Pràctiques de Química (Cat) 14-15

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    1/64

     

    PRÀCTIQUES DEQUÍMICA

    E. GUAUSM. MORILLO

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    2/64

     

    PRÀCTIQUES DE

    QUÍMICA PER ACIÈNCIES DE LA VISIÓ

    E. GUAUS

    M. MORILLO

    J. TORRENT 

    Dep. Enginyeria Química - UPC

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    3/64

     Índex 3 

    Índex

    Pràctica 1 El Laboratori Químic. La mesura en Química....................................................5

    Pràctica 2 Tècniques i mesures en el laboratori....................................................................11

    Pràctica3 Estructura molecular...............................................................................................21

    Pràctica4 Tècniques òptiques en química: refractometria i polarimetria.........................25

    Pràctica5 Oxidació-Reducció. Electròlisi..............................................................................33

    Pràctica6 Propietats físiques, acidesa i basicitat dels compostos orgànics.......................39

    Pràctica7 Reaccions orgàniques. ............................................................................................. 47

    Pràctica8. Isomeria………...............……………………………………………….………53

    Apèndix 1 Representació gràfica...............................................................................................57

    Apèndix 2 Taules…………..……………......……………………………………………….61Constants d’ionització d’àcids febles a 25ºC…………………………………………61

    Potencials de reducció estàndard………………………..…………………..………..62

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    4/64

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    5/64

    1 El Laboratori Químic. Normes de seguretat. La mesura en Química 5 

    Pràctica 1 El Laboratori Químic. Normes de seguretat. Gestió de

    residus. La mesura en Química

    1.1 Introducció

    1.1.1  Seguretat i higiene en els laboratoris químics

    Els laboratoris químics requereixen d'instal·lacions adequades per a manipular els diferents productesquímics i per a realitzar diferents tipus d'operacions que poden comportar un cert risc. En un laboratoriquímic és important seguir unes pautes de comportament que permetin treballar amb la màximaseguretat, tant per a un mateix com per al conjunt de persones que treballen en el mateix laboratori.

    Els laboratoris químics solen disposar d'una bona ventilació i més a més compten amb campanesd'extracció de gasos, les quals disposen de ventilació forçada. En les campanes extractores és convenientrealitzar la manipulació de substàncies volàtils que poden resultar tòxiques per inhalació i corrosives iirritants per contacte amb la pell, com són els dissolvents orgànics i els àcids forts i bases fortes. Ésimprescindible disposar d'una dutxa per a realitzar esbandits d'emergència i d'una pica renta-ulls.

    Quan es verteixen productes químics en els desaigües, s'ha de deixar circular aigua en abundància idurant un cert temps per evitar reaccions violentes o incendis a l'interior dels desaigües. Però, sempreque sigui possible, els residus químics es dipositaran en contenidors específics preparats per a la recollidaselectiva de residus químics.

    Com a recomanacions generals ha de considerar-se que en un laboratori químic no es pot fumar, perevitar possibles explosions de substàncies inflamables i la ingestió de substàncies tòxiques que puguinadherir-se a la cigarreta. Per aquest mateix motiu no s'ha de menjar ni beure en un laboratori químic.Qualsevol substància química diferent de l'aigua ha de considerar-se en principi tòxica; no s'ha d'olorardirectament de l'ampolla ni d'un tub d'assaig cap substància, si no que s'ha d'agitar amb la ma l'aire per a

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    6/64

    6  Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 

    Taula 1.1 L’etiquetatge de seguretat. Pictogrames i indicacions de perill  

    Pictograma Indicació del perill Classificació Precaució

    Explosiu Segons resultatsexperimentals i control dela llei de productesquímics (R.F.A.).

    Evitar el xoc, percussió,formació d’espurnes, foc iacció de la calor.

    Comburent Peròxids orgànics, que posseeixen propietatsinflamables. Substàncies imescles que podenoriginar explosió encontacte amb materials.

    Evitar qualsevol contacteamb substànciescombustibles. Perilld’incendi!

    Molt TòxicTòxic

    Després de resultatsd’assaigs de toxicitat oral,dermal, inhalativa, aixícom de danys greus per ala salut.

    Evitar qualsevol contacteamb el cos humà, ja que noes poden descartar greusdanys per a la salut, possiblement deconseqüències mortals.

     Nociu Després de resultatsd’assaigs de toxicitat oral,dermal, inhalativa, aixícom de danys greus per a

    la salut.

    Evitar el contacte amb elcos humà, també lainhalació de vapors.

    Extremadamentinflamable

    Líquids amb puntd’inflamació inferior a 0oCi punt d’ebullició com amàxim de 35oC.

    Mantenir fora de flamesobertes, espurnes i fonts decalor.

    Fàcilment inflamable Líquids amb puntd’inflamació inferior a21oC, però que no sónextremadamentinflamables. Gasos enforma liquada.

    Mantenir fora de flamesobertes, espurnes i fonts decalor.

    C i D ió d l ll l E i l b l

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    7/64

    1 El Laboratori Químic. Normes de seguretat. La mesura en Química 7  

    1.1.2 Pesada

    La pesada és una operació bàsica en el laboratori químic que té per objecte determinar la massa d'unadeterminada mostra o substància. És de gran importància en aquelles pràctiques quantitatives en les qualscal obtenir com a resultat un valor numèric concret.

    En el laboratori existeixen dos tipus de balances: els granataris i les balances analítiques de precisió. Elsgranataris són balances de menor precisió que les balances analítiques. En el nostre laboratori totes les

     balances són d'un sol plat. Tenim una balança analítica de precisió que arriba fins a la quarta xifradecimal (deumil·lèsimes de gram), un granatari que arriba fins a 0,001 g, i un granatari que no éselectrònic (manual, a base de peses) que s'utilitza només per pesar d'una manera molt aproximada(precisió 0,1 g).

    És important saber en cada cas en quina balança hem de pesar. Això dependrà de la precisió quevulguem o de la quantitat que vulguem pesar (Ex: si volem pesar 0,3041 g d'una substància per a unavaloració àcid-base, evidentment haurem de fer-ho en la balança analítica de precisió de quatre

    decimals).Cal tenir present una sèrie de precaucions generals a l'hora de pesar:

    1) No s'han de pesar substàncies químiques directament sobre el plat de la balança sinó que cal fer-hosobre un recipient adequat (vidre de rellotge, vas de precipitats, etc). Cal fer-ho així per evitar eldeteriorament del plat per atac de la substància química.

    2) No s'han de moure les balances de lloc per evitar que es desnivellin i això ens pugui donar lloc alectures de la massa errònies.

    3) Cal netejar les balances quan acabem de pesar.

    En el cas de la balança analítica cal tenir presents a més les següents precaucions:

    1) No ens hem de repenjar a la taula: la vibració pot variar la lectura del pes. Tampoc hem d'apilar-nos al

    voltant de la balança: esperem al nostre lloc que acabin de pesar abans d'anar a fer-ho nosaltres.

    2) No s'ha de desendollar la balança de la xarxa elèctrica, ja que la balança està calibrada i es podriadescalibrar; només cal apagar-la prement el botó corresponent.

    3) Per pesar un objecte o una substància dins d'un recipient determinat cal que agafem el recipient o

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    8/64

    8  Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 

    - Conèixer  les precaucions que s'han de tenir al laboratori per a prevenir els accidents i la situació de ladutxa i de la pica renta-ulls per esbandits d'emergència.

    - Familiaritzar-se amb el funcionament d'un laboratori químic i amb l'ús del material volumètric aforat ino aforat.

    - Familiaritzar-se amb la separació i recollida dels residus químics generats en el laboratori.

    - Comprendre les diferencies entre la realització d'assaigs qualitatius i quantitatius.

    - Aprendre com es realitza la neteja i el secat del material de vidre del laboratori.

    - Familiaritzar -se amb el funcionament de la balança analítica i els granataris del laboratori.

    - Practicar  la presentació de resultats en taules i gràfics (veure apèndix 1)

    1.3 Mètode experimental

    Escolteu les explicacions del professor i anoteu el més important.

    Anotacions:

    1.4 Informe i presentació de resultats

    En aquesta pràctica no cal presentar informe, però heu d’omplir dos qüestionaris:-un relacionat amb la web de material, el Qüestionari de material de laboratori-el de Normes de seguretat. Gestió de residus.

    1.5. Material de consulta.

    Vídeos

     Normes generals de seguretat en el laboratori  http://hdl.handle.net/2099.2/1675  

    Mesura de massa http://hdl.handle.net/2099.2/1118

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    9/64

    2 Tècniques i mesures en el laboratori 11 

    Pràctica 2 Tècniques i mesures en el laboratori: mesura de volums,preparació de dissolucions, treball del vidre i filtració 

    2.1 Introducció 

    2.1.1 Mesura de volums 

    Una de les operacions bàsiques en el laboratori és la mesura de volums. Existeixen diversos recipients per mesurar volums al laboratori:

    a) els que serveixen per mesurar volums de manera exacta (estan calibrats a una determinada

    temperatura, normalment a 20C): pipeta, matràs aforat, bureta.

     b) els que serveixen per mesurar volums de manera aproximada: provetes.

    c) els que indiquen un volum merament orientatiu: vasos de precipitats, erlenmeyers.

    Cal fer servir en cada cas el recipient idoni per al volum que es vol mesurar. Exemple: per mesurar 10mL de manera aproximada ho farem preferiblement en una proveta de 10 mL, i en cas de no disposar

    d'ella emprarem la de menor volum superior que tinguem a mà (posem per cas 25 mL). Si volemmesurar els 10 mL de manera exacta ho farem amb una pipeta de 10 mL.

    Indicacions:

    1) No s'han de pipetejar directament amb la boca ni àcids, ni bases fortes o altres substàncies tòxiques.C l i

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    10/64

    12  Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 

    En aquesta pràctica s'obtindran diversos objectes de vidre d'utilitat en el laboratori i que es poden obtenirfàcilment. Caldrà escalfar un petit tub de vidre de manera uniforme en un bec Bunsen i quan el tub esdoblega en les mans podem donar-li la forma que volem. A la figura 2.1 es poden veure les temperaturesde les diferents parts d'una flama.

    El tub de vidre s'escalfarà a la zona de temperatura elevada (uns 1100 oC).

    Precaució: Cal vigilar atentament a no agafar el vidre per la part on l'hem escalfat doncs correm el perillde cremar-nos.

    Zona superior d’oxidació (900ºC) 800ºC(1050ºC)(1100ºC) 600ºC

    500ºCZona superior de reducció (600ºC) 450ºCZona inferior d’oxidacióZona freda (150ºC) 250ºC

    a) b)

     Fig. 2.1 Temperatures per zones: a) d'una flama oxidant i b) d'una flama reductora.

    2.1.3 Filtració 

    És una operació que permet la separació d'un sòlid dispers en el si d'un líquid mitjançant un material porós (filtre) el qual reté el sòlid i deixa passar el líquid.

    Elements filtrants són: paper de filtre, placa porosa, llana de vidre,...

    A la figura 2.2 es mostra com doblegar el paper de filtre.

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    11/64

    2 Tècniques i mesures en el laboratori 13 

    2.1.4 Preparació de dissolucions 

    Una dissolució és una barreja homogènia de composició variable; només considerarem les binàries enestat líquid i d'aquestes les constituïdes per un solut sòlid o líquid i un dissolvent (generalment aigua).

    S'anomena dissolvent a la fase dispersant (normalment la que es troba en més quantitat) i solut la fasedispersa. Per a moltes dissolucions existeix un límit en la quantitat de solut que pot dissoldre’s en unadeterminada quantitat de dissolvent; aquest límit es coneix com a solubilitat, i la dissolució que enresulta es diu que està saturada. La solubilitat depèn de la temperatura, i per a moltes substàncies es té

    tabulada la seva solubilitat en aigua (veure apèndix 2).La concentració d' una dissolució es pot expressar de moltes maneres (repasseu els apunts de teoria oconsulteu un llibre de química).

    La dissolució pot ser de concentració exacta o bé aproximada, tot depèn del seu ús posterior (exemple: sila dissolució no és estable, i s'ha de valorar cada cert temps, la prepararem de concentració aproximada).

     No obstant, en aquesta pràctica només prepararem dissolucions de concentració exacta.

    Distingirem entre la preparació d'una dissolució de solut sòlid o líquid:

    1. Solut sòlid: hem de conèixer la quantitat en grams a pesar per a la preparació d'una dissolució deconcentració determinada.

    2. Solut líquid: calcularem el volum que mesurarem per a la preparació d'una dissolució de laconcentració que ens demanen. Per calcular el volum hem de conèixer, generalment, la densitat i laconcentració del líquid de partida. Aquestes dades es poden trobar a l'ampolla del reactiu o al llibre de

    taules del laboratori. 

    Els passos a seguir en la preparació d’una dissolució s’indiquen en l’apartat de mètode experimental.

    2.2 Objectiu 

    L'objectiu d'aquesta pràctica introductòria és aconseguir un bon coneixement pràctic d'algunes de les

    tècniques emprades en el laboratori i que seran molt importants per a la realització correcta de les altres pràctiques.

    En concret es realitzaran mesures de volums, utilitzant en cada cas el material més adient tenint encompte el volum a mesurar. S'obtindran diverses peces de vidre d'utilitat en el laboratori (capil·lar, etc.).S'aprendrà a fer un filtre a partir de paper de filtre.

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    12/64

    14  Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 

    Matràs aforat, vidre de rellotge, vas de precipitats, pipeta o proveta, pi-pump, vareta de vidre, embut decanya llarga, embut de canya curta i comptagotes (preparació de dissolucions).

    * La grandària del material dependrà del volum de dissolució a preparar.

    Paper de filtre.

    2.3.2 Substàncies 

    Reactius corresponents segons les dissolucions a preparar, i H2O destil·lada.

    2.3.3 Instruments

    Balances.

    2.4 Mètode experimental

    2.4.1 Mesura de volums 

    a) Ompliu el flascó rentador amb H2O destil·lada. b) Mesureu 5 mL d'aigua amb una pipeta i passeu-los a una proveta. Quin volum indica la proveta?

    R:

    c) Mesureu 25 mL d'aigua amb un vas de precipitats de 50 o 100 mL i passeu-los a una proveta. Quinvolum indica la proveta?

    R:

    2.4.2 Preparació d'un filtre 

    Preparareu un filtre normal (vegeu la figura 2.2), ajustat a la mida de l'embut que tindreu.

    Guardeu el filtre per tal d’adjuntar-lo a l’informe

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    13/64

    2 Tècniques i mesures en el laboratori 15 

    El vidre es treu del foc en el moment en què és tou i s'estira dels extrems amb les dues mans. No s’ha

    d’estirar mai dins la flama! Quan el vidre sigui fred  es trenca tal i com s'indica a la figura 2.3 perobtenir les peces desitjades.

    Anoteu a la llibreta de laboratori els canvis observats durant l'escalfament del vidre.

     b)

    a) c)

     b c

    d) 

    d

     Fig. 2.3 a) Tub de vidre després d' estirar i parts per on hem de trencar el vidre.b) Comptagotes. c) Pipeta Pasteur. d) Capil ∙lar. 

    2.4.4 Preparació d'una dissolució 

    S'indicarà al tauló de l'assignatura les dissolucions que haurà de preparar cada alumne: solut,concentració i volum. Mireu les característiques del solut: si és sòlid o líquid, si és pur, si és un hidrat.L'alumne farà els càlculs a casa, per saber la quantitat de solut que s’haurà d’agafar.

    1ª dissolució a preparar:

    Càlculs:

    2ª dissolució a preparar:

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    14/64

    16  Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 

    Solubilitat:

    Comproveu que la concentració a preparar sigui inferior a la solubilitat.

    c) 1. Si és un solut sòlid: Peseu el solut sòlid.

    Es pesa la quantitat calculada en la balança analítica Mai es pesa el reactiu directament sobre el platet de la balança, sempre utilitzarem un vidre derellotge, un pesasubstàncies o un vas de precipitats.

    2. Si és un solut líquid: En aquest cas no es pesa el solut sinó que en mesurarem un determinat volumamb ajuda d'una pipeta.

    Recordeu que per a la manipulació de líquids al laboratori tenim diferents materials. Per a la preparació de dissolucions de concentració perfectament coneguda utilitzarem el material d'alta precisió.

    ATENCIÓ: Si el líquid és un àcid o una base concentrat, s'ha de pipetejar amb l’ajut d'una pera o

    d'un pi-pump.

    d) 1. Solut sòlid. Dissoleu el solut, emprant un volum de dissolvent inferior al final.

    Per dissoldre el solut s'utilitza un vas de precipitats, d’un volum suficient per poder realitzarcòmodament l’operació de dissolució.

    Si hem pesat en vidre de rellotge arrosseguem el solut, amb un flascó rentador, a un vas de precipitats, procurant rentar bé el vidre de rellotge i sense addicionar més de la meitat d'aigua delvolum total a preparar.

    Si hem pesat en un vas, afegim aigua fins tenir aproximadament la meitat del volum total a preparar.

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    15/64

    2 Tècniques i mesures en el laboratori 17  

    total a preparar, i amb una pipeta prenem els mL de solut líquid calculats i els addicionem sobre

    l' aigua del vas. A continuació, agitem amb una vareta de vidre.ATENCIÓ: sempre es posa primer l'aigua i després l'àcid.

    e) Transferiu la dissolució al matràs aforat.

    Agafem un matràs del volum que ens han dit.

    Prenem un embut de canya llarga (que sobrepassi l'enràs) i amb ajuda de la vareta de vidre traslladem elcontingut del vas al matràs (vegeu figura 2.4).

     Figura 2.4 Transferència al matràs aforat  

    Nota: No hem de mullar les parets del coll del matràs aforat. 

    Amb un flascó rentador es renta el vas, emprant una petita quantitat d’aigua destil·lada i procurantarrossegar el que quedi a les parets, i es transfereix l’aigua de rentat al matràs aforat. Aquesta operació esrepeteix 2 o 3 vegades.

    f) Enraseu el matràs aforat

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    16/64

    18  Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 

    Nota: ensenyeu l’enràs al professor abans d’homogeneïtzar.

    g) Homogeneïtzeu la dissolució.

    La solució no és homogènia, el fons és més concentrat, haurem d’homogeneïtzar-la. Tapem el matràsaforat i li donem la volta varies vegades (s'agafa amb les dues mans i no pas pel coll).

    Nota: mostreu al professor la dissolució preparada.

    h) Transferiu la dissolució a l'ampolla corresponent.

    Ho farem amb l’ajut d’un embut.

    2.5 Informe i presentació dels resultats

    1. Si hem de pesar àcid oxàlic (sòlid) amb molta precisió, per exemple per a una reacció de valoracióàcid-base, en quina balança el pesarem? Per què?

    2. Indiqueu quin material utilitzaríeu, i de quin volum (exemple: pipeta d'1 mL, vas de precipitats de 25mL, etc.), per mesurar els següents volums:

    1 mL exacte d'H2O....................

    100 mL aproximats d'una dissolució .....50 mL aproximats d'H2O ................

    5 mL exactes d'HCl conc. ............

    3. El material calibrat de mesura exacta de volums, es pot posar a assecar a l'estufa del laboratori? Perquè?

    4. Si escalfes una dissolució per dissoldre un solut, pots ficar la dissolució calenta a un matràs aforat? Perquè?

    5. Presenteu el filtre preparat.

    6 Presenteu els càlculs de la preparació de dissolucions

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    17/64

    2 Tècniques i mesures en el laboratori 19 

    corresponents unitats). A continuació representarem els punts i traçarem la línia (recta o corba) que passi

     per aquests punts. Si teniu problemes en la representació gràfica consulteu l'apèndix 1.

    2.6 Material complementari.

    Vídeos

    Mesura de massa  http://hdl.handle.net/2099.2/1118

    Mesura de volums  http://hdl.handle.net/2099.2/1179 Preparació de dissolucions  http://hdl.handle.net/2099.2/1119 

    Altres:

    Qüestionari sobre preparació de dissolucions (atenea).

    Presentació i apunts del T1. Conceptes fonamentals. Estequiometria.

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    18/64

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    19/64

     3 Estructura molecular. 21

    Pràctica 3 Estructura molecular.

    3.1 Objectius 

    Practicar amb les estructures de Lewis i construir estructures moleculars emprant models, remarcant elsaspectes geomètrics.

    3.2 Material 

    Kit de models moleculars "Molecular VisionsTM" . S'emprarà el següent codi de colors:

    Àtom tetraèdric, hibridació sp3: color negre, blau, vermell.

    Color negre: àtom de CColor vermell: àtom de O

    Color Blau: àtom de N

    Àtom trigonal, hibridació sp2: color gris

    3.3 Mètode experimental 

    3.3.1 Estructures de Lewis + models 

    Escriu a continuació les estructures de Lewis de les següents molècules analitzant per a cadascuna

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    20/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 22

      b) Hibridació sp2, plana trigonal: BF3  NO2 ¯  

    c) Hibridació sp, lineal: BeH2 

    d) Doble enllaç: CH2=CH2  CO2 

    e) Triple enllaç: CHCH

    f) Enllaç senzill i doble: CH3-CH=CH2 

    3.3.2 Estructures de Lewis, amb ressonància si cal

    Dibuixa les estructures de Lewis i construeix amb l'ajut dels models moleculars les estructures delssegüents ions:

    HCOO- SiO44- NH4+ SO22+

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    21/64

     3 Estructura molecular. 23

    3.4 Informe i presentació de resultats 

    1. Dibuixa l’estructura de Lewis dels següents compostos: CH3COOH, CH3 NH2, HNO2, BCl3. Indica, encada cas, el nombre estèric i la hibridació de l’àtom central i la geometria de la molècula.

    2. Fes l'estructura de Lewis, i l'híbrid de ressonància si cal, dels següents anions: CH3O-, CO32-. Indica, per a cada anió, el nombre d’àtoms enllaçats i el nombre de parells d’electrons solitaris al voltant del’àtom central, la hibridació de l’àtom central, la geometria dels orbitals híbrids, i la geometria

    molecular.

    3.5 Material de consulta

    Presentació i apunts del T4. Enllaç covalent.

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    22/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 24

     

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    23/64

    4 Tècniques òptiques en química: refractometria i polarimetria 25

     

    Pràctica 4 Tècniques òptiques en química: refractometria ipolarimetria

    4.1 Introducció 

    La refractometria i la polarimetria són dues tècniques basades en dos fenòmens que es produeixen en lainteracció de la llum amb una determinada mostra, i que són respectivament:1) la modificació de la trajectòria del raig de llum en travessar la mostra (refracció),2) la rotació del pla de vibració de la llum polaritzada quan aquesta travessa un medi òpticament actiu(rotació òptica), generalment en dissolució.

    Es tracta doncs de dues tècniques que tenen aplicació en el laboratori químic, per a la determinacióquantitativa de la concentració d'una dissolució a partir de la determinació experimental de dues

     propietats òptiques de la mostra objecte d'anàlisi: índex de refracció, en la refractometria, i angle de

    rotació, en la polarimetria.

    Refractometria 

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    24/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió26

    La refracció depèn de l'índex de refracció de la mostra, que es representa per  n o be per  ir , el qual depènde la longitud d'ona de la llum. Per tal de fer mesures precises de l'índex de refracció cal utilitzar unallum monocromàtica.

    El refractòmetre és un aparell òptic dissenyat per a mesurar índexs de refracció, i sol portar incorporat unsistema per tenir llum monocromàtica. El refractòmetre d'Abbe, que utilitzarem en la pràctica, estàdissenyat especialment per a la mesura de líquids (veure figura 4.2).

     Fig. 4.2 Refractòmetre d'Abbe i ocular del refractòmetre.

    Polarimetria

    Les substàncies que tenen activitat òptica presenten en la seva estructura química algun centre quiral. Uncarboni asimètric, és dir un carboni unit a quatre àtoms o grups diferents (veure pràctica 3), és und’aquests casos. Una substància amb un carboni asimètric presenta dos isòmers òptics, que sónenantiòmers (imatge especular, no superposables). Cadascun d’aquests enantiòmers presenta activitatòptica, però de signe oposat. És dir, si un enantiòmer desvia el pla de polarització (angle de rotació) enun sentit, l’altre ho fa en sentit oposat. Una mescla equimolecular, o equimolar, d’ambdós enantiòmersno mostrarà activitat òptica, i es diu mescla racèmica.

    A la natura existeixen substàncies amb activitat òptica, degut a que sols es troba present un delsenantiòmers. Exemples son els sucres, com la sacarosa, i els aminoàcids. El polarímetre (figura 4.3) ésl’aparell que s’utilitza per a la mesura de l’angle de rotació

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    25/64

    4 Tècniques òptiques en química: refractometria i polarimetria 27

     

     Fig. 4.3 Rotació òptica i esquema d'un polarímetre.

    4.2  Objectius

    La pràctica té com a principal objectiu assolir un coneixement tant del fonament teòric com de lautilització pràctica de dues tècniques òptiques d'especial rellevància en el laboratori: la refractometria i la

     polarimetria.

    En particular, aquestes tècniques s’utilitzaran per a la determinació de la concentració de dues mostres problema: una és una mescla aigua-alcohol, i s'emprarà la refractometria, i l'altra és una dissolució desacarosa, i s'emprarà la polarimetria.

    Aquests objectius s'assoliran amb la realització dels apartats que es descriuen de manera esquemàtica acontinuació (vegeu l'apartat mètode experimental per a una descripció detallada de la part pràctica):

    Refractometria

    ) li ió d' àfi ó l i i l'í d d f ió b l i ió d' l

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    26/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió28

    4.3  Material, instruments i substàncies

    Refractometria

    - Refractòmetre d'Abbe- Gradeta amb 8 tubs d'assaig- 2 Pipetes de 2 ml- Vas de precipitats de 100 mL

    - Etanol del 96% (Etanol de 96)Polarimetria 

    - Polarímetre- Tub de polarímetre- Proveta de 25 o 50 mL- Vas de precipitats de 100 mL

    - Vareta de vidre- Matràs aforat de 100 mL- Embut- Espàtula- Comptagotes- Sacarosa (C12H22O11)

    4.4 Mètode experimental

    Refractometria

    Demaneu etanol de 96º al professor. Agafeu 8 tubs d'assaig nets i  secs  (si és necessari es podenassecar a l'estufa) i prepareu-hi en ells les mescles aigua-etanol indicades en la taula 4.1  (Nota: elsvolums s’han de mesurar amb precisió, emprant la pipeta adient). Les composicions d'aqueststubs seran: el primer 100% d'aigua, el segon 90% d'aigua i 10% d'etanol de 96, etc. Observeu que lanotació etanol 96 equival a etanol del 96% en volum, i això és degut a que l'etanol comercial porta un4% en volum d'aigua.

    Taula 4.1 Preparació de 2 ml de cada dissolució aigua-etanol

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    27/64

    4 Tècniques òptiques en química: refractometria i polarimetria 29

    Taula 4.2 Índexs de refracció mesurats per a cada dissolució aigua-etanol

    Tub 1 2 3 4 5 6 7

    índex

    Demaneu al professor una mostra problema (aigua-alcohol) en un tub d'assaig net i sec i determineu-ne

    l'índex de refracció. Comuniqueu el resultat al professor.

    Índex de refracció de la mostra problema:

    Polarimetria 

    Demaneu al professor de quina concentració ha d'ésser la dissolució de sacarosa que heu de preparar. A

    la vegada, li demaneu també el tub del polarímetre i la seva longitud. La fórmula molecular de lasacarosa és C12H22O11.

    Concentració:Longitud del tub:

    Prepareu en un matràs aforat de 100 ml aquesta dissolució de sacarosa, seguint els passosexplicats en la sessió de preparació de dissolucions. Abans, comenteu al professor els càlculsrealitzats.

    Càlculs:

     Netegeu el tub del polarímetre (amb aigua destil·lada, primer, i la dissolució de sacarosa, després) iompliu-lo de manera que no hi quedin bombolles a dins.

    Determineu l'angle  en el polarímetre, seguint les següents orientacions. Quan mirem per l'ocular del polarímetre cal distingir les tres situacions que es mostren a la figura 4.4 i que apareixen a la vegada quemovem la palanca. Partim de la posició en que l’angle és zero, i anem augmentant gradualment el valorde l’angle, movent la palanca del polarímetre, fins que s’observi el pas (1)-(3); llavors busquem el

    t j t d l i l it ió (2) i l h i l' l l' l d d

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    28/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió30

     Feu dos dilucions de la dissolució inicial de concentració Co a la meitat en cada cas, és a dir per obtenirdissolucions de sacarosa de concentració Co/2 i Co/4 respectivament. Per fer la dilució recordeu lesindicacions donades en la sessió de preparació de dissolucions, i abans de procedir ho aneu a consultar al

     professor.

    Càlculs:

    Determineu  per cadascuna d'elles.

    Concentració Co= Co/2= Co/4=

    Angle  

    Demaneu al professor  una dissolució problema de sacarosa, en un vas de precipitats petit net i sec, idetermineu el valor de . Comuniqueu el resultat al professor.

    Valor de  de la mostra problema:

    4.5 Informe. Presentació de resultats

    Refractometria

    1. Construïu una taula on hi figurin tres columnes: % d'etanol de 96 o, % d'etanol absolut (del 100%) i

    l'índex de refracció corresponent a cada concentració d'etanol. Les dues primeres columnes s'han de ferdegut a que cal tenir en compte que l'etanol comercial que es farà servir no és del 100% sinó del 96%, i per tant cal fer la correcció oportuna. Per exemple, en el tub nº 4 tindrem un 30% en volum d'etanol de96, mentre que això implica un 28.8% en volum d'etanol absolut.

    2. Feu el gràfic patró representant l'índex de refracció mesurat en els tubs preparats enfront del % en

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    29/64

    4 Tècniques òptiques en química: refractometria i polarimetria 31

     2. Feu una taula on hi figurin les concentracions de les diferents dissolucions de sacarosa i els valorsmesurats de l'angle de rotació .

    3. Feu el gràfic patró representant l'angle de rotació   enfront de la concentració (M) (cal fer aquestgràfic en paper mil·limetrat). En el gràfic heu d'incloure el punt (0,0) que correspondria a un valor de=0 quan no hi ha sacarosa dissolta en aigua.

    Nota: consulteu l’apèndix 1 si teniu problemes en la construcció de gràfics.4. a) Indiqueu l’angle  de la mostra problema. b) A partir del gràfic anterior determineu la concentracióde la dissolució de sacarosa problema (en molaritat, M), indicant-ho també a sobre del gràfic.

    5. Determineu també la concentració de la mostra problema a partir de la llei de Biot.

    6. Ja que la llei de Biot dóna la concentració en g/100 mL, també heu de passar la concentració calculada

    d'aquesta manera a molaritat, i la compareu amb el resultat de l'apartat 4.

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    30/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió32

     

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    31/64

    5 Oxidació-Reducció. Electròlisi  33

     

    Pràctica 5 Oxidació-Reducció. Electròlisi

    5.1 Introducció

    L'electroquímica és la part de la química que estudia l'aplicació de les reaccions d'oxidació-reducció pertal d’obtenir electricitat (piles electroquímiques) o bé l'ús de l'electricitat per tal de produir reaccionsquímiques d'oxidació-reducció (electròlisi).

    Una reacció d'oxidació-reducció, anomenada més senzillament reacció redox, és una reacció en la què es produeix transferència d'electrons entre les substàncies que hi participen. En aquestes reaccions canvia elnombre d'oxidació de les substàncies que hi reaccionen.

    L'oxidació és la reacció de pèrdua d'electrons:

    RED1 - n e-  OXD1  Exemple: Fe – 2 e-  Fe2+ 

    La reducció és la reacció de guany d'electrons:

    OXD2 + m e-  RED2  Exemple: 2 H+ + 2 e-   H2 

    El nombre d'oxidació de la substància que s'oxida, RED1, es fa més positiu, mentre que el de lasubstància que es redueix, OXD2, es fa més negatiu.

    La substància que s'oxida, RED1, s'anomena reductor, mentre que la substància que es redueix, OXD2,s'anomena oxidant.

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    32/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió34

    El potencial redox de la parella H+

    /H2 es pren igual a zero en condicions estàndard: 25C de temperatura,1 atm de pressió ( 1 bar) i concentració 1 M d'ió hidrogen. El potencial de qualsevol altre parella redoxes mesura enfront la de referència en condicions estàndard, i així s'estableix una escala de potencialsestàndard de reducció (veure apèndix 2). Comparant potencials estàndard de reducció podem establir unasèrie electroquímica entre les diferents parelles redox.

    Quant més positiu sigui el potencial estàndard de reducció d'una parella redox major caràcter oxidant posseeix l'espècie oxidant d'aquesta parella (semireacció de reducció), i quant més negatiu sigui el

     potencial estàndard de reducció d'una parella redox major caràcter reductor posseeix l'espècie reductorad'aquesta parella (semireacció d’oxidació).

    Un exemple de reacció redox que es pot observar en el nostre entorn, i que és un greu inconvenient per ala durabilitat de les peces construïdes amb metalls, és el fenomen de la corrosió, és a dir, de l'oxidaciódels metalls provocada per l'oxigen de l'aire en presencia d’aigua o humitat.

    Els metalls s'empren àmpliament en muntures d'ulleres. En molts casos, per tal de protegir el metall de la

    corrosió o per efectes estètics, es sotmeten a un recobriment metàl

    lic. Aquest recobriment pot realitzar-se per deposició electrolítica d'un metall a partir d'una dissolució o bany electrolític.

    (+) Ànode: Oxidació M - n e-  Mn+  (-) Càtode: Reducció Mn+ + n e-  M

     Fig. 5.1. Esquema d’una cel ∙la electrolítica, amb el procés d’electrodeposició metàl ∙lica

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    33/64

    5 Oxidació-Reducció. Electròlisi  35

    5.2 Objectius Assaigs redox: Realitzar una sèrie d'assaigs per a comprovar el caràcter oxidant i reductor d'algunsmetalls, cations i anions en dissolució aquosa. Realitzar la descomposició del peròxid d'hidrogen, que ésun procés redox.

    Electròlisi. Electrodeposició de coure: Realitzar un recobriment o deposició de coure, per tal de veureel fonament del procés i el muntatge i funcionament d'una cel la electrolítica.

    5.3 Material: instruments i substàncies

    Assaigs redox: Tubs d'assaig, trossets de coure i zinc metàllics, vidre de rellotge, i caixa amb botelletesde reactius i comptagotes.

    Electròlisi. Electrodeposició de coure: Font de corrent, elèctrodes de coure, pinces de plàstic, vas de precipitats (aprox. 250 mL), bany de coure, pinces i cables elèctrics per a connexions, i rellotge ocronòmetre. 

    5.4 Mètode experimental

    5.4.1 Assaigs redox 

    S'agafa la caixa amb les botelletes corresponents a aquesta pràctica i la gradeta de tubs d'assaig. Esdemana al professor trossets de coure i zinc metàllics. (Nota: Els assaigs que es fan a continuació sónqualitatius. 1 cm3  20 gotes).

    a) Reducció de l'ió hidrogen per un metall: s'agafen dos tubs d'assaig nets, en un es posa un trosset decoure i en l'altre un trosset de zinc. S'afegeix aproximadament 2 cm3 d'àcid clorhídric 1:1 dins de cadatub. S'observen i anoten els canvis que es produeixen a cada tub.

    Anotacions:

    b) A ió d'à id id t b t ll ' f d t b d' i t t t d

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    34/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió36

    de la presència d’ions Cu(II) en la dissolució. A continuació, s'afegeixen unes gotesd'amoníac concentrat fins l'aparició d'un color blau intens, que indica i confirma la presència d'ions Cu(II). Aquesta coloració blava intensa és deguda a la formació delcomplex [Cu(NH3)4]2+.

    Anotacions:

     Nota 1: Si queda algun trosset de coure sense reaccionar dins del tub d'assaig, es retorna al professor. Nota 2: un àcid 1:1 vol dir que es forma al barrejar a parts iguals àcid concentrat i aigua.

    c) Reducció d'un ió metàllic per un metall: A un tub d'assaig s'addicionen aproximadament 2 cm3 d'unadissolució de sal de Cu(II) (per exemple, sulfat de coure(II)). Dins del tub s'afegeix un trosset de zinc.Passada una estona s'observen i anoten els canvis produïts.

    Anotacions:

    d) Descomposició del peròxid d'hidrogen: s'afegeixen aproximadament 2 cm3 de dissolució de peròxidd'hidrogen (o aigua oxigenada) a un tub d'assaig. S'addicionen tot seguit unes gotes de la dissoluciócatalítica de peroxidasa, i s'agita. S'observen i anoten els canvis que es produeixen.

    Anotacions:

    5.4.2 Electròlisi. Electrodeposició de coure 

    En primer lloc es demanen els elèctrodes de coure al professor, i es pregunta el temps que ha de durarl’electrodeposició.

    A continuació es procedeix a la neteja dels elèctrodes. Manipuleu-los amb pinces de plàstic. Per

    netejar-los s'introdueixen durant un parell de minuts en àcid nítric 1:2, després es renten amb aigua is’eixuguen. Atenció: l’àcid nítric emprat es posa en l’envàs de recuperació.

    A continuació s'identifiquen els dos elèctrodes, un com a càtode (-) i l'altre com a ànode (+), i es pesacada elèctrode en la balança analítica (precisió de 4 decimals).

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    35/64

    5 Oxidació-Reducció. Electròlisi  37

    Es connecta l'alimentador i es fixa la intensitat del corrent elèctric al voltant de 100 mA, utilitzant elregulador de l'alimentador. Anoteu la intensitat i el voltatge.

    Temps (t): Intensitat (I): Voltatge (V):

    Aneu controlant que la intensitat es mantingui constant o pràcticament constant; en cas contrari aviseu al professor.

    Passat el temps indicat pel professor, es desconnecta l'alimentador i es retiren els elèctrodes de la cel·la.

    A continuació es netegen amb aigua i s'assequen amb cura, suaument sense fregar, per tal de no fer saltarel dipòsit, i es pesen a la balança analítica.

    Pesades finals: mf (càtode)= mf (ànode)=

    Mostreu el resultat al professor.

    Atenció: Retorneu el bany electrolític a la seva ampolla. 

    +

    +

    C

     Fig. 5.2. Esquema del circuit elèctric 

    G, A, V, R

    G= alimentador, A= amperímetre, V= voltímetre,R= resistència(aparells integrats amb ajust de la intensitat i el voltatge)C= cel·la electrolítica 

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    36/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió38

     3. Indiqueu els canvis i escriviu la reacció redox que té lloc en el tub d'assaig de l'apartat 5.4.1.c). Ambl'ajut de la taula de potencials estàndard de reducció (veure apèndix 2), ordeneu per ordre creixent elsmetalls Cu i Zn segons el seu caràcter reductor.

    4.  Indiqueu els canvis que tenen lloc en el tub d'assaig de l'apartat 5.4.1.d), i escriviu la reacció dedescomposició de l’aigua oxigenada (o peròxid d’hidrogen).

    Electròlisi. Electrodeposició de coure

    5. Escriviu les reaccions que es produeixen en cada elèctrode. Determineu les variacions de pes dels doselèctrodes, i comenteu-ho.

    6. Calculeu la càrrega que ha circulat pel circuit, i comproveu, aplicant les lleis de Faraday(veure la introducció), si es correspon amb la variació de pes dels dos elèctrodes.

    5.6 Material de consulta. 

    -Presentació i apunts del T2. Equilibris iònics (part de electroquímica, punts 4-7).

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    37/64

    6 Propietats físiques, acidesa i basicitat dels compostos orgànics  39

     

    Pràctica 6 Propietats físiques, acidesa i basicitat dels compostos

    orgànics

    6.1 Introducció

    6.1.1 Propietats físiques dels compostos orgànics

    La determinació de les propietats físiques d'un compost orgànic permet classificar-lo dins d'undeterminat grup funcional, i és un pas previ per arribar a identificar-lo.

    Les propietats físiques generals que se solen analitzar són l'olor, el color, l'estat físic, la solubilitat enaigua (que permet a la vegada distingir entre substàncies àcides i bàsiques), el punt de fusió (en el cas decompostos sòlids) i el punt d'ebullició (en el cas de compostos líquids).

     Només els compostos volàtils, que són dins de qualsevol sèrie de compostos orgànics els de menormassa molecular, són capaços de produir "olor". La taula 6.1 resumeix de manera molt aproximada l'olord'alguns grups de compostos orgànics, però només la pràctica permet relacionar una olor amb unasubstància orgànica corrent.

    Taula 6.1 Olor d’alguns grups de compostos orgànics

    Compost Olor

    Hidrocarburs, derivats halogenats Benzina, petroli, naftaAmines Peix, amoníac

    Fenols Desinfectant

    Àcids alifàtics aldehids Olor forta picant i rància

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    38/64

      Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 40

     

    són els que confereixen color a la molècula i es denominen grups cromòfors.

    La major part dels alcans, alquens, èters, aldehids, halurs d'alquil, àcids alifàtics monocarboxílics (demenys de 10 àtoms de carboni) i amines alifàtiques són líquids. Els àcids derivats del benzoic són sòlids.

    Respecte a la solubilitat en aigua, la major part dels compostos orgànics són lleugerament solubles oinsolubles en aigua. De manera molt general es pot dir que només els alcohols monofuncionals, àcids,amines, aldehids, cetones que contenen entre 3-5 àtoms de carboni són totalment solubles en aigua, i elsque tenen entre 5-8 àtoms de carboni són moderadament solubles.

    6.1.2 Acidesa i basicitat dels compostos orgànics. Valoració àcid-base 

    Si ens basem en la definició d'acidesa i basicitat de Brönsted-Lowry, el caràcter àcid d'una substància esdefineix en funció de la seva tendència a alliberar ions hidrogen en reaccionar amb una altra substància,mentre que el caràcter bàsic es defineix en funció de la seva tendència a guanyar ions hidrogen. Comnormalment les reaccions àcid-base s'estudien en dissolucions aquoses, el caràcter àcid i bàsic es mesura

    enfront l'aigua i es representa:Àcid:

    base conjugada

    H2O  A-

    + H3O+

    HA +

    àcid ió hidroni (oxoni)  K a=[A-] [H3O+]/[HA] (1)

    Bàsic: 

    base

    B + H2O BH+ + OH

    -

    ió hidróxidàcid conjugat   K  b=[BH+] [OH-]/[B] (2)

    Les reaccions àcid-base són reaccions d'equilibri, que venen regulades per les corresponents constantsd'equilibri d'acidesa, K a, i de basicitat, K  b, tal com s'indica a les equacions (1) i (2). Quant més gran siguiel valor de K a i de K  b més fort serà l'àcid o la base, respectivament.

    Els àcids orgànics de cadena hidrocarbonada alifàtica i/o aromàtica solen ser àcids febles. Ara bé, quanexisteixen, bé sigui a la cadena hidrocarbonada, bé sigui a l'anell aromàtic, grups atraients d'electrons,tant per efecte inductiu com per efecte mesòmer o ressonant, la seva acidesa augmentaconsiderablement; això pot apreciar-se si es comparen els valors que es mostren a la taula d'acidesad'àcids orgànics (apèndix 2).

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    39/64

    6 Propietats físiques, acidesa i basicitat dels compostos orgànics  41

    denomina dissolució valorant) la podem determinar directament per càlcul en el cas de que es tracti d'unasubstància patró (com ho és per exemple l'àcid oxàlic), o bé l'haurem de determinar prèviament enfront

    d'una substància patró (com per exemple en el cas de la sosa). Aquest darrer procés es denominaestandardització de la dissolució valorant.

    La tècnica volumètrica consisteix en determinar el volum consumit de la dissolució valorant quanreacciona amb un volum conegut de la dissolució d’àcid o base de concentració desconeguda. Finalmentla concentració d’aquesta última es determina per càlcul a partir de l’estequiometria de la corresponentreacció de neutralització.

    L’equació a aplicar per als càlculs és Vac · Cac · R b/ac = V b · C b on V indica elvolum d’àcid o de base, C indica la concentració d’àcid o de base, i R  b/ac indica la relació de coeficientsestequiomètrics entre la base i l’àcid en la reacció (per tant, primer cal escriure i igualar la reacció).

    La valoració àcid-base també pot ser potenciomètrica. En aquest cas es van afegint volums de ladissolució valorant dins la dissolució a valorar i es mesura el pH desprès de cada addició amb ajut d’un

     pH-metre. El càlcul del volum de dissolució necessari per arribar al punt de neutralització es determina a partir de la corba de valoració, quan es produeix el salt de pH. La figura 6.1 ens mostra la forma de lescorbes de valoració potenciomètrica d’un àcid feble monopròtic.

    mil ∙lilitres de base forta afegits

     Figura 6.1

    Durant la valoració, però abans d’arribar al punt de neutralització, el pH es pot calcular utilitzantl’equació de Henderson-Hasselbalch, que es dedueix a partir de l’equació (1):

     ApKpH

    log (4)

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    40/64

      Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 42

     Realitzar   una valoració potenciomètrica d’àcid acètic. Determinar gràficament el predomini de lesespècies conjugades del parell àcid/base segons el pH, i l’interval en que es comporten com a dissolucióreguladora del pH .

     Manipular  de forma correcta el material volumètric, pipetes i buretes, necessari per a portar a terme lavaloració.

    Utilitzar  un pH-metre.

    6.3 Material: instruments i substàncies 

    Reactius  Part 6.4.1:  Caixa de reactius. Part 6.4.2:  Dissolució d'hidròxid de sodi, aigua destillada,fenolftaleïna i mostra problema.

    Material Part 6.4.1: Gradeta amb tubs d'assaig, paper indicador, vidre de rellotge, vareta. Part 6.4.2: Bureta de 25 cm3, un vas de precipitats de 250 o 400, 2 vasos de 100 o 50 cm3, pipeta de 10 cm3, 2erlenmeyers de 250 cm3, flascó rentador, pi-pump, embut de canya curta i comptagotes.

    Instruments: pH-metre, agitador magnètic i imant (part 6.4.2).

    6.4 Mètode experimental 

    En les reaccions en tubs d’assaigs s’empraran sempre tubs nets i si es treballa amb substànciesorgàniques hauran d’estar també secs. Les substàncies orgàniques es troben en botelletes de reactius,generalment amb comptagotes. Els assaigs són qualitatius: 20 gotes són aproximadament 1 mL. No

    intercanvieu el comptagotes d’una botelleta amb el comptagotes d’una altra.

    6.4.1 Propietats físiques, acidesa i basicitat dels compostos orgànics 

    Posa aproximadament 1 mL de cada una de les següents substàncies en diferents tubs d'assaig: hexà,ciclohexè, etanol, fenol, alcohol benzílic, formaldehid, acetona, àcid acètic, acetat d'etil, metilamina idietilamina.

    Construirem una taula posant en una entrada les diferents substàncies i en l’altre entrada les propietats aobservar: olor, color, solubilitat i pH.

    olor color solubilitat pH

    6 P fí d b d l à 43

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    41/64

    6 Propietats físiques, acidesa i basicitat dels compostos orgànics  43

     - Afegeix aproximadament 3 mL d'aigua a cadascuna de les substàncies anteriors. Agita i anota a la taula

    si la substància és soluble o insoluble en aigua (la formació de dos fases ben diferenciades indica que lasubstància es insoluble).

    - En els tubs que s'hagi observat solubilitat, determina amb paper indicador el pH de les dissolucionsaquoses i anota a la taula el seu pH aproximat. Per realitzar aquesta determinació s’ha d’introduir lavareta neta dins del tub d’assaig i després mullar amb ella el paper indicador, el qual l’haurem col·locat

     prèviament sobre un vidre de rellotge. S’ha de netejar la vareta amb aigua destil·lada abans d’introduir-laen el següent tub d’assaig. S’ha d’utilitzar un trosset de paper indicador diferent per a cada tub d’assaig.

    6.4.2 Valoració àcid-base 

    - Es realitzarà una valoració amb indicador i una valoració potenciomètrica.

    - Es demana al professor la dissolució d'àcid problema, de concentració desconeguda, amb el vas de precipitats de 50 cm3 (el vas ha d'estar net i sec). L’àcid problema és àcid acètic.

    Valoració amb indicador

    - S'afegeixen 10 cm3 d'aquesta dissolució a un erlenmeyer, utilitzant la pipeta de 10 cm3. És necessariassegurar que tant l’erlenmeyer com la pipeta estiguin nets. L’erlenmeyer es neteja amb aigua destil·ladai no cal que estigui sec. La pipeta s'ha de netejar amb aigua destil·lada primer i després se li ha de passarun mica de la mateixa dissolució de l'àcid problema diluït. Fet això, s'ha de portar molta cura en pipetejar

     bé els 10 cm3  d'àcid i en introduir-los en l’erlenmeyer. Un cop introduïts, s'afegeix una mica d'aigua

    destil·lada a l’erlenmeyer (fins a uns 100 mL aproximadament), per tal de millorar la visualització del punt final de la reacció de neutralització i per assegurar que no han quedat restes de la dissolució del'àcid a les parets de l’erlenmeyer.

    - Amb un vas de precipitats s'agafen aproximadament 60 mL de la dissolució valorant d'hidròxid de sodi0.1 M que està preparada en el laboratori i s'omple la bureta amb aquesta dissolució. És necessariassegurar que la bureta estigui neta abans d'introduir-hi la dissolució d'hidròxid de sodi, per això esneteja amb aigua destil·lada i després se li passa un mica de la mateixa dissolució d'hidròxid de sodi

     preparada. Un cop neta, es munta la bureta en el suport i s'omple enrasant bé el zero.

    - S'afegeixen unes gotes de fenolftaleïna a l’erlenmeyer que actuarà com indicador del punt final de lareacció de neutralització i es procedeix a fer la valoració de l'àcid problema amb la dissolució valorant d'hidròxid de sodi. Es va afegint poc a poc la dissolució d'hidròxid de sodi dins l'erlenmeyer amb ajut de la

     bureta, i agitant contínuament. Just en el moment en que la fenolftaleïna canviï de color, passant de ser

    44

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    42/64

      Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 44

     - En un vas de precipitats de 250 cm3 net (no cal que estigui sec) s’afegeixen 10 cm3 de la dissoluciód’àcid problema utilitzant la pipeta de 10 cm3. S’afegeixen a continuació uns 100 mL d’aigua destil·lada.

    - Enrasa la bureta a zero.

    - Demana al professor el pH-metre, l’agitador magnètic i l’imant. Fes un muntatge com el que s’indica ala figura 6.2. S’ha de tenir cura al introduir l’elèctrode indicador de pH: no ha de tocar les parets del vas,ha d’estar ben introduït a la dissolució, però sense tocar l’imant. S’ha de posar però cap un cantó, perquè

     puguem anar afegint el volum d’hidròxid de sodi amb la bureta. Avisa al professor per revisar elmuntatge.

     Figura 6.2 

    - Determina el pH inicial de la dissolució d’àcid i anota’l. Ara s’han de fer addicions de petits volums dela dissolució de NaOH amb la bureta i s’ha de mesurar el pH després de cada addició. Com ja coneixemel volum necessari per a la neutralització, Vn, determinat en l’apartat anterior, en primer lloc afegirem

    amb la bureta dissolució d’hidròxid de sodi en volums de 1 cm3

     fins a (Vn-2), i anotarem el pH desprésde cada addició. A partir de (Vn-2) farem addicions de 0.2-0.3 cm3 fins a (Vn+2), anotant en cada pas elvolum i el pH.

    Recorda: has de mesurar el pH després de cada addició i has d’anotar el volum d’hidròxid desodi afegit (indicat en l’escala de la bureta) i el pH després de cada addició.

    6 Propietats físiques acidesa i basicitat dels compostos orgànics 45

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    43/64

    6 Propietats físiques, acidesa i basicitat dels compostos orgànics  45

     6.5 Informe i presentació de resultats

    1. Fes una taula on s'indiqui per a cadascuna de les substàncies de la part 6.4.1 quin és el seu olor, color,solubilitat en aigua, i pH aproximat de les que són solubles.

    2.  Escriu  les reaccions d’ionització en aigua de l’àcid acètic, el fenol i la metilamina. Classifica elsanteriors compostos orgànics en àcids i bàsics.

    3.  Escriu  la reacció de neutralització àcid-base entre l'hidròxid de sodi i l'àcid acètic (que és un àcid

    monopròtic).  Indica el volum d'hidròxid de sodi consumit en la valoració amb indicador   i calcula laconcentració de l'àcid problema (els càlculs s'han de mostrar clarament, i es poden seguir lesexplicacions de la introducció, apartat 6.1.2).

    4. Omple una taula  per la valoració potenciomètrica on s’indiquin els volums d’hidròxid de sodi afegitsi el pH de la dissolució després de cada addició. Representa aquestes parelles de valors per obtenir lacorba de valoració àcid-base. La representació cal fer-la en paper mil·limetrat. Quin és el volumd’hidròxid de sodi consumit en el punt de neutralització en la valoració potenciomètrica?

    5. Escriu l’equació de Henderson-Hasselbalch per la parella àcid acètic-anió acetat. Dada: K a(àcidacètic)= 1.8 10-5. A continuació respon:

    1.  Quin hauria de ser el pH, segons aquesta equació, quan s’ha arribat al punt mig de la valoració,es a dir quan [àcid acètic]=[anió acetat]? Senyala aquest punt a la gràfica i indica a quin valor devolum d’hidròxid de sodi correspon.

    2.  D’acord amb els resultats experimentals obtinguts en la valoració, indica quin hauria de ser elvolum d’hidròxid de sodi necessari per arribar al punt mig de la valoració. Coincideix amb el

    valor obtingut en l’apartat anterior 5.1?3.  Indica quin és l’interval de pH en que la parella àcid acètic-anió acetat es comporta com unadissolució reguladora del pH. Marca’l a la corba de valoració.

    4.  Indica per a quins valors de pH predomina l’espècie àcid acètic en dissolució, per a quins valors predomina l’espècie anió acetat i a partir de quin valor de pH tot l’àcid acètic ha passat a anióacetat. Marca’ls a la corba de valoració.

    6.6 Material complementari.

    Vídeo: Mètodes volumètrics. Volumetria àcid-base  http://hdl.handle.net/2099.2/1125 

    Presentació i apunts del Tema 2. Equilibris iònics. (Part àcid-base, punts 1-3).

    P à i d Q í i Ciè i d l Vi ió46

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    44/64

      Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 46

     

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    45/64

     Reaccions orgàniques. Reaccions característiques i identificació de grups funcionals  47

     

    Pràctica 7 Reaccions orgàniques. Reaccions característiques iidentificació de grups funcionals

    7.1 Introducció 

    Aquesta pràctica consta de tres parts ben diferenciades que són: la realització d’una sèrie de reaccions de

    confirmació de la presència de certs grups funcionals (apartat 7.1.1), la determinació de les propietatsfísiques d’una mostra problema (apartat 7.1.2) i l’anàlisi del comportament químic d’aquesta mostra problema (apartat 7.1.3). A continuació es descriuran breument aquests apartats.

    7.1.1 Reaccions de confirmació de grups funcionals 

    Es realitzaran una sèrie de reaccions que permetran distingir el comportament de diferents grups

    funcionals. En concret, es distingirà entre:a) Hidrocarburs saturats e insaturats. Es compararà el comportament davant permanganat potàssic,KMnO4, diluït i fred (assaig de Baeyer).

     b) Aldehids i cetones. Es realitzarà la reacció amb el reactiu de Fehling.

    c) Àcids carboxílics alifàtics i fenols. S'analitzarà el comportament enfront hidrogencarbonat de sodi(bicarbonat de sodi), NaHCO3.

    d) Amines primàries i secundàries per la seva reacció amb clorur de p-toluensulfonil.

    e) Alcohols primaris i benzílics, amb el reactiu de Lucas.

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    46/64

     Pràctiques de Química48

    7.2 Objectiu

    L'objectiu d'aquesta pràctica és conèixer una sèrie de reaccions orgàniques característiques de certs grupsfuncionals per tal d'aprendre a distingir-los. S’identificarà també una mostra problema en base a les seves

     propietats, tant físiques (solubilitat en diferents medis, el caràcter volàtil, l'olor, l'estat físic, el color...)com químiques (reaccions de confirmació vistes abans).

    7.3  Material i substàncies

    7.3.1 Material 

    Gradeta amb 18 tubs d'assaig, paper indicador, vidre de rellotge, vareta, comptagotes, un vas de precipitats.

    7.3.2 Substàncies

    Caixa de reactius amb: Hexà, ciclohexè, KMnO4  0.1 %, CuSO4  al 7% p/v, tartrat sòdic-potàssic,formaldehid, acetona, NaHCO3  al 5% p/v, àcid acètic, fenol, dietilamina, metilamina, NaOH al 20%,clorur de p-toluensulfonil, ZnCl2, HCl conc., alcohol etílic, alcohol benzílic. La MOSTRA PROBLEMAes demanarà al professor al final, quan s'hagin fet totes les reaccions de confirmació  amb grupsfuncionals coneguts.

    7.4  Mètode experimental

    Com totes les reaccions que es realitzaran són qualitatives, les quantitats de reactius que afegirem seranaproximades; així, si el reactiu és un líquid, es tindrà en compte que 20 gotes són aprox. 1 mL.

    L' escalfament dels tubs d'assaig sempre es realitzarà al bany maria.

    7.4.1 Reaccions de confirmació de grups funcionals 

    a)  Distinció entre hidrocarburs saturats i insaturats

    Reacció amb permanganat potàssic diluït i fred (assaig de Baeyer)

    R i à i R i í i i id ifi ió d f i l 49

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    47/64

     Reaccions orgàniques. Reaccions característiques i identificació de grups funcionals  49

    b) Distinció entre aldehids i cetones

    Reacció amb el Reactiu de Fehling.

    S’agafen dos tubs d’assaig nets i secs. En cada tub es mesclen 1 mL de CuSO4  (7% p/v) i 1 mL dedissolució de tartrat sòdic-potàssic. A continuació, a un tub s'afegeix 5 gotes de formaldehid i a l'altre 5gotes d’acetona. S'escalfen a ebullició al bany maria i s’observa que passa.

    Observacions:

    Explicació: Un precipitat vermell (de Cu2O) indica la presencia de grups molt reductors, és a dir, desubstàncies fàcilment oxidables com els aldehids. Així doncs, només donarà reacció positiva el tub ambel formaldehid.

    c) Distinció entre àcids carboxílics alifàtics i fenols 

    Reacció amb NaHCO3.

    S’agafen dos tubs d’assaig nets i secs. En cada tub es posa 1 mL de la dissolució de NaHCO 3 al 5% p/v.A un tub s’afegeix dues gotes d'àcid acètic i a l'altre dues gotes de fenol. Agiteu i anoteu lesobservacions.

    Observacions:

    Explicació: En el tub on tenim l'àcid acètic haurem d'observar l'aparició de bombolles degut aldespreniment de CO2. El fenol no es prou àcid com per provocar aquesta reacció.

    d) Amines: diferenciació entre amines primàries i secundàries.

    Reacció amb clorur de p-toluensulfonil (reacció de Hinsberg).

    Pràctiques de Química50

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    48/64

     Pràctiques de Química50

     

    Explicació: Les amines primàries formen sulfonamides solubles en la dissolució fortament alcalina. Lesamines secundàries formen sulfonamides les quals precipiten directament com a sòlids blancs en ladissolució alcalina.

    e) Alcohols

    Reacció amb el reactiu de Lucas.

    L'assaig es realitza per duplicat: amb un alcohol primari i amb alcohol benzílic.

    S’agafen dos tubs d’assaig nets i secs. En cadascun d’ells es posa 1 mL d'àcid clorhídric, HCl, concentrati es dissol una punta d'espàtula de ZnCl2. En un dels tubs es posen 5 gotes d'alcohol etílic (etanol) i enl'altre 5 gotes d’alcohol benzílic. Agiteu. Anoteu les observacions.

    Observacions:

    Explicació: El ZnCl2 dissolt en HCl concentrat és un àcid de Lewis que catalitza la substitució de grups -OH per grups -Cl. Els alcohols terciaris,al·lílics i benzílics donen ràpidament els corresponents halurs

    que com són insolubles en aigua donen turbidesa o separació de capes. En els alcohols secundaris, coml’isopropanol, la dissolució s'enterboleix en 5-10 min. Els alcohols primaris, com l’etanol, no reaccionen.Condicions d'operació: temperatura ambient.

    ANÀLISI D’UNA MOSTRA PROBLEMA

    La mostra problema es demanarà al professor i pot ésser qualsevol de les substàncies investigades al'apartat 7.4.1.

    7.4.2  Determinació de les propietats físiques d'una mostra problema 

    Recordeu les observacions sobre propietats físiques de les substàncies investigades en la pràctica 6.

    Reaccions orgàniques Reaccions característiques i identificació de grups funcionals 51

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    49/64

     Reaccions orgàniques. Reaccions característiques i identificació de grups funcionals  51

    agradables a fruites i molts s'utilitzen en perfums. Els èters i cetones oloren menys a fruites però tambétenen olors agradables.

    b) Solubilitat en aigua 

    En un tub d’assaig, afegiu vint gotes d'aigua a deu gotes de la mostra problema, si aquesta és líquida, o a60 mg de la mostra, si és sòlida. Agiteu bé la mescla i deixeu passar uns 2 min. Observeu si es dona o nola dissolució.

    Observacions:

    c) Acidesa o basicitat 

    Si la mostra és soluble en aigua, determineu el pH de la dissolució amb paper indicador. pH:

    7.4.3 Anàlisi del comportament químic de la mostra problema  

    Es realitzaran algunes de les reaccions del apartat 7.4.1 però en lloc de posar els grups funcionalsindicats posarem la mostra problema. Els resultats de l'apartat 7.4.2 ens permetran estalviar-nos algunareacció. Per exemple, si resulta que la mostra problema és bàsica, només farem les reaccions deconfirmació d'amines i distingirem si l'amina és primària o secundària, però no caldrà que fem cap de lesaltres reaccions.

    Cal analitzar bé els resultats de l’apartat 7.4.2 ja que ens poden estalviar temps i conduir a unaidentificació correcta.

    7.5 Informe i presentació de resultats

    1. Indiqueu en una taula totes les propietats físiques observades de la mostra problema (color, olor, estatfísic, solubilitat en aigua, caràcter àcid o bàsic...).

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    50/64

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    51/64

     8.. Isomeria  53

    Pràctica 8. Isomeria

    8.1 Objectius

    Construir amb els models moleculars isòmers de compostos orgànics. Diferenciar els isòmersestructurals dels estereoisòmers. Representar i anomenar (nomenclatura cis-trans) els isòmersgeomètrics de compostos orgànics amb doble enllaç C=C o cíclics. Representar (mitjançant projeccionstridimensionals i projeccions de Fischer) els isòmers òptics per a compostos amb carbonis asimètrics.Anomenar els isòmers òptics d’un compost amb carbonis asimètrics utilitzant la nomenclatura R-S.

    8.2 Material

    Kit de moleculars “Molecular VisionsTM

    ” . S’emprarà el següent codi de colors:Àtom tetraèdric, hibridació sp3: color negre, blau, vermell.Color negre: àtom de CColor vermell: àtom de OColor Blau: àtom de NÀtom trigonal, hibridació sp2: color gris

    8.3 Mètode experimental8.3.1 Indica el tipus d’isomeria que relaciona a les següents parelles de compostos:

    a) CH3CH2OH / CH3OCH3  b) CH3CH2CH2OH / CH3CHOHCH3 

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    52/64

    55

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    53/64

     8.. Isomeria  55

     b) Construeix amb els models moleculars els isòmers.c) Quina és la forma meso? Aquesta forma, és òpticament activa?

    8.3.5 Construeix amb els models moleculars les conformacions següents:

    a) respecte al ciclohexà: conformacions cadira i nau. b) respecte al butà: totes les conformacions que apareixen quan l’enllaç entre el carboni 2 i el 3gira 60o.

    8.3.6. Dibuixa i construeix amb els models moleculars els isòmers geomètrics i els isòmers òpticsdel 1,2-dimetilciclopentà.

    Dibuix:

    8.4 Informe i presentació de resultats

    1. Dibuixa la projecció espacial i la corresponent de Fisher per a un enantiòmer de l’àcid 2-aminobutanòic, indicant si és el R o el S.2. Formula els següents compostos i indica la relació d’isomeria que hi ha entre ells:a) àcid propanoic / acetat de metil.

     b) 3-pentanol / 2-pentanol.c) cis-2-butè / trans-2-butè.

    3. Formula i anomena tres compostos amb fórmula molecular C3H9 N.

    4. Dibuixa les projeccions de Fisher de tots els isòmers òptics del 2,3-butandiol. Quants són? Indicaclarament la configuració dels carbonis asimètrics. Senyala la forma meso.

    8 5 Material de consulta

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    54/64

    Representació gràfica 57

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    55/64

     Representació gràfica 57

     

    Apèndix 1 Representació gràfica

    La representació gràfica de resultats experimentals és una operació habitual en ciències, i en particular enquímica.

    En els següents punts s'exposaran algunes de les normes bàsiques per a realitzar una correcta

    representació gràfica de les dades que s'obtindran al laboratori.En la majoria dels casos, el que s'analitza és la dependència d'una magnitud física enfront d'una variable.Per exemple, la dependència de l'índex de refracció amb la composició en mescles aigua-etanol, o ladependència de l'angle de rotació de la llum polaritzada amb la concentració d'una dissolució desacarosa, o la dependència de la solubilitat amb la temperatura, o la variació de la concentració d'unreactiu amb el temps en una reacció química.

    En primer lloc cal tenir una taula on es recullin les parelles de valors (x, y) on "x" representa la variableindependent i "y" és la magnitud que estem mesurant i que depèn de "x", és a dir y = F(x).

    En segon lloc cal construir uns eixos cartesians, i en tercer lloc cal representar en el diagrama cartesià les parelles de valors (x, y). Finalment, pot ésser adient representar la funció que s'ajusta als punts (x, y), laqual ens dóna idea del tipus de dependència observada.

    Taula

    Com a exemple considerem que tenim la dependència de l'índex de refracció de dissolucions salines ambla concentració (c) en NaCl d'aquestes, expressada en tant per cent (%):

    P à ti d Q í i Ciè i d l Vi ió58

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    56/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió58

     └───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴0 1 2 3 4

    Mentre que si en l'eix Y tenim que ──────── equival a 0.005, llavors hem de construir l'eix Y de lasegüent forma:

    1.340 ├

    ├├├├

    1.335 ├├├├

    ├1.330 ├

    Observeu que no cal agafar l'inici d'un eix en el valor 0, ja que els valors que representem poden estar enun interval petit. Per tant, cal agafar en els eixos aquells intervals que es corresponguin amb els valorsexperimentals.

    També cal posar en cadascun del eixos la magnitud que es representa i indicant les seves unitats.

    Els eixos cartesians, en aquest exemple, queden així:

    1,34

    1,345

           í     n       d     e     x

     Representació gràfica 59

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    57/64

    Representació de les parelles de valors.

    Seguint l'exemple anterior tindrem:

    Representació de la funció y =F(x).

    Quan es disposa del conjunt de punts en el gràfic, es veu de forma visual la dependència que presenta "y"enfront de "x". Però en les mesures experimentals sempre hi ha un cert error, per això els punts quasi maicauen exactament damunt d'una corba simple, i el que cal és dibuixar la corba que millor s'ajusti als

     punts. En la següent figura, corresponent a l'exemple analitzat, es veu que la dependència és lineal.

    1,345

    1,33

    1,335

    1,34

    1,345

    0 1 2 3 4 5

    c (%)

           í     n       d     e     x

    Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió60

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    58/64

       Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió

    Generalment, no es poden considerar correctes aquelles representacions en que els punts s'uneixen un aun mitjançant una línia trencada, ja que llavors no es considera l'error experimental i no queda clar eltipus de dependència.

    Les dependències observades no sempre son lineals, i la línia que millor s’ajusta a tots els punts pot éssercorba, de tipus polinòmic, exponencial, logarítmic, etc. En el següent exemple es mostra com varia laconcentració de reactiu en una reacció química, que en aquest cas concret és de tipus exponencial, ambexponent negatiu.

    0

    0,02

    0,04

    0,06

    0,08

    0,1

    0,12

    0 5 10 15 20 25 30 35

    t (s)

      c   (  m  o

       l   /   L   )

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    59/64

      61 

    Apèndix 2 Taules

    CONSTANTS D'IONITZACIÓ D'ÀCIDS FEBLES A 25ºC

     ÀCID FORMULA I IONITZACIÓ KaAcètic CH3COOH H+ + CH3COO-  1.8 * 10-5 Benzoic C6H5COOH H+ + C6H5COO- 6.3 * 10-5 Bòric H3BO3  H+ +  H2BO3-  K 1=7.3 * 10-10

      H2BO3-  H+ + HBO32-  K 2=1.8 * 10-13  HBO32- H+ + BO33-  K 3=1.6 * 10-14

    Carbònic H2CO3 H+ +  HCO3-  K 1=4.2 * 10-7 HCO3- H+ + CO32-  K 2=4.8 * 10-11

    Cítric H3C6H5O7 H+ +H2C6H5O7-  K 1=7.4 * 10-3 H2C6H5O7- H++HC6H5O72-  K 2=1.7 * 10-5 HC6H5O72-  H++ C6H5O73- K 3=4.0 * 10-7

    Ciànic HOCN H+

    + OCN-

      3.5 * 10-4

     Fòrmic HCOOH  H++ HCOO-  1.8 * 10-4 Cianhídric HCN H++ CN-  4.0 * 10-10 Fluorhídric HF H++ F-  7.2 * 10-4 Sulfhídric H2S H++HS-  K 1=1.0 * 10-7 

    HS- H++ S2-  K 2=1.3 * 10-13

    Hipoclorós HClO H++ ClO -  3.5 * 10-6  Nitrós HNO2 H++ NO2-  4.5 * 10-4 Oxàlic H2C2O4 H+ + HC2O4-  K 1=5.9 * 10-2 

    HC2O4- H+ + C2O42-  K 2=6.4 * 10-5 Fenol C6H5OH  H++ C6H5O-  1.3 * 10-10 Fosfòric H3PO4  H++ H2PO4-  K 1=7.5 * 10-3 

    H PO - H++ HPO 2- K 6 2 10-6

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    60/64

     Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió 62

     POTENCIALS DE REDUCCIÓ ESTANDARD

     AGENTS OXIDANTS REACCIÓ AGENTS REDUCTORS Eº  red  (V)Dissolució àcidaMolt dèbils Li+ + e- → Li(s) Molt energètics - 3.05

    K + + e- → K(s) - 2.93

    Ca2+

    + 2e-

     → Ca(s) - 2.87 Na+ + e- → Na(s) - 2.71Mg2+ + 2e- → Mg(s) - 2.36H2(g) + 2e- → 2H-  - 2.25Al3+ + 3e- → Al(s) - 1.662 H2O+2e-→H2(g)+2OH-  - 0.83Zn2+ + 2e- → Zn(s) - 0.76Cr 3+ + 3e- → Cr(s) - 0.74Fe2+ + 2e- → Fe(s) - 0.44Cr 3+ + e- → Cr 2+  - 0.41

    V3+

    + e-

     → V2+

      - 0.26 Ni2+ + 2e- → Ni(s) - 0.25Sn2+ + 2e- → Sn - 0.16Pb2+ + 2e- → Pb(s) - 0.132H+ +2e-→H2(g) 0AgBr(s) +e-→Ag(s)+Br -  + 0.10S(s)+2H++2e-→H2S(ac) + 0.14Cu2+ + e- → Cu+  + 0.15Sn4++2e-→Sn2+  + 0.15AgCl(s) +e-→Ag(s)+Cl-  + 0.22

    Cu2+

    + 2e-

     → Cu(s) + 0.34Cu+ + e- → Cu(s) + 0.52I2(s) + 2e- → 2I-  + 0.54O2(g)+2H++2e-→H2O2(a) + 0.68Fe3+ + e- → Fe2+  + 0.77Ag+ + e- → Ag(s) + 0.802NO3-+4H+ +3e-→ N2O4(g)+2 H2O + 0.80Hg2++2e-→Hg + 0.852Hg2++ 2e- → Hg22+  + 0.92

     NO3-+4H+ +3e-→NO(g)+ +2 H2O + 0.97

    Br 2(s) + 2e-

     → 2Br -

      + 1.092IO3-+12H++10e-→I2+ 6H2O +1.20O2(g)+4H++4e-→2H2O + 1.23Cr 2O72-+14H++6e-→ Cr 3++7 H2O + 1.33Cl2(g)+2e-→2Cl-  + 1.36MnO4-+8H++5e-→Mn2++ 4 H2O + 1.49

      63CONSTANTS FÍSIQUES DE COMPOSTOS INORGÀNICS

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    61/64

    CONSTANTS FÍSIQUES DE COMPOSTOS INORGÀNICS

    -  Els valors de les densitats, quan no s’indica la temperatura, s’entén que estan determinats a la temperatura ambient (15-20ºC) , ien el cas de gasos, amb respecte a l’aire com unitat (A) o a l’hidrogen (H). Una d  abans del punt de fusió o ebullició indica latemperatura de descomposició; si la d  està col·locada després, s’entén que a aquesta temperatura el cos fon o bull, i a més esdescompon. Les dades respecte a la solubilitat indiquen parts en massa per 100 parts en massa del dissolvent; en el cas de gasos , p.ej.,”8cc(0º)”, s’entén que a 0ºC, 8 cc del gas són solubles en 100 g del dissolvent , i, també per a les dades de solubilitat, elssímbols H2SO4, HCl indiquen els àcids diluïts a la concentració que es fan servir com reactius d’anàlisi.

    ABREVIATURES UTILITZADES

    act. = acetona conc.= concentrat et. = èter i. =insoluble p.= pocalc. = alcohol 95% d. = descompon gly.= glicerina m.= molt s. =soluble

    SOLUBILIT. EN 100 PARTSSUBSTANCIA FORMULA MASSA

    MOLECULAR DENSITAT PT.

    FUSIÓ ºCPT.

    EBULLICIÓºCAIGUA FREDA AIGUA

    CALENTAALTRES

    REACTIUSSODI

    Hidròxid NaOH 40,00 2,130 318,4 1390 42(0º) 343(100º) m.s.alc.et.gly;i. act.Hidròxid NaOH ·3,5H2O 103,06 ----------------- 15,5 ----------------- s. m.s. -----------------

    Clorur NaCl 58,45 2,163 800,4 1413 35,7(0º) 39,8(100º)  p.s.alc.;i.conc.HClCarbonat Na2CO3 106,00 2,533 851 d. 7,1(0º) 48,5(104º) i.alc.,et.

    Carbonat Na2CO3 ·H2O 124,02 1,55 - H2O,100 ----------------- s. s. s.gly;i.alc.et

    Carbonat Na2CO3 ·7 H2O 232,12 1,51 d.35,1 ----------------- s. s. -----------------

    Carbonat Na2CO3 ·10H2O 286,16 1,46 ----------------- ----------------- 21,5(0º)  238(30º) i.alc

     Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió  64

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    62/64

    64

    Carbonat àcid

    (bicarbonat)

     NaHCO3  84,01 2,20 -CO2,270 ----------------- 6,9(0º) 16,4(60º) i.alc.

     POTASSIPermanganat KMnO4  158,03 2,703 d.1600 59,5(0º) 347(269º) s.alc

    CLORHIDRIC

    Àcid HCl 36,47 1,268(0º)(A) -111 -85 28,3(0º) 56,1(60º) s.alc.,et.

    Àcid HCl

    (45,2% en H2O)

    36,47 1,48 -15,35 ----------------- Infinita ----------------- s.alc.

    Àcid HCl·2 H2O 72,50 1,46 0 d. Infinita ----------------- s.alc

    Àcid HCl·3 H2O 90,51 ----------------- -24,4 d. Infinita ----------------- s.alc

      65SOLUBILITAT EN AIGUA DE COMPOSTOS INORGÀNICS A DIVERSES TEMPERATURES:

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    63/64

    SOLUBILITAT EN AIGUA DE COMPOSTOS INORGÀNICS A DIVERSES TEMPERATURES:- Els valors indicats en la taula següent expressen la quantitat en grams de substància anhidra que és soluble en 100 grams d’aigua a la temperatura

    assenyalada a cada columna. “Fase sòlida” indica l’hidrat que es troba en equilibri amb la dissolució saturada.SUBSTÀNCIA FÓRMULA FASE

    SÒLIDA0ºC 10ºC 20ºC 30ºC 40ºC 50ºC 60ºC 70ºC 80º C 90ºC 100ºC

    SODIHidròxid NaOH 4 H2O 42 ------- ------- ------- -------- -------- -------- --------- --------- ------- ---------Hidròxid NaOH 3 ½ H2O ------ 51,5 ------- ------- -------- -------- -------- --------- --------- ------- ---------Hidròxid NaOH 1 H2O ------- -------- 109 119 129 145 174 --------- --------- ------- ---------

    Hidròxid NaOH ------------- ----- -------- ------- ------- -------- -------- -------- --------- --------- 313 347Clorur NaCl ------------ 35,7 35,8 36,0 36,3 36,6 37,0 37,3 37,8 38,4 39,0 39,8Carbonat Na2CO3  10 H2O 7 12,5 21,5 38,8 -------- -------- -------- --------- --------- ------- ---------Carbonat Na2CO3  1 H2O ----- -------- ------- 50,5 48,5 -------- 46,4 --------- 45,8 ------- 45,5Bicarbonat NaHCO3  6,9 8,15 9,6 11,1 12,7 14,45 16,4 ---- ---- ---- ----

    POTASSINitrat KNO3  13,3 20,9 31,6 45,8 63,9 85,5 110,0 138 169 202 246Permanganat KMnO4  ------------- 2,83 4,4 6,4 9,0 12,56 16,89 22,2 --------- --------- ------- ---------

    COURESulfat CuSO4  5 H2O 14,3 17,4 20,7 25 28,5 33,3 40 ---- 55 ---- 75,4

    CALCIClorur CaCl2  6 H2O 59,5 65,5 74,5 102 --------- -------- --------- --------- --------- ------- ---------Clorur CaCl2 2 H2O ------ -------- ------- ------- --------- -------- 136,8 141,7 147,0 152,7 159

    FERROClorur FeCl3  74.4 81.9 91.8 ------- ------- 315.1 ------- ------- 525.8 ------- 535.7

    Àcid clorhídric(760 mm)

    HCl ------------ 82,3 -------- ------- 67,3 63,3 59,6 56,1 --------- --------- ------- ---------

     Pràctiques de Química per a Ciències de la Visió  66

  • 8/17/2019 Pràctiques de Química (Cat) 14-15

    64/64

    66

      0ºC 4ºC 8ºC 12ºC 16ºC 20ºC 24ºC 28ºC

    Amoníac(760 mm)

    NH3  ------- 89,5 79,6 72 65,1 58,7 53,1 48,2 44