Reacciones Con Sulfato De Cobre

RESUMEN

La práctica “Determinación de la Fórmula de Hidrato” consiste en llegar a la fórmula de un hidrato mediante procesos de deshidratación de una sal, esta sal fue el Sulfato de Cobre hidratado, que fue sometido a métodos de deshidratación para eliminar el agua que en él estaba contenida, y de esta manera saber la reacción producida cuando se somete una sal hidratada al calor.

Se llevaron a cabo tres procedimientos para poder entender el concepto de reacción química y sus formas de clasificación. Los procedimientos realizados fueron deshidratación de sulfato de cobre hidratado, reacción de una solución de sulfato de cobre con zinc y ácido clorhídrico, y reacción de solución de sulfato de cobre con solución de cloruro de bario. Las reacciones llevadas a cabo se clasifican respecto al comportamiento de sus reactantes como: reacción de descomposición, reacción de desplazamiento simple y reacción de desplazamiento doble respectivamente. Según la energía que involucran fueron clasificadas como: endotérmicas y exotérmicas.

Las condiciones de trabajo para la realización de la práctica fueron de 25°C y 0.84 atm.

RESULTADOS

Tabla I. Clasificación de reacciones realizadas en cada procedimiento.

Procedimiento Reacción Clasificación de reacción por el comportamiento de reactantes Clasificación de reacción por la energía involucrada

Beacker CuSO_4.5H_2 O□(→┴∆ ) CuSO_4+5H_2 O Descomposición Endotérmica

Tubo 1 CuSO_(4(ac))+2Zn_((s))+2HCl_((ac))→ZnSO_4(ac) +ZnCl_(2(ac))+Cu_((s) )+H_(2(g)) Desplazamiento Sencillo Exotérmica

Tubo 2 CuSO_(4(ac))+BaCl_(2(ac))→BaSO_(4(s))+CuCl_(2(ac)) Desplazamiento Doble Endotérmica

Fuente: Referencias 1 y 3

Tabla II. Reactivo limitante y rendimientos de reacción teóricos y experimentales de cada procedimiento.

Procedimiento Reactivo Limitante Rendimiento teórico (g) Rendimiento experimental (g)

Beacker ------------ H2O = 0.721

CuSO4 = 1.279 H2O = 0.72

CuSO4 = 1.28

Tubo 1 Zinc (Zn) ZnSO4 = 0.0308

ZnCl2 = 0.026

Cu = 0.0121

H2 = 0.000382 ZnSO4 = 0.0321

ZnCl2 = 0.027

Cu = 0.0126

H2 = 0.000398

Tubo 2 Cloruro de bario (BaCl2) BaSO4 = 0.117

CuCl2 = 0.067 BaSO4 = 0.117

CuCl2 = 0.067

Fuente: Datos calculados, Tablas IV, VII y VIII

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

En la práctica “Determinación de la fórmula de hidrato”, se tiene como objetivo comprender experimentalmente el concepto de una reacción química y sus diferentes clasificaciones. Para esto se llevó a cabo una reacción de descomposición térmica la cual consistía en calentar el sulfato de cobre hidratado hasta que con un cambio de coloración indicara la separación del sulfato de cobre, de las moléculas de agua que lo hidrataban. El calentamiento se dio en dos fases dado que a 70 °C el sulfato hidratado pierde aproximadamente cuatro moléculas de agua y se transforma en CuSO4•H2O. Finalmente, a 280 °C pierde la última molécula de agua y se transforma en la sal anhidra. Al conocer la cantidad de agua en la muestra se pudo determinar el grado de hidratación de la sal el cual fue de 5, con esta hidratación se denota la fórmula química del sulfato de cobre pentahidratado. Debido a que la reacción necesitó de calor para llevarse a cabo se puede clasificar también como una reacción endotérmica.

En la segunda parte del experimento se realizó una solución de sulfato de cobre que fue utilizada para conocer dos tipos de reacción química, las cuales fueron: reacción de desplazamiento simple y reacción de desplazamiento doble. Una reacción de desplazamiento simple es aquella en donde un elemento toma el lugar de otro dentro de un compuesto, desplazándolo y dejándolo en libertad. Este es el caso de la reacción realizada bajo efecto del ácido clorhídrico y zinc, el cual es el elemento determinante de la reacción (reactivo limitante). La reacción global llevada a cabo es en realidad la suma de dos reacciones de sustitución simples realizadas simultáneamente, ya que un metal de un compuesto puede ser desplazado por otro metal en estado libre, también una de las reacciones químicas comunes es el desplazamiento del hidrógeno del agua o de los ácidos. Una forma sencilla de predecir si en realidad va a ocurrir una reacción de desplazamiento de un metal o de hidrógeno, es referirse a una serie de actividad. Por lo que al ubicar la posición los metales utilizados en la reacción (Cu y Zn) se determina que el zinc es el elemento que reacciona inmediatamente desplazando al cobre. El Cobre, por otro lado, no reacciona en lo absoluto. En base a la serie de actividad se puede explicar porque el cobre al quedar libre no se disuelve con el ácido clorhídrico y esto se debe a que el cobre pertenece a los metales nobles; estos se encuentran en la fila después del Hidrógeno y no son afectados por ácidos no-oxidantes. En la segunda fase de la reacción el zinc sobrante desplaza ahora al hidrógeno localizado en el ácido clorhídrico siendo otra vez el reactivo limitante. Este desprendimiento de hidrógeno en forma gaseosa hace que la reacción pueda ser clasificada como una reacción exotérmica.

A diferencia de las reacciones de desplazamiento simple, las reacciones de doble desplazamiento o metátesis, son aquellas en donde intervienen dos compuestos, en estos los elementos toman el lugar del otro en el compuesto dando como resultado dos nuevos compuestos diferentes. Este tipo de reacción pudo ser observado en una tercera parte del procedimiento donde se precedió a hacer reaccionar una solución de sulfato de cobre en conjunto a una solución de cloruro de bario. Nuevamente se considera el término de serie de actividad, en la cual los átomos de cualquier elemento de ella remplazan a los de los elementos que están más abajo. En dicha serie de actividad el bario se encuentra en un nivel superior al cobre por lo que este es desplazado del sulfato y es sustituido por el bario, este a su vez sustituye al bario en el cloruro y con ello dan paso a formar dos nuevos compuestos los cuales son cloruro de cobre y sulfato de bario.

Los rendimientos tanto teóricos como experimentales pudieron ser determinados dado que se contaba con las reacciones balanceadas y las masas obtenidas en la realización de la práctica las cuales brindan la información necesaria para su cálculo.

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