaç en el qual un dels àtoms aporta els dos electrons de l’enllaç). El
nombre d’enllaços covalent datius establerts s’anomena nombre de
coordinació. El conjunt del complex s’anomena esfera de coordinació.
Reaccions de Precipitació
23
b) La teoria del camp cristal·lí , defensa que l’enllaç entre l’àtom central i els
lligands es iònic i no covalent com diu la teoria de coordinació. En aquesta
teoria, els lligands crearien un camp elèctric en les proximitats dels orbitals d de
l’àtom central. Aquest camp elèctric altera les energies dels orbitals d. Aquesta
teoria explica alguns aspectes dels compostos de coordinació, sobretot els de
tipus estructural però entra en contradiccions amb fets experimentals ja que
està demostrat que hi ha enllaços covalents.
c) La teoria del camp de lligands és una combinació de les dues teories
anteriors. Aquesta teoria permet explicar la geometria dels complexos, el seu
color, els seus espectres i les seves propietats magnètiques. En ella, es té en
compte el caràcter parcialment covalent dels enllaços.
8.2 Formulació i nomenclatura dels complexos
Per formular un complex s’escriu primer l’àtom central i a continuació s’escriuen els
lligands: en primer lloc els aniònics i en segon lloc els neutres i catiònics. Si hi ha més
d’una classe de lligands aniònics es situen per ordre alfabètic; si hi ha més d’un lligand
neutre o catiònic, es situa en primer lloc l’aigua, en segon l’amoníac, i per ordre
alfabètic, la resta de lligands. Els complexos s’escriuen entre claudàtors i la càrrega es
col·loca a fora de la claudàtor.
Per anomenar els complexos, primer s'indica el nom dels lligands ordenats per ordre
alfabètic, seguit del nom de l'àtom central. En el cas del complexos aniònics, cal afegir
la terminació -at al nom de l'àtom central. En tots els casos s'indica l'estat d'oxidació de
l'àtom central entre parèntesis. El nombre de lligands s’expressa amb els prefixos
numerals. Els ions complexos es poden unir a ions que no ho siguin i formar sals.
Lligands neutres Lligands aniònics
H2O aigua H- hidrur Br- bromo
NH3 ammina NO2- nitro I- iodo
CO carbonil HSO3- hidrogensulfat OH- hidroxo
NO nitrosil SCN- tiocianat O2- oxo
F- fluor CN- ciano
Cl- clor
Reaccions de Precipitació
24
Exemples:
[Ag(NH3)2]+ ió diamminaargent (I)
[PbF4]- ió tetrafluroplumbat (II)
[Ag(NH3)2]Cl Clorur de diammina argent (I)
8.3 Propietats i aplicacions
Els complexos tenen una individualitat pròpia i les seves propietats són diferents de les
dels seus constituents.
Les reaccions de formació de complexos no són totals, sinó que són reaccions
d'equilibri, però en general les constants d'equilibri que controlen els processos de
formació de complexos tenen un valor molt gran i per tant, són compostos molt
estables. Per aquesta raó, en dissoldre'ls en l'aigua, els complexos mantenen les
seves propietats.
La majoria dels complexos són acolorits. El color és deguts al fet que absorbeixen
radiacions de l’espectre visible de determinats colors o freqüències i en transmeten
d’altres.
Les aplicacions dels compostos de coordinació són nombroses, doncs es poden
utilitzar com a colorants, medicaments, catalitzadors, en la separació d’ions en química
analítica, en la producció industrial ...
8.4 Labilitat dels complexos
Primerament caldria explicar el concepte de labilitat, la labilitat es refereix a la facilitat o
dificultat amb què poden ser desplaçats els lligand d’un complex. Es pot considerar en
totes aquelles reaccions on i té lloc intercanvi de lligands.
S’anomena làbils aquells complexos que intercanvien fàcilment i ràpidament els seus
lligands, en canvi aquells complexos que tarden en intercanviar el seus lligands se’ls
diuen inerts.
8.5 La importància dels complexos als essers vius
Hi ha biomolècules imprescindibles en la biosfera que són complexos i en les quals el
catió juga un paper fonamental en la funció biològica. A continuació s’expliquen
algunes d’aquestes biomolècules:
Reaccions de Precipitació
25
8.5.1 Hemoglobina
És una proteïna constituïda per quatre cadenes polipeptídiques i quatre grups hemo.
Les 4 cadenes polipeptídiques, dues α i dues β, s’associen i adopten una disposició
aproximadament tetraèdrica constituint l’hemoglobina. Cada cadena està unida al grup
hemo, tetrapirrol cíclic, que presenta un catió Fe2+ mitjançant 5 enllaços de coordinació
el 6 s’uneix a una molècula O2
Font: Cátedra de Bioquímica – Facultad de Medicina UNNE
Font: Cátedra de Bioquímica – Facultad de Medicina UNNE
La hemoglobina es troba en el citosol, en un percentatge del 34% dels eritròcits dels
vertebrats, que són cèl·lules sanguínies sense nucli. En els pulmons, l’hemoglobina
s’uneix a una molècula d’oxigen i formen la oxihemoglobina, que dóna el color vermell
intens a la sang arterial, als teixits aquest oxigen es alliberat i utilitzat per les cèl·lules
Reaccions de Precipitació
26
per obtenir energia química, mitjançant l’oxidació de nutrients orgànics, necessària per
el seu funcionament.
La unió de l’oxigen a la hemoglobina es veu influenciarà pel pH i la concentració del
CO2 ens capil·lars del pulmons el pH no és àcid i l’afinitat de l’hemoglobina vers
l’oxigen augmenta, per compte en els teixits perifèrics o en la concentració de CO2 és
elevada i per tant el pH és àcid l’afinitat de l’oxigen disminueix i s’allibera. L’efecte del
pH i la concentració de CO2 sobre la unió i alliberament d’oxigen rep el nom d’efecte
Bohr.
Efecte Bohr Font: http://themedicalcat.blogspot.com/
Hb + O2
Hb + CO2
Cal dir que el CO2 no s’uneix al catió Fe2+ del grup hemo sinó que ho fa a un aminoàcid
de cada una de les cadenes polipeptídiques.
El monòxid de carboni, CO, també s’uneix a la hemoglobina formant un complex molt
fort, la carboxihemoglobina, que impedeix que aquesta proteïna transporti O2. Aquest
es un dels problemes dels fumadors que a la mínima activitat física es senten cansats
perquè tenen part de la seva hemoglobina unida al CO amb la qual cosa no els arribar
suficient oxigen a les seves cèl·lules. També és la causa de la mort per intoxicació de
CO procedent d’estufes de butà amb mala combustió i de llars de focs.
Els ions cianurs CN- són un verí molt fort per al nostre cos, ja que s’uneixen als ions
Fe2+ presents a l’hemoglobina, molt importants per als transport d’oxigen, i formen un
complex [Fe(CN)6]4- que és molt estable. Com que el ferro s’hi queda atrapat, no es pot
enllaçar amb l’oxigen i per tant l’hemoglobina no pot fer la seva funció de transport de
HbO2 Teixits
Pulmons
Oxihemoglobina
HbCO2 Pulmons
Teixits
Carbaminohemoglobina
Reaccions de Precipitació
27
l’oxigen i per tant l’hemoglobina no pot fer la seva funció de transport de l’oxigen a les
cèl·lules.
8.5.2 Clorofil·la
Són compostos del tipus tetrapirrol. Consten de quatre anells pirrol units mitjançant
pont de metil, constituint la porfirina: En el centre de l’anell es troba, a diferència de la
porfirina de l’hemoglobina, el Mg 2+. L’anell IV està esterificat amb un alcohol, el fitol,
cadena de 20 àtoms de carbonis amb un doble enllaç. La clorofil·la és una molècula
amfipàtica: la porfirina és hidròfila i el fitol hidròfob.
Font: Lehninger Principles of Biochemistry
Hi ha dos tipus principals de clorofil·les: la clorofil·la a i la clorofil·la b. En el següent
esquema podem observar la diferència:
Font: http://www.virtual.unal.edu.co
Aquesta diferència és suficient per què tinguin un espectre d’absorció característic.
Font: educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/
Reaccions de Precipitació
28
Les clorofil·les són verdes perquè absorbeixen la banda de l’espectre del violeta al
blau i reflexa el verd. Són les responsables del color verd de les fulles. A la tardor es
degraden i es posen de manifest els carotenoides, pigments que també intervenen en
la fotosíntesi, que donen ells colors rogencs i groguencs de les fulles dels arbres
caducifolis.
Les clorofil·les capturen l’energia lluminosa, gràcies als seus dobles enllaços
conjugats, absorbint fotons. Aquesta absorció provoca que un electró es mogui des del
seu orbital d’energia normal a un d’energia més elevada. En aquestes condicions, la
molècula de clorofil·la és molt inestable i cedeix l’electró a un acceptor primari i des
d’aquest es mou a través d’un conjunt de transportadors , la cadena fotosintètica,
cadena fotosintètica fins arribar a l’últim acceptor que el NADP+ que es redueix a
NADPH +H+. La transferència d’electrons va acoblada a la síntesi d’ATP. En definitiva
que l’energia lluminosa es transforma en energia química: NADPH +H+ i ATP durant la
fase lumínica de la fotosíntesi que té lloc en la membrana dels tilacoides dels
cloroplasts. Durant la fase biosintètica L’ATP i NADPH +H+ s’utilitzen per reduir el CO2
a Glucosa. Aquesta fase té lloc a l’estroma dels cloroplasts.
La clorofil·la que ha quedat oxidada com a conseqüència de cedir un electró es redueix
quan capat un electró procedent de la fotòlisi de l’aigua on es desprèn l’oxigen
necessari per a la respiració dels éssers vius.
Font: http://www.educa.madrid.org
Aquest procés, breument descrit, és la fotosíntesi de vital importància en la biosfera ja
que com hem comentat abans desprèn O2 i proporciona matèria i energia als éssers
vius heteròtrofs.
Font: http://www.educa.madrid.org
Reaccions de Precipitació
29
9. Aplicacions de les reaccions de precipitació Les reaccions de precipitació tenen una importància notable en la química analítica, en
l’industria, ja que s’utilitzen per fabricar moltes substàncies, com per exemple els
pigments i també s’utilitzen en l’eliminació i tractament de contaminants i sals de les
aigües potables i residuals.
9.1 Aplicacions en química analítica
Les aplicacions més importants són:
• Mètodes separatius, les mostres estan constituïdes per múltiples components
que poden interferir entre si, i que cal separar per precipitació.
• Anàlisis gravimètrics, consisteix en la precipitació del reactius en que estem
interessats amb un gran grau de puresa i aïllant-lo per filtració, per tal de
determinar la quantitat d’aquest reactiu.
• Volumetria de precipitació, aquesta tècnica es basa en la mesura del volum de
solució d’un reactiu específic de una concentració coneguda necessari per la
precipitació total del catió problema dissolt en un volum de mostra
• Síntesi de substàncies.
9.2 Eliminació d’ions en la planta potabilitzadora de Blanes
L’aigua captada a Blanes té un excés de ferro i de manganès, motiu pel qual es fa una
oxidació amb hipoclorit sòdic.
A grans trets el sistema de tractament consisteix en les fases següents:
• Aireació i oxidació: l’aigua explotada pels pous municipals es condueix fins a la
cambra d’aireació de 62,5 m3 de capacitat, on s’oxigena. L’aireació es duu a
terme amb un Actirotor de 7,5 CV a 1.500 r.p.m. En aquesta mateixa cambra
d’aireació és on té lloc posteriorment l’oxidació del ferro i el manganès.
• Floculació: l’aigua es condueix fins a la cuba de mescla de 13,75 m3 de
capacitat amb un agitador que treballa a 120 r.p.m. És en aquesta fase on
s’elimina el ferro i el manganès per l’addició de permanganat potàssic
(floculant). L’efecte del flòcul permet la precipitació i la decantació del residu.
3Mn2++2MnO4-+2H2O↔5MnO2↓+4H+
3Fe2++MnO4-+7H2O↔MnO2↓ 3Fe(OH)3↓+5H+
• Filtració: es realitza una primera filtració amb els filtres de sorra i antracita; i
posteriorment una segona filtració amb carbó actiu per tal d’eliminar aquells
subproductes que modifiquen les característiques organolèptiques de l’aigua
Reaccions de Precipitació
30
(gustos i olors) i d’altres, com els trihalometans que es formen per la reacció
química dels compostos orgànics que hi ha en l’aigua sense tractar i el clor.
En els darrers anys s’han detectat subproductes com els dioxans i dioxilants
com a conseqüència de possibles abocaments a la Tordera. La seva possible
presència es controla periòdicament (5 cops l’any mitjançant les anàlisis de
tipus complet) a la xarxa d’abastament a través d’analítiques.
Font: Joan Mora
Font: Joan Mora
Reaccions de Precipitació
31
Font: Joan Mora
Reaccions de Precipitació
32
10. Practiques
PRÀCTICA 1. SALS DE PLATA
Objectius
• Preparar una solució de AgNO3 0,1M.
• Estudiar les sals de plata que precipiten al reaccionar el nitrat de plata,
AgNO3(aq), amb diferents sals en dissolució.
Material
• Matràs aforat 100ml
• Vas de precipitats 50ml
• Balança electrònica
• Espàtula
• Vareta
• Gradeta
• 7 tubs d’assaig
• Pipeta de 5ml graduada
• Pera de goma
• Comptagotes
Reactius
• AgNO3(s)
• H2O destil·lada
• NaBr(aq) 0,1M
• Na2S(aq) 0,1M
• KI(aq) 0,1M
• NaCl(aq) 0,1M
• Na2SO4(aq) 0,1M
• KOH(aq) 0,1M
• K2CrO4(aq) 0,1M
Reaccions de Precipitació
33
Informació
Els compostos de plata (I) solubles en aigua: el nitrat, el fluorur i el clorat són blancs; la
majoria dels compostos de plata (I) insolubles en aigua solen tenir colors forts. El color
negre que prenen els objectes de plata en el medi ambient es deu a la formació del
sulfur de plata, que té un Kps molt petit (de l’ordre del 10-50).
La majoria de les sals de plata, particularment els halurs, es redueixen a plata
elemental per la acció de la llum. Abans d’arribar al color negre passen per una fase
transitòria de color violeta. Així doncs, el iodur de plata i el bromur de plata són sals
que s’utilitzen en l’emulsió de paper fotogràfic. Quan la llum incideix sobre el compost
aquest es dissocia en catió plata i bromur i el catió es redueix per formar la plata
metàl·lica, d’aquesta manera les zones il·luminades del paper del paper fotogràfic
després d’un procés químic de revelat es contrasten dels fons tornant-se fosques o
negres.
Ag+ + hν → Ago
El iodur de plata es molt insoluble en aigua i té una estructura cristal·lina semblant a la
del gel, que permet formar núvols per provocar la pluja artificial.
El clorur de plata també es fa servir en la fotografia però té altres usos tals com:
• Antídot de la intoxicació per mercuri
• Per crear vidres de colors tals com grocs o marrons
• Desinfectant
Procediment
1. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml d’una solució de
AgNO3 0’1M.
gmol
gxmolsAgNO
molsn
l
nM
v
nM
69,11
87,16901,0
01,0
1,01,0
3 =
=
=
=
1. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es
mesuren els 1,69 g de AgNO3.
2. A continuació, es dissol el AgNO3 amb una mica d’aigua destil·lada, es posa en
un matràs aforat de 100ml i s’enrasa amb aigua destil·lada.
3. Seguidament s’agafen 7 tubs d’assaig i es posen 5ml de solució de, AgNO3
ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.
Reaccions de Precipitació
34
4. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes les
solucions de les sals següents: NaBr, Na2S, KI, NaCl, Na2S2O3, KOH i K2CrO4.
Resultats
Sal afegida Compost obtingut Color precipitat
NaBr AgBr(s) Blanc grisós
Na2S Ag2S(s) Negre
KI AgI(s) Groc clar
HCl AgCl(s) Blanc
K2CrO4 Ag2CrO4(s) Vermell fosc
KOH Ag2O(s) Marró claret
Na2S2O3 Ag2S2O3(s) / Ag2S(s) Groc taronja i finalment negre
Reaccions
1. AgNO3(aq)+NaBr(aq) ↔AgBr↓+NaNO3(aq)
2. 2AgNO3(aq)+Na2S(aq) ↔Ag2S↓+2NaNO3(aq)
3. AgNO3(aq)+KI(aq) ↔ AgI↓+KNO3(aq)
4. AgNO3(aq)+HCl (aq) ↔AgCl↓+HNO3(aq)
5. 2AgNO3(aq)+K2CrO4(aq) ↔Ag2CrO4↓+2KNO3(aq)
6. 2AgNO3(aq)+2KOH (aq) ↔ Ag2O↓+ H2O + 2KNO3(aq)
Quan s’afegeixen hidròxids forts a la solució de nitrat de plata, no es forma
l’hidròxid de plata com podríem esperar, si no que es forma espontàniament l’òxid
de plata, Ag2O, compost termodinàmicament més estable.
7. 2AgNO3(aq)+Na2S2O3(aq) ↔Ag2S2O3↓+2NaNO3(aq)
Ag2S2O3(s) + H2O (aq)↔ Ag2S↓ + H2SO4 (aq)
El Ag2S2O3 (s), sòlid taronja, és un compost inestable que es descompon ràpidament
per donar el Ag2S (s), sòlid de color negre.
Reaccions de Precipitació
35
Obtenció del precipitat de cromat de plata (vermell) i de l’òxid de plata (marró). Font: Pròpia
PRÀCTICA 2. COMPORTAMENT DE LES SALS DE
PLATA DAVANT L’ADDICIÓ DE NH 3
Objectiu
• Observar si les sals de plata obtingudes a la pràctica anterior es dissolen o no
quan s’afegeix NH3(aq), per formació o no del complex [Ag(NH3)2]+ .
Material
• Gradeta
• 6 tubs d’assaig
• Comptagotes
Reactius
• AgI(s)
• AgBr(s)
• AgCl(s)
• Ag2S(s)
• Ag2CrO4(s)
• Ag2O(s)
• NH3(aq) 0,1M
Reaccions de Precipitació
36
Informació
El catió plata forma fàcilment complexes; són molt estables els que es formen amb el
cianur, l’amoníac i el tiosulfat. Quan s’afegeix NH3(aq) al catió plata es forma el complex
ió diamminaplata (I), [Ag(NH3)2]+, complex molt estable.
Ag+(aq) + 2NH3(aq) ↔ [Ag(NH3)2]
+(aq) K= 1,7 x107 a 25º C
Les sals de plata que tenen Kps molt petits, és a dir, que són molt insolubles no
donaran el complex, mentre que les sals que tenen Kps una mica més grans, formaran
el complex amb l’amoníac i les sals es dissoldran.
Quan el complex aquós de diamminaplata (I) està en forma de nitrat es coneix com a
reactiu de Tollens. Aquest reactiu és un agent oxidant, que es redueix a plata
metàl·lica i forma un "mirall de plata". Aquests es utilitzat per a verificar la presència
d’aldehids, que són oxidats a àcids carboxílics.
Procediment
1. S’aboca a cada tub d’assaig on trobem les diferents sals de plata, unes gotes
de la solució NH3(aq) amb el comptagotes i s’observa si les sals de plata es
dissolen o no.
Resultats
Sal de plata Kps (sal de plata) Resultat Compost obtingut
+ NH3(aq)
Color
AgI 1,5·10-15 - Groc clar
AgBr 3,3·10-13 - Blanc grisós
AgCl 1,8·10-10 + [Ag(NH3)2] + Incolor
Ag2S 1,0·10-49 - Negre
Ag2CrO4 9·10-12 + [Ag(NH3)2] + Groc
Ag2O 2·10-8 + [Ag(NH3)2] + Incolor
+ es dissolt
- no es dissolt
Reaccions de Precipitació
37
Resultats
1. AgI(s)+ NH3(aq) → No reacciona; el Kps del AgI és molt petit, la sal és molt
insoluble i consta molt de dissoldre. No s’arriba a formar el complex amb
l’amoníac.
2. AgBr(s)+ NH3(aq) → No reacciona; el Kps del AgBr és molt petit, la sal és molt
insoluble i consta molt de dissoldre. No s’arriba a formar el complex amb
l’amoníac.
3. AgCl(s)+ 2NH3(aq) →[Ag(NH3)2]+
(aq)+Cl-(aq)
4. Ag2S(s)+ NH3(aq) → No reacciona; el Kps del Ag2S és molt i molt petit, la sal és
molt insoluble i consta molt de dissoldre. No s’arriba a formar el complex amb
l’amoníac.
5. Ag2CrO4(s)+2 NH3(aq) →[Ag(NH3)2]+
(aq)+ CrO42-
(aq)
6. Ag2O (s)+ 4NH3(aq) + H2O →2[Ag(NH3)2]+
(aq) + 2 OH-(aq)
Reaccions de Precipitació
38
PRÀCTICA 3. SALS DE PLOM (II)
Objectius
• Preparar una solució de Pb(NO3)2 0,1M.
• Estudiar les sals de plom (II) que precipiten al reaccionar el nitrat de plom (II),
Pb(NO3)2(aq),, amb diferents sals en dissolució.
Material
• Matràs aforat 100ml
• Vas de precipitats 50ml
• Balança electrònica
• Espàtula
• Vareta
• Gradeta
• 8 tubs d’assaig
• Pipeta de 5ml graduada
• Pera de goma
• Comptagotes
Reactius
• Pb(NO3)2 (s)
• H2O destil·lada
• NaBr(aq) 0,1M
• Na2S(aq) 0,1M
• KI(aq) 0,1M
• NaCl (aq) 0,1M
• Na2SO4(aq) 0,1M
• KOH(aq) 0,1M
• K2CrO4(aq) 0,1M
• Na2CO3(aq) 0’1M
Informació
Reaccions de Precipitació
39
Les sals de plom són generalment blanques i només el nitrat, l’acetat i el perclorat són
solubles en aigua. Totes tenen una toxicitat molt forta. El nitrat de plom (II) s’utilitza
principalment com a base per a sintetitzar colorants, també s’utilitza com a detonant en
pirotècnia, com a estabilitzador tèrmic en el nylon i els polièsters i com recobriment de
las pel·lícules fototermogràfiques. Altres sals de plom (II) s’utilitzen com estabilitzadors
contra el calor i la llum, per a la fabricació de vidre i ceràmica, com detonadors i com
insecticides.
Procediment
2. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml una solució Pb(NO3)2
0,1 M.
gmol
gmolsPb
molsn
l
nM
v
nM
31'31
2,331NO3)2(01,0
01,0
1,01,0
==
=
=
=
3. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es
mesuren els 3,31g de Pb(NO3)2.
4. A continuació, es dissol Pb(NO3)2 amb una mica d’aigua destil·lada, es posa en
un matràs aforat de 100ml i s’enrasa amb aigua destil·lada.
5. Seguidament s’agafen 8 tubs d’assaig i es posen 5ml de solució de Pb(NO3)2,
ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.
6. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes les
solucions de les sals següents: NaBr, Na2S, KI, NaCl, Na2SO4, KOH, K2CrO4 i
Na2CO3.
Reaccions de Precipitació
40
Resultats
Sal afegida Compost obtingut Color del precipitat
NaBr PbBr2(s) blanc
Na2S PbS(s) negre
KI PbI2(s) groc canari
NaCl PbCl2(s) blanc
Na2SO4 PbSO4(s) blanc
KOH Pb(OH)2(s) blanc
K2CrO4 PbCrO4(s) groc
Na2CO3 PbCO3(s) blanc
Reaccions
1. Pb(NO3)2 (aq)+ 2NaBr(aq) ↔ PbBr2↓+2NaNO3 (aq)
2. Pb(NO3)2 (aq)+ Na2S (aq) ↔ PbS↓+ 2NaNO3 (aq)
3. Pb(NO3)2 (aq)+ 2KI(aq) ↔ PbI2↓+ 2KNO3 (aq)
4. Pb(NO3)2 (aq)+ 2NaCl(aq) ↔ PbCl2↓+2NaNO3 (aq)
5. Pb(NO3)2 (aq)+Na2SO4 (aq) ↔ PbSO4↓+ 2NaNO3 (aq)
6. Pb(NO3)2 (aq)+2KOH(aq) ↔ Pb(OH)2↓+ 2KNO3(aq)
7. Pb(NO3)2 (aq)+ K2CrO4(aq) ↔ PbCrO4↓+ 2KNO3 (aq)
8. Pb(NO3)2 (aq)+ Na2CO3 (aq) ↔ PbCO3↓+ 2NaNO3 (aq)
Obtenció del precipitat del PbI2
Font: Pròpia
Reaccions de Precipitació
41
PRÀCTICA 4. OBTENCIÓ DE LA PLUJA D’OR I DE
CRISTALLS DE CLORUR DE PLOM (II)
Objectius
• Obtenir l’anomenada “pluja d’or” a partir del precipitat de iodur de plom (II)
obtingut a la pràctica anterior.
• Obtenir els cristalls de clorur de plom (II) a partir del precipitat obtingut a la
pràctica anterior.
Material
• Placa calefactora
• Vas de precipitats 500 ml
• Pinces de fusta
• Gradeta
• Tubs d’assaig
Reactius
• PbCl2(s)
• PbI2(s)
• H2O
Procediment
1. Primer s’escalfa un vas de precipitats amb aigua en la placa calefactora.
2. Seguidament s’agafen els tubs d’assaig que contenen els precipitats de iodur
de plom(II) i de clorur de plom (II) obtinguts a la pràctica anterior i es fiquen en
el vas de precipitats amb aigua calenta per tal de dissoldre els precipitats.
3. Un cop es dissolen els precipitats, es deixen refredar les solucions i s’observa
el resultat.
Resultats
1. En el cas del iodur de plom (II) s’observa la formació del precipitat en forma
d’escates daurades brillants (conegudes com a “pluja d’or”).
Reaccions de Precipitació
42
2. En el cas del clorur de plom (II) s’observa la formació d’uns cristalls blancs en
forma d’agulles brillants.
Obtenció de la pluja d’or i dels cristalls del clorur de plom(II)
Font: Pròpia
Reaccions de Precipitació
43
PRÀCTICA 5. SALS DE COURE (II)
Objectius
• Preparar una solució de Cu(NO3)2 0,1M.
• Estudiar les sals de coure (II) que precipiten al reaccionar el nitrat de coure (II),
Cu(NO3)2(aq), amb diferents sals en dissolució.
Material
• Matràs aforat 100ml
• Vas de precipitats 50ml
• Balança electrònica
• Espàtula
• Vareta
• Gradeta
• 5 tubs d’assaig
• Pipeta de 5ml graduada
• Pera de goma
• Comptagotes
Reactius
• Cu(NO3)2 (s)
• H2O destil·lada
• KOH(aq) 0,1M
• Na2S(aq) 0,1M
• NaBr(aq) 0,1M
• NaCl(aq) 01M
• KI(aq) 0,1M
Informació
Les sals solubles en aigua de Cu(II) més comunes són el sulfat, el clorur, el nitrat i
l’acetat; tenen color blau verdós quan estan hidratades i són grogues o blanques en
estat anhidre. Els compostos de Cu(II) més insolubles són el sulfur, l’hidròxid, l’òxid i
diversos carbonats.
Reaccions de Precipitació
44
Els compostos de Cu(II) tenen un gran interès biològic. Sembla que petites traces de
coure actuen catalíticament en la formació dels pigments de la clorofil·la i
l’hemoglobina. Aquests compostos també són fortament tòxics per a certs bacteris,
fongs, algues, etc. i per això es troben en la composició d’alguns productes
bactericides, fungicides i algicides.
El compost de Cu(II) amb major importància industrial és el sulfat de coure (II), aquest
compost s’utilitza com adob i pesticida en l’agricultura, com algicida en la depuració
d’aigües, com a conservant de la fusta, com a pigment i colorant ceràmic, etc. Un altre
compost important és el carbonat de coure (II) que s’ha fet servir com a pigment en
pintures i ceràmiques, com a algicida i fungicida. Molts arquitectes utilitzen el coure per
a fer cobertes i teulades per l’aspecte verdós que presenten al ser atacat pels gasos
atmosfèrics i convertir-se en carbonat de coure (II), compost verdós.
2 Cu (s) + H2O (g) + CO2 (g) + O2 (g) → Cu(OH)2 (s) + CuCO3(s)
Procediment
1. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml d’una solució de
Cu(NO3)2 0,1M.
gmol
gmolCu
moln
l
nM
v
nM
87,11
56,187 xNO3)2(01,0
01,0
1,01,0
=
=
=
=
2. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es
mesuren els 1,87 g de Cu(NO3)2 .
3. A continuació, es dissol el Cu(NO3)2 amb una mica d’aigua destil·lada, es
posa en un matràs aforat de 100ml i s’arrasa amb aigua destil·lada.
4. Seguidament s’agafen 5 tubs d’assaig i es posen 5ml de solució de
Cu(NO3)2 ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.
5. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes
les solucions de sals: KOH, Na2S, NaBr, NaCl i KI
Reaccions de Precipitació
45
Resultats
Sal afegida Compost obtingut Color del precipitat
KOH Cu(OH)2 (s) blau
Na2S CuS (s) negre
NaBr CuBr2 (aq) Blau
NaCl CuCl2 (aq) blau
KI CuI (s) groc
Reaccions
1. CuNO3(aq)+2KOH(aq) ↔ 2Cu(OH)2↓+2NaNO3(aq)
2. CuNO3(aq)+Na2S (aq) ↔ CuS ↓ + 2KNO3(aq)
3. CuNO3(aq)+2NaBr(aq) ↔ CuBr2(aq) +2NaNO3(aq)
4. CuNO3(aq)+2NaCl (aq) ↔ CuCl2(aq) + 2KNO3(aq)
5. 2CuNO3(aq)+4KI(aq) ↔ 2 CuI↓+ I2↓ + 2NaNO3(aq)
Quan s’afegeix una solució de KI, no s’origina el CuI2, com caldria esperar. Aquest es
descompon espontàniament i s’origina un precipitat de iodur cuprós, de color blanc, al
mateix temps que s’obté iode lliure. Aquest iode que retingut pel precipitat, que
adquireix un color que va del rosa al groc vermellós.
Reaccions de Precipitació
46
PRÀCTICA 6. SALS DE COBALT (II)
Objectius
• Preparar una solució de CoCl2 0,1M.
• Estudiar les sals de cobalt (II) que precipiten al reaccionar el clorur de cobalt
(II), CoCl2(aq), amb diferents sals en dissolució.
Material
• Matràs aforat 100ml
• Vas de precipitats 50ml
• Balança electrònica
• Espàtula
• Vareta
• Gradeta
• 3 tubs d’assaig
• Pipeta de 5ml graduada
• Pera de goma
• Comptagotes
Reactius
• CoCl2 (s)
• H2O destil·lada
• Na2S(aq) 0,1M
• KOH(aq) 0,1M
• Na2CO3(aq) 0,1M
Informació
La major part dels compostos solubles de cobalt (II) són de color rosa, per exemple el
nitrat, el sulfat, clorat, etc. En canvi, els halurs absorbeixen la llum en longituds d’ona
majors i tenen colors diferents, el clorur és blau, el bromur, verd i el iodur, negre. Les
sals de cobalt (II) hidratades són roses i es tornen blau si perden molècules d’aigua o
es deshidraten totalment, i per això, s'utilitzen com indicadors d’humitat (en
higròmetres). Per exemple, el paper de clorur de cobalt es fa servir per mesurar la
Reaccions de Precipitació
47
humitat, si canvia de blau a rosa vol dir que hi ha presència d’aigua o vapor d’aigua i
significa que hi ha humitat en l’aire.
Entre els compostos de Co(II) més insolubles es troben el carbonat, l’hidròxid, el sulfur
el fosfat i l’òxid.
Les sals de cobalt s’utilitzen també com a pigments en la fabricació d’esmalts,
ceràmiques i vidres, per a la preparació de banys per galvanoplàsties, per assecants
en la industria de pintures, etc.
Procediment
1. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml d’una solució de
CoCl2 0’1M.
gmol
gxmolsCoCl
molsn
l
nM
v
nM
29,11
9,12901,0
01,0
1,01,0
2 =
=
=
=
2. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es
mesuren els 1,29 g de CoCl2.
3. A continuació, es dissol el CoCl2 amb una mica d’aigua destil·lada, es posa
en un matràs aforat de 100ml i s’enrasa amb aigua destil·lada.
4. Seguidament s’agafen 5 tubs d’assaig i es posen 5ml CoCl2 de solució de
ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.
5. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes
les solucions de sals: Na2S, KOH i Na2CO3
Resultats
Sal afegida Compost obtingut Color del precipitat
Na2S CoS(s) negre
KOH Co(OH)2(s) blau
Na2CO3 CoCO3(s) rosa
Reaccions de Precipitació
48
Reaccions
1. CoCl2(aq)+ Na2S(aq) ↔ CoS↓+2NaCl(aq)
2. CoCl2(aq)+2KOH (aq) ↔ Co(OH)2↓+ 2KCl(aq)
3. CoCl2(aq)+ Na2CO3(aq) ↔ CoCO3↓+2NaCl (aq)
Obtenció del precipitat del Co(OH)2
Font: Pròpia
Reaccions de Precipitació
49
PRÀCTICA 7. SALS DE CADMI
Objectius
• Preparar una solució de CdCl2 0,1M.
• Estudiar les sals de cadmi que precipiten al reaccionar el clorur de cadmi,
CdCl2(aq), amb diferents sals en dissolució.
Material
• Matràs aforat 100ml
• Vas de precipitats 50ml
• Balança electrònica
• Espàtula
• Vareta
• Gradeta
• 3 tubs d’assaig
• Pipeta de 5ml graduada
• Pera de goma
• Comptagotes
Reactius
• CdCl2(s)
• H2O destil·lada
• Na2S(aq) 0,1M
• KOH(aq) 0,1M
• Na2CO3(aq) 0,1M
Informació
Gairebé tots els compostos de cadmi són incolors o blancs. Les sals solubles en aigua
més comunes són els halurs, el nitrat i el sulfat. Els compostos més insolubles en
l’aigua són l’òxid, el sulfur, el hidròxid i el carbonat.
Les sals de cadmi s'utilitzen principalment en fotografia i en la fabricació de focs
artificials, pintures fluorescents, bateries recarregables, aliatges, vidres i porcellana. El
sulfur de cadmi es utilitzat en un tipus de cèl·lules fotovoltaiques. El sulfat de cadmi
Reaccions de Precipitació
50
s’utilitza en medicina com astringent. El sulfur (CdS) y seleniür (CdSe) s’utilitzen com a
pigments. El cadmi i les solucions dels seus components són altament tòxics, amb
efectes acumulatius similars als d’enverinament per mercuri.
Procediment
1. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml d’una solució de
CdCl2 0,1M.
gmol
gxmolsCdCl
moln
l
nM
v
nM
83,11
4,18301,0
01,0
1,01,0
2 =
=
=
=
2. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es
mesuren els 1,83 g de CdCl2 .
3. A continuació, es dissol el CdCl2 amb una mica d’aigua destil·lada, es posa
en un matràs aforat de 100ml i s’arrasa amb aigua destil·lada.
4. Seguidament s’agafen 3 tubs d’assaig i es posen 5ml de solució de CdCl2
ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.
5. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes
les solucions de sals: Na2S, KOH i Na2CO3
Resultats
Sal afegida Compost obtingut Color del precipitat
Na2S CdS Groc pàl·lid
KOH Cd(OH)2 blanc
Na2CO3 CdCO3 blanc
Reaccions
1. CdCl2 (aq)+Na2S(aq) ↔ CdS↓+2NaCl(aq)
2. CdCl2(aq)+2KOH (aq) ↔ Cd(OH)2↓+ 2KCl(aq)
3. CdCl2(aq)+Na2CO3(aq) ↔ Cd2CO3↓+2NaCl(aq)
Reaccions de Precipitació
51
Obtenció del precipitat del Cd(OH)2
Font: Pròpia
Reaccions de Precipitació
52
PRÀCTICA 8. SALS DE NÍQUEL (II)
Objectius
• Preparar una solució de NiCl2 0,1M.
• Estudiar les sals de níquel (II) que precipiten al reaccionar el clorur de níquel
(II), NiCl2(aq), amb diferents sals en dissolució.
Material
• Matràs aforat 100ml
• Vas de precipitats 50ml
• Balança electrònica
• Espàtula
• Vareta
• Gradeta
• 3 tubs d’assaig
• Pipeta de 5ml graduada
• Pera de goma
• Comptagotes
Reactius
• NiCl2(s)
• H2O destil·lada
• Na2S(aq) 0,1M
• Na2CO3 (aq) 0,1M
• KOH(aq) 0,1M
Informació
Les sals de níquel (II) són de color verd quan es troben hidratades i de color groc si
són anhidres. La major part de les sals de níquel (II) són solubles en aigua. Els
compostos més insolubles són el sulfur, el carbonat i l’hidròxid.
Les sals de níquel, principalment el sulfat, s’utilitzen per a la preparació de banys per
niquelats (recobriment d’altres metalls amb níquel, ja que aquest metall no s’oxida a
l’aire humit). L’òxid s’utilitza en la fabricació d’esmalts i vidres de colors, el carbonat en
ceràmica, el fosfat, com a pigment per a pintures a l’oli, etc.
Reaccions de Precipitació
53
Procediment
1. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml d’una solució de
NiCl2 0’1M.
gmol
gxmolsNiCl
molsn
l
nM
v
nM
29,11
7,12901,0
01,0
1,01,0
2 =
=
=
=
2. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es
mesuren els 1,29 g de NiCl2.
3. A continuació, es dissol el NiCl2 amb una mica d’aigua destil·lada, es posa
en un matràs aforat de 100ml i s’enrasa amb aigua destil·lada.
4. Seguidament s’agafen 5 tubs d’assaig i es posen 5ml NiCl2 de solució de
ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.
5. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes
les solucions de sals: Na2S, KOH i Na2CO3
Resultats
Sal afegida Compost obtingut Color del precipitat
Na2S NiS (s) negre
KOH Ni(OH)2 (s) verd clar
Na2CO3 NiCO3 (s) verd
Reaccions
1. NiCl2(aq)+Na2S(aq) ↔ 2NiS↓+2NaCl(aq)
2. NiCl2(aq)+2KOH (aq) ↔ Ni(OH)2↓+ 2KCl(aq)
3. NiCl2(aq)+Na2CO3(aq) ↔ NiCO3↓+ 2NaCl(aq)
Reaccions de Precipitació
54
Obtenció del precipitat del Ni(OH)2
Font: Pròpia
Reaccions de Precipitació
55
PRÀCTICA 9. Jardí Químic
Cristal·lització
Objectiu: Aconseguir la formació de cristalls purs d’uns compostos específics que
s’utilitzaran posteriorment per realitzar la pràctica del jardí químic.
Material
• 10 vasos de precipitats 100 ml
• Bany de sorra
• Balança de precisió 0,01g
• 5 espàtules
• Paper de filtre
• 5 embuts
• Tisores
Productes
o 10g nitrat de níquel (II) hexahidratat
o 10g nitrat de cobalt (II) trihidratat
o 10g clorur de coure (II) hexahidratat
o 10g clorur de magnesi hexahidratat
o 10g clorur d’alumini hexahidratat
o 25ml d’aigua destil·lada
Informació:
La cristal·lització és un procés pel qual es forma un sòlid cristal·lí. Aquest procés
s’utilitza per purificar substàncies sòlides, és un procés on les espècies que
constitueixen la xarxa cristal·lina s’enllacen per formar cristalls. Aquests cristalls
s’obtenen en refredar una dissolució saturada en calent del compost sòlid en un
dissolvent adient. El dissolvent o mescla de dissolvents es seleccionarà d’acord amb la
solubilitat del sòlid i de les impureses Així doncs, s’ha de trobar un dissolvent en què el
compost sòlid que volem cristal·litzar sigui soluble en calent i insoluble en fred.
Procediment:
1. S’agafen els diferents compostos i amb la balança i l’espàtula es mesuren 10 g
de cadascun i es posen en els vasos de precipitats.
Reaccions de Precipitació
56
2. S’aboquen a cada vas de precipitats 5 ml d’aigua destil·lada i es posen els 5
vasos de precipitats al bany de sorra a 65ºC.
3. Quan s’ha evaporat part de l’aigua s’agafen 5 vasos de precipitats nous i es
filtren les solucions anteriors, per tal d’eliminar les impureses.
4. Es deixen refredar les solucions filtrades a temperatura ambient per obtenir la
cristal·lització dels diferents compostos. Per aconseguir una cristal·lització més
eficaç, es rasca amb una vareta de vidre el vas de precipitats per dins.
Obtenció dels cristalls
Font:Pròpia
Reaccions de Precipitació
57
Objectiu: Aconseguir obtenir el jardí químic a partir dels cristalls purificats en la
pràctica anterior.
Material i productes:
• Vas de precipitats 1l
• 400ml de silicat sòdic comercial
• 200ml d’aigua destil·lada
• Cristalls:
o Nitrat de níquel (II) hexahidratat
o Nitrat de cobalt (II) trihidratrat
o Clorur de coure (II) hexahidratat
o Clorur de magnesi hexahidratat
o Clorur de ferro (III)
o clorur d’alumini hexahidratat
Informació:
El jardí químic és un petit “bosc” de branques o figures verticals formades per la
precipitació de sals insolubles. Amb el silicat de sodi, també conegut com a “vidre
soluble”, i amb sals de colors solubles en aigua (per exemple: clorur de ferro (II), clorur
de magnesi, clorur de coure (II),...) es poden generar formes o figures arborescents de
diferents colors. Aquestes estan constituïdes per petits cristalls superposats de silicat
dels diferents cations metàl·lics. Les branques que es formen, són causa de que la
majoria dels silicats dels metalls de transició són insolubles en aigua.
Procediment:
1. S’agafa el vas de precipitats i s’aboquen 400ml de silicat sòdic i 200ml d’aigua
destil·lada.
2. Es llencen els cristalls dels diferents compostos al vas de precipitats amb
l’ajuda d’una espàtula.
3. S’esperen uns minuts, i s’observen les formes que van creant els cristalls.
Reaccions de Precipitació
58
Reaccions i explicació científica
Les sals utilitzades a la pràctica són solubles en aigua, per tant, a l’entrar en contacte
amb l’aigua, els ions de les sals es dissocien i els cations metàl·lics reaccionen amb
l’ió silicat que es troba en dissolució, formant els compostos insolubles.
Reaccions
1. Na2SiO3(s)↔2Ni+(aq)+ SiO32-
(aq)
2. Ni(NO3)2(s)↔Ni2+(aq)+2NO3
-(aq)
3. Co(NO3)2(s)↔Co2+(aq)+2NO3
-(aq)
4. CuCl2(s)↔Cu2+(aq)+2Cl-(aq)
5. MgCl2(s)↔Mg2+(aq)+2Cl-(aq)
6. FeCl3(s)↔Fe3+(aq)+3Cl-(aq)
7. AlCl3(s)↔Al3+(aq)+3Cl-(aq)
8. Ni2+(aq)+SiO3
2-(aq)↔Ni(SiO3)(s)
9. Co2+(aq)+SiO3
2-(aq)↔Co(SiO3)(s)
10. Cu2+(aq)+SiO3
2-(aq)↔Cu(SiO3)(s)
11. Mg2+(aq)+SiO3
2-(aq)↔Mg(SiO3)(s)
12. Fe3+(aq)+SiO3
2-(aq)↔Fe2(SiO3)3(s)
13. Al3+(aq)+SiO3
2-(aq)↔Al3(SiO3)3(s)
Una possible explicació al fenomen de formació d’aquestes estructures o figures
arborescents està basada especialment en dos conceptes: l’osmosi i la diferència de
densitat. Aquests compostos insolubles formen una membrana porosa i relativament
permeable a l’aigua de la solució de silicat. Pel procés d’osmosi, l’aigua de la solució
de silicat entra per aquesta membrana semipermeable, augmentant el volum del
precipitat i aquest fet causa la ruptura de la membrana; el catió metàl·lic i l’ió silicat
entren un altre cop en contacte i formen una nova membrana i així successivament. La
flotabilitat i el fet de que el precipitat creixi cap a la superfície formant branques, es pot
explicar perquè la densitat de dins del precipitat és menor que la densitat de la solució
de silicat i el precipitat creixerà cap a la superfície tot formant aquest tipus de
branques.
Reaccions de Precipitació
59
Formació del Jardí químic
Font: Pròpia
Reaccions de Precipitació
60
Pràctica 10. MIRALL DE PLATA
Objectiu: Formar un mirall de plata mitjançant la reacció entre el reactiu de Tollens i la
glucosa.
Material:
• Vasos de precipitats 20ml
• Comptagotes
• Proveta 5ml
• Proveta 10ml
• Bany d’oli
• Placa calefactora
• Termòmetre termostàtica
• Espàtula
• Nou
• Suport
• 2 pinces
• 1 tub d’assaig
• Balança de precisió 0,001g
Productes:
• Mescla cròmica (dicromat de sodi, aigua i àcid sulfúric concentrat)
• Solució de Nitrat de plata 0,2 M
• Solució NaOH 2M
• 20ml NH3
• Glucosa
• Aigua destil·lada
Informació:
Els miralls com a estris de tocador i objecte manual foren molt emprats en les
civilitzacions egípcia, grega, etrusca i romana. S'elaboraven sempre amb metalls
brillants, generalment coure, plata o bronze obtinguts a partir de polir la seva base.
Tenien forma de placa rodona o ovalada, ornada ordinàriament amb gravats o relleus
mitològics al revers. D'aquests miralls es conserven encara molts exemplars en alguns
museus arqueològics. Els miralls moderns consisteixen d'una prima capa de plata o
Reaccions de Precipitació
61
alumini dipositada sobre una planxa de vidre, la qual protegeix el metall i fa que el
mirall sigui més durador. En aquesta pràctica obtindrem un mirall de plata a partir de la
reacció entre el reactiu de Tollens i la glucosa.
El reactiu de Tollens és un complex aquos de diamin-plata, presentat habitualment
com a nitrat [Ag(NH3)2]NO3(aq). El complex diamin-plata és un agent oxidant, que es
reduiex a plata metàl·lica i forma un "mirall de plata". Aquest reactiu es utilitzat per
verificar la presència d’aldehids, que són oxidats a àcids carboxílics. La glucosa lineal
conté un grup aldehid, en el carboni 1 i per tant pot reaccionar amb el reactiu de
Tollens i donar lloc a la formació del mirall de plata.
Procediment:
1. Primerament és fa la mescla cròmica, s’agafa un vas de precipitats i es posen
0,5g de Na2Cr4O7 i es barregen amb 0,5ml H2O, a continuació amb molt de
compte s’agafen 10ml H2SO4 amb el comptagotes i les van deixant caure
lentament i amb molta cura, ja que es produeix un reacció molt exotèrmica
entre l’aigua i l’àcid sulfúric.
2. A continuació s’aboca la mescla cròmica al tub d’assaig, per tal de netejar-lo de
qualsevol tipus d’impuresa.
3. Seguidament es preparen les dissolucions de nitrat de plata 0,02 M i d’hidròxid
de sodi 2M.
4. Després s’aboca la solució d’hidròxid de sodi a la solució de nitrat de plata que
s’ha abocat en el tub d’assaig, fins no obtenir més precipitat d’òxid de plata.
5. A continuació es fa la redissolució del precipitat obtingut amb 20ml de NH4, per
tal d’obtenir el reactiu de Tollens, [Ag(NH3)2]NO3 (aq).
6. Després s’aboca una punta d’espàtula de glucosa i s’agita.
7. Finalment es posa a escalfar a 65ºC al bany d’oli i es deixa reposar fins que es
forma el precipitat de plata metàl·lica a les parets del tub d’assaig, formant el
mirall de plata.
Càlculs:
- Preparació de la solució de nitrat de plata 0,2M:
33
3
3
3
3
3
1,0101,01
87'169006,0
006,0
10·32,0
gAgNOgAgNOmolAgNO
gAgNOmolsdeAgNO
molsdeAgNOn
l
nM
≈=
=
= −
Reaccions de Precipitació
62
- Preparació de la solució d’ hidròxid de sodi 2M:
gNaOHgNaOHmol
gmols
molsdeNaOHn
l
nM
8,97999,01
997,3902,0
02'0
01,02
≈=
=
=
Reaccions químiques:
Per obtenir el reactiu de Tollens primer s’afegeix a una solució de nitrat de plata una
certa quantitat d’hidròxid sodi i es forma un precipitat de color marro d’òxid de plata:
2Ag++2OH-→Ag2O+ H2O
Seguidament s’afegeix una solució d’amoníac al òxid de plata fins que es dissolgui
totalment el precipitat i s’obté el reactiu de Tollens:
Ag2O+NH3→[Ag(NH3)2]+
Finalment s’afegeix glucosa que reacciona amb el reactiu de Tollens reduint la plata i
obtenim el mirall.
Font: http://labquimica.wordpress.com/2007/08/18/30/
Formació del mirall de plata Font:Pròpia
Reaccions de Precipitació
63
Conclusions
• Les reaccions químiques són canvis en la naturalesa de la substància, es
representen en forma d’equació química i depenen de factors externs tals com
la temperatura o la llum entre d’altres.
• Les reaccions de precipitació són un tipus de reaccions químiques que es
caracteritzen per la formació d’un producte insoluble anomenat precipitat. Les
reaccions de precipitació són equilibris químics que estan desplaçats cap a la
formació d’un precipitat, aquest es forma quan el valor de la Kps és molt petit.
• La solubilitat d’una substància és la quantitat de solut que es pot afegir en una
solució amb un dissolvent determinat. La solubilitat pot variar amb el canvi de
temperatura, amb el moment dipolar, la constant dielèctrica, la grandària dels
ions o la densitat.
• Les substàncies poden ser solubles si es dissolen en gran quantitat en un
dissolvent determinant o, insolubles si no es dissolen en un dissolvent
determinat. Tot i que en sentit estricte no existeix cap substància completament
insoluble perquè sempre es dissol, encara que sigui una petita part.
• Comparant el producte de solubilitat (Kps), una constant que depèn de cada
reacció i de la temperatura, i el producte iònic (Q), es pot predir si es formarà el
precipitat o no.
• La dissolució d’un precipitat pot ser donada per un canvi en la temperatura, per
addició de més dissolvent, per la formació d’un àcid feble o una base feble, per
formació d’un complex, i per formació del reaccions redox.
• Les reaccions de precipitació encara que no són gaires comuns en la vida
quotidiana, s’utilitzen molt en el camp de la química analítica i de la biologia.
• L’aigua de Blanes porta en dissolució manganès. Aquest fet pot provocar
problemes seriosos perquè precipita en les canonades, cisternes, rentadores
entre altres. També taca la roba i la vaixella, amb un color marró. En la
potabilitzadora per tal de minimitzar aquest problema es fa un tractament amb
permanganat de potassi que elimina el manganès de l’aigua amb una reacció
de precipitació.
• Gràcies aquest treball he pogut comprovar que el treball de científic requereix
molta observació i perseverança, atès que, la majoria de vegades els resultats
esperats no surten a la primera sinó que s’ha de fer varies repeticions perquè
intervenen moltes variables difícils de controlar.
Reaccions de Precipitació
64
12. Bibliografia
• Kennet W. Whitten Kennet D. Gailey Raymond E.Davis Química en general
México Mc GrawHill 1992
• Catherine E Housecroft Alan G. Sharpe, Química Inorganica, España, Pearson
Prenticle Hall, 2006
• DF Shiriver PW.Atkins, Química Inorganica, Barcelona Volumen1 Reverté
2001
• DF Shiriver PW.Atkins ,Química Inorganica, Barcelona Volumen2 Reverté
2000
• F.Burriel F.Lucena S.Arribas J.Hernández, Quimica analitica cualitativa, Madrid
editorial Raraninfo SA 1989
• J.J.Lozano Lucea J.L.Vigata Campo, Fundamentos de química general, Madrid,
Alhambra SA 1989
• A.G.Sharpe Quimica inorgànica, Barcelona, editorial Reverté, 1989
• Mathews, Van Holde, Ahern, Bioquímica, Madrid, Adison Wesley, 2002
• Geoffrey M.Cooper, La célula, Madrid, Marbán, 2002
• N. Baixaderas Sáez, C.Guardia, M.J. Ibar Roy, A.I.Menéndez Hurtado, F.de
Prada P.de Azpeitia, Química 2 Batxillerat Barcelona, Santillana, 2009
• M.D Masjuan, J.M.Dou, J.Pelegrin, 1 Química batxillerat, Barcelona, Casals,
2006
• M.D Masjuan, J.Pelegrin, 2 Química batxillerat, Barcelona, Casals, 2007
Reaccions de Precipitació
65
13. Webgrafia
http://www.edu365.cat/batxillerat/recursos_xarxa/quimica.htm
http://www.edu3.cat/Edu3tv/Fitxa?p_id=18227
http://reacciona.cat/
http://www.educasites.net/quimica.htm
http://www.xtec.net/~jpinies/2nbatxillerat/precipit.htm
http://www.iessantvicent.com/departament/fisica/docs/quimica/Unitat_6b_Reaccionsde
Precipitacio.pdf
http://quimica.laguia2000.com/reacciones-quimicas/reacciones-de-precipitacion
http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/qa/Capitulo%208%20-%20Separaciones.pdf
http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Reacciones_quimicas.htm
http://www.aula21.net/cazas/cazasaula21/quimicaza.html
http://www.quimiweb.com.ar/sitio/2009/8.A-REACCIONES_QUIMICAS.pdf
http://www.wikipedia.org/
http://www.fisicanet.com.ar/
http://labquimica.wordpress.com/2007/08/18/30/
http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/qa/Capitulo%208%20-%20Separaciones.pdf
Recommended