Quimica del Nitrogeno

Práctica sobre la Química del Nitrógeno

Objetivo

Obtención el ácido nítrico por destilación, calcular el rendimiento de la reacción y observar la química acuosa de éste ácido. Además se van a observar las características oxidantes de los nitratos sólidos y el reconocimiento cualitativo de ellos.

1. Preparación Del Ácido Nítrico

En un balón fondo redondo se colocó 6.5gr de nitrato de potasio y 5ml de ácido sulfúrico concentrado. Luego se montó el equipo de destilación y se le agregó perlas de ebullición, se calentó la mezcla del balón, y se observó que la reacción empezaba a hervir; luego se notó desprendimiento de vapores de color café, finalmente se midió el volumen colectado de ácido nítrico, el cual fue de 2ml. La reacción fue la siguiente:

KNO3 + H2SO4 HNO3 + KHSO4.[pic 1]

Se calculó el rendimiento de la reacción.

[pic 2]

Rendimiento real (cantidad de producto que se obtiene en una reacción): 2ml HNO3

Rendimiento teórico (cantidad de producto que se obtendría si reaccionara totalmente el reactivo limitante): 11.5ml HNO3

 = 17.39%[pic 3]

1. Reacción del ácido nítrico frente al cobre

1. Reacción del ácido nítrico concentrado

Se tomó 1 ml de ácido nítrico concentrado en un tubo de ensayo. Luego se agregó una lámina de cobre metálico; se observó que la reacción era tipo exotérmica, por lo cual el cobre se fue deshaciendo, finalmente la reacción tomo un color verdoso, el ácido nítrico es un ácido inestable, que al calentarlo se forma una reacción oxidación-reducción. La reacción fue la siguiente: 

Cu +  4HNO3   Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O[pic 4]

[pic 5]

1. reacción del ácido nítrico diluido

En un tubo de ensayo de adicionó 3ml de agua y 1ml de ácido nítrico concentrado; luego se agregó un pedazo de cobre. Se observó que la reacción pasó de ser incoloro a tomar un color azul, debido al agua. Esta reacción fue de tipo exotérmica. La reacción fue la siguiente:[pic 6]

3Cu +  8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O[pic 7]

Cu --> Cu+2 + 2 e-, lo que significa que el cobre pierde dos electrones, y

2 e- + 4 HNO3 ---> 2 NO3 -1 + 2 H2O, que muestra que dos electrones han sido transferidos a los productos.

1. Reacción del ácido clorhídrico concentrado con cobre

En un tubo de ensayo se colocó una pequeña cantidad de cobre y se le añadió 1ml de ácido clorhídrico. Se notó que la reacción tomo un color amarillento. La reacción fue la siguiente:

[pic 8]

REDUCC:    2HCl  + 2e- =   H2(g) + 2Cl 1-

OXIDAC:       Cu   - 2e  =  Cu2+

2HCl(l)+ Cu(s) CuCl2(ac) + H2(g)[pic 9]

1. Reacciones del Nitrato de Potasio

1. Oxidación de una astilla de madera por el nitrato de potasio

En un tubo de ensayo se introdujo unos 2.52 g de KNO3 y se calentó en un mechero hasta que se fundiera. Luego se retiró la llama del tubo y se arrojó una astilla de madera sobre la sal fundida. Se pudo notar que la astilla de madera se carbonizo y que la reacción liberó calor  y tomo un color pardo como se muestra en la fig(4).

[pic 10]

1. Prueba analítica para determinar la presencia de nitrato

En un vidrio de reloj se colocó un grano de FeSO4 y otro de KNO3. Luego se disolvió con unas gotas de agua y se añadió una gota de H2SO4 concentrado. Se observó una formación de un anillo pardo oscuro (ver figura. 5). Posteriormente se hizo las siguiente semireacciones.

[pic 11]

• Una parte de hierro (II) es oxidado por el ion nitrato:

Fe2+    Fe3+[pic 12]

NO-3    NO[pic 13]

• El óxido nítrico, NO, que se formó se difunde y se “lija” con los iones ferrosos, formando el anillo pardo oscuro que es debido al compuesto de coordinación:

Fe2+   + NO   2+[pic 14][pic 15]

ANALISIS DE LOS RESULTADOS

1. Preparación Del Ácido Nítrico

Con la destilación se recolecto 2ml de ácido nítrico, el cual es el concentrado de la reacción, luego se calculó el rendimiento de la reacción el cual fue del 17.39%.

1. a)  Reacción del ácido nítrico concentrado

Cu +  4HNO3   Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O[pic 16]

Se completó las semirreacciones: Una para la oxidación (pérdida de electrones) y la otra para la reducción (obtención de electrones); Son:

Cu   Cu+2 + 2 e-, lo que significa que el cobre pierde dos electrones, y [pic 17]

2 e- + 4 HNO3  2 NO3 -1 + 2 H2O, que muestra que dos electrones han sido transferidos a los productos. [pic 18]

1. reacción del ácido nítrico diluido

Se mezcló agua con ácido nítrico y cobre y se observó que la reacción tomo un color azul; a  diferencia del cobre sólido, los iones de cobre en solución pueden formar un tipo de interacción llamada complejo de coordinación con las moléculas del agua, y estos complejos dan un color azul a la solución. Los ácidos minerales como el ácido clorhídrico no oxidan al cobre de la misma forma en la que lo hace el ácido nítrico debido a que no son agentes de oxidación fuertes.  Se obtuvo la siguiente reacción:

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