IF_Sintesis de Hidroxido de Cobalto

Laboratorio de Química Inorgánica II FCPN - UMSA

José Luis Gonzáles Quino© 1

Universidad Mayor de San Andrés

Facultad de Ciencias Puras y Naturales

Carrera de Ciencias Químicas

Laboratorio de Química Inorgánica II

Nombre del estudiante:

José Luis Gonzáles Quino

Semestre:

II – 2012

Docente:

Dr. Saúl Cabrera

La Paz – Bolivia 2012



"SÍNTESIS DE HIDROXIDO DE COBALTO"

1. Fundamento teórico:

Proceso sol-gel:

La técnica Sol-Gel ha sido usada en los últimos años para preparar un amplio rango de

materiales. El método es atractivo porque involucra procesos a baja temperatura. También la alta

pureza y homogeneidad son atribuibles a su forma de preparación en sistemas de multicomponentes.

Un progreso considerable ha tenido cabida en la última década en el entendimiento de la química del

proceso y de los mecanismos físicos involucrados en las etapas del “sintering” de los geles

obtenidos desde los geles precursores. La técnica Sol-Gel ha sido explotada para elaborar nuevas

composiciones de cristales, nuevos sistemas cerámicos y compuestos de útiles propiedades.

En una dispersión coloidal se llama fase dispersa o dispersoide a la substancia disuelta que se

halla en menor proporción, y medio de dispersión al medio en que se hallan dispersas las partículas.

Las suspensiones coloidales más familiares e importantes tienen un líquido como medio de

dispersión aunque también puede servir como tal un gas o un sólido, con fase dispersa sólida,

liquida o gaseosa.

La dispersión coloidal recibe el nombre genérico de sol. Cuando el medio líquido es el agua,

el sistema se denomina hidrosol y sí es un alcohol es un alcosol.

Soluciones coloidales o soles contienen ya sea grandes macromoléculas, agregados

moleculares o pequeñas partículas y ocupan una posición intermedia entre soluciones verdaderas de

especies de bajo peso molecular y vulgares dispersiones. Partículas coloidales se consideran

aquellas que tienen al menos una dimensión en el rango 1-100 nm. La química coloidal forma un

vínculo continuo entre la química molecular y el estado sólido.

Gel es una forma de materia entre líquido y sólido. Un gel polimérico es una red

macromolecular infinita, la cual está hinchada por solvente.

Un gel puede ser creado cuando la concentración de la especie dispersa aumenta. Una

transición Sol-Gel es observada cuando la viscosidad se incrementa notoriamente sobre lo normal.

El solvente es atrapado en la red de partículas y así la red polimérica impide que el líquido se separe,

mientras el líquido previene que el sólido colapse en una masa compacta.

La deshidratación parcial de un gel produce un residuo sólido elástico que se conoce también

como gel, tal como el gel de sílice; este residuo sólido es a su vez conocido con el nombre de

xerogel.

Los geles pueden dividirse en dos clases; los que se separan como precipitados gelatinosos

de un exceso de medio líquido de dispersión (por ejemplo, óxidos hidratados de metales, tales como

hierro y aluminio), y geles del tipo de la gelatina que absorben un exceso de liquido y forman jaleas

(por ejemplo, las jaleas preparadas como combustibles).Las dispersiones coloidales se dividen

también en dos grandes clases según la afinidad relativa entre la fase dispersa y el medio de

dispersión. Si la afinidad es pequeña se dice que la fase dispersa es liófoba. Las substancias liófobas

se designan como coloides irreversibles pues son precipitadas fácilmente por los electrolitos y una



vez secas no pueden dispersarse de nuevo. Si la afinidad entre la fase dispersa y el medio de

dispersión es muy marcada se dice que la fase dispersa es liófila. Los coloides liófilos son

reversibles puesto que pueden separarse del medio de dispersión y secarse, y el material seco cuando

se mezcla con el medio de dispersión regenera de nuevo el sistema coloidal. Ejemplos de soles

liófobos son las dispersiones coloidales de metales, tales como platino, oro y plata, los sulfuros

coloidales, como el sulfuro arsenioso y el sulfuro cúprico y los haluros de plata. Ejemplos de soles

liófilos son las disoluciones de almidón, jabón, gomas y proteínas. Debe tenerse presente que estas

características opuestas no son absolutas, pues muchos soles, tales como los óxidos hidratados (sol

de óxido férrico, etc.) se sitúan en un grupo intermedio que presentan algunas propiedades de cada

uno de los tipos.

El método Sol-Gel es un método donde uno o varios elementos son usados en la forma de sol

y/o gel con el fin de obtener un sólido homogéneo, principalmente policristalino o amorfo.

Para la síntesis de compuestos inorgánicos por vía húmeda como hidróxidos, óxidos,

vidrios, catalizadores, etc., uno de los métodos químicos más utilizados es la técnica sol gel.

Proceso de hidrólisis:

Los iones metálicos existentes en un medio acuoso son solvatados por moléculas de agua,

generándose acuoiones [M (H2O)n]Z+

, la reacción de hidrólisis es:

[M (H2O)n]Z+

+ h H2O ========= [M (OH)h (H2O)n-h](Z-h)+

+ h H3O+

En donde h es la proporción de hidrólisis. La electronegatividad media X p del precursor

hidrolizado [M (OH)h (H2O)n-h ](Z-h)+

, depende del catión metálico MZ+

y de la proporción de la

hidrólisis h.

En los procesos de hidrólisis y condensación un factor clave es la presencia en el medio H+,

es decir el pH, esto permite proponer que la interacción del H+ con el agua varia la

electronegatividad media del sistema en función del pH, con la formación de especies H3O+, (H2O –

H – OH2)+.

Proceso de condensación:

Las reacciones de condensación de los iones metálicos hidrolizados en disolución acuosa pueden

ocurrir mediante dos mecanismos distintos dependiendo del tipo de puentes formados entre los

cationes y del grado de saturación del catión metálico.

La OLACION es un proceso de condensación en el cual se forma un puente hidroxo (puente

“ol”) entre dos centros metálicos, mayor será la constante de olación.

M – OH + M – OH2 → M – OH – M + H2O

El proceso solo es solamente posible con acuo – precursores teniendo su número de

coordinación máxima

La OXALACION es un proceso de condensación en el cual se forma un puente oxo (puente

– O -)entre dos centros metálicos. La oxolación ocurre de manera directa a través de una

adición nucleofílica:

M – OH + HO – M → M – O – M + H2O



Comportamiento del cobalto (II) en disolución acuosa:

Los iones hidratados de los elementos de transición son ácidos catiónicos. Numerosos

metales de transición forman aniones del tipo complejos. Se plantea por ello la cuestión de

establecer las relaciones reciprocas en que se encuentran entre si las distintas partículas y determinar

cómo se desplazaran los equilibrios correspondientes a consecuencia de una variación del pH. La

acidez de los iones metálicos hidratados depende fundamentalmente del radio iónico y la carga de

los iones.

Se presentan los siguientes equilibrios para Co (II) en medio acuoso:

[ ( ) ] [ ( ) ]

[ ( ) ] [ ( ) ( ) ]

Las concentraciones de las diferentes partículas dependen de las correspondientes constantes

de equilibrio y de las distintas concentraciones iníciales de los iones metálicos y de los H3O+. Los

iones metálicos propiamente hidratados solo pueden existir para valores de pH relativamente bajos.

Hidróxido de cobalto (II)

La adición de hidróxido al ion cobalto (II) acuoso tiene como resultado la formación de la

fase solida de hidróxido de cobalto (II), que primero precipita en una forma azul y una vez

terminada las reacciones de condensación se convierte en una forma rosada.

( ) ( ) ( ) ( )

2. Objetivo:

Obtener el hidróxido de cobalto (II) mediante reacciones de hidrólisis – condensación.

Comprender lo que ocurre en el proceso de la formación de hidróxido de cobalto (II).

3. Hipótesis:

Formación de hidróxido de cobalto (II):

La síntesis del hidróxido de cobalto (II) se lleva a cabo por un proceso sol-gel, que utiliza

una solución acuosa de una sal inorgánica de como precursor.

Los procesos sol-gel están basados en reacciones de hidrolisis-condensación, para

cuantificar la relación entre la carga del catión y el pH de la solución se debe utilizar el modelo de

cargas parciales de Livage.

Los iones metálicos existentes en un medio acuoso son solvatados por moléculas de agua,

generándose acuoiones [M (H2O)n]Z+

, la reacción de hidrólisis es:

[ ( ) ] [ ( ) ( ) ]

( )



En donde h es la proporción de hidrólisis. La electronegatividad media del precursor

hidrolizado [ ( ) ( ) ]( ) , depende del catión metálico y de la proporción de la

hidrólisis .

En los procesos de hidrólisis y condensación un factor clave es la presencia en el medio H+,

es decir el pH, esto permite proponer que la interacción del H+ con el agua varia la

electronegatividad media del sistema en función del pH, con la formación de especies H3O+, (H2O –

H – OH2)+, la ecuación que rige este comportamiento esta dado por la expresión:

( )

A partir del modelo de carga parcial, se puede asumir que el intercambio protónico entre el

precursor [ ( ) ( ) ]( ) y el agua, conduce a que las electronegatividades medias del

precursor y de la solución acuosa se igualen: , siendo posible como propone Livage,

calcular la proporción de hidrólisis en función del pH, por medio de las siguientes ecuaciones:

Por lo tanto la carga parcial está dada por:

( ) ⁄

El ion al estar en disolución forma acuocomplejos, esto se puede explicar por la teoría

de ácidos y bases duras y blandas, las características de cada uno se detallan a continuación:

Ácidos y bases, blandos y duros.

En la definición de Lewis, la fuerza de un ácido se puede evaluar mediante la constante de

equilibrio A + :B ↔ A-B, donde B es una base de referencia. En realidad, la escala de fuerza acida

depende de la base escogida como referencia, de forma que un ácido puede ser más fuerte que otro

frente a una base pero más débil frente a otra. Para los ácidos y bases de Lewis se han desarrollado

reglas cualitativas que permiten prever su fuerza y estimar que clases de bases preferiría un ácido

determinado y viceversa. Estas reglas se han de dividir en:

Acido duro: Pequeña polarizabilidad, alto estado de oxidación ó moléculas con carga positiva alta sobre

el átomo central, bajo radio iónico, baja electronegatividad y alta densidad de carga.

Acido blando: Alta polarizabilidad, cationes con bajo estado de oxidación o moléculas con electrones de

valencia que se ceden fácilmente, alta electronegatividad, baja densidad de carga, alto radio

iónico.

Bases duras, son aquellas que tienen un átomo dador cuya densidad electrónica se polariza

(se deforma) difícilmente. Por ello, normalmente el átomo dador es pequeño y muy

electronegativo (N, O y F).



En resumen las bases duras presentan: Pequeña polarizabilidad, los iones monoatómicos

poseen una alta densidad de carga, el átomo donador posee una alta electronegatividad, bajo

radio iónico, alta densidad de carga.

Bases blandas, son aquellas que tienen un átomo dador cuya densidad electrónica se

polariza (se deforma) con facilidad. Los átomos dadores son generalmente menos

electronegativos y mayores que los de las bases duras (elementos no cabecera de los grupos

15 a 17). En resumen las bases blandas presentan: Alta polarizabilidad, el átomo donador

posee una electronegatividad muy baja, baja densidad de carga, alto radio iónico.

En general las bases blandas deberían ser más fuertes que las duras pues ceden con mayor

facilidad el par electrónico. Ahora bien, se ha observado que ciertos ácidos forman enlaces más

estables con las bases duras que con las blandas. Los ácidos que enlazan mejor con las bases duras

reciben el nombre de ácidos duros. Los ácidos que en proporción se enlazan mejor con las bases

blandas reciben el nombre de ácidos blandos.

Por tanto el cobalto al tener una baja electronegatividad, un pequeño radio iónico y un estado

de oxidación relativamente alto (2+) entra en la categoría de ácidos intermedios entre duro y blando,

por tanto este ion tendrá interacciones con el agua que es una base dura por ser el oxígeno muy

electronegativo, formándose enlaces covalente coordinado o dativo: Este enlace tiene lugar entre

átomos distintos. Enlace covalente coordinado o dativo entre dos átomos es el enlace en el que cada

par de electrones compartido por dos átomos es aportado por uno de los átomos. El átomo que

aporta el par de electrones se denomina dador, y el que lo recibe, receptor.



Ahora bien, la naturaleza exacta del complejo que el forme en la solución dependen de

la carga , el numero de coordinación y el pH de la solución acuosa. La relación de estos

parámetros se observa en la siguiente figura:

Figura 1: Diagrama de pH vs carga.

Existen 3 zonas: acuo, hidroxo y oxo. Este diagrama muestra que los cationes con baja carga

(Z<4+) forman complejos acuo-hidroxo y/o hidroxo sobre todo el intervalo de pH, mientras que los

cationes con cargas altas (Z>5+) forman complejos oxo-hidroxo y/o oxo sobre el mismo intervalo de

pH.

Por tanto según el diagrama de la Figura 1 el forma complejos acuo-hidroxo, esto

debido a la reacción de hidrolisis que hay en la solución que le da una pH inicial acido según la

siguiente reacción de equilibrio:

[ ( ) ] [ ( ) ]

Para un análisis cuantitativo del Modelo de Cargas Parciales, se considera que en las

reacciones de sustitución nucleofílica (SN), el sustituyente con la carga parcial negativa más grande

( ), es el nucleófilo, y el sustituyente con la carga parcial positiva más grande( ), es el

nucleófugo. Las reacciones nucleofílicas cesan en el momento en que el nucleófilo más fuerte

adquiere una carga parcial .

Al ser el un acido intermedio (no completamente duro) y el agua una base dura las

interacciones entre estos serán fuertes, pero siempre habrá la posibilidad de que haya un cambio

dinámico entre las moléculas de agua y el , es decir, que habrá posibilidad de que no siempre la

misma molécula de agua ocupe un lugar de coordinación con el y que en su lugar puede venir

otra molécula de agua de la solución.

Una vez que ocurre la hidrolisis, al cambiar el pH ocurre la condensación, en este caso de

olación, la olación es un proceso de condensación en el cual se forma un puente hidroxo (puente

“ol”) entre dos centros metálicos:

M – OH + M – OH2 → M – OH – M + H2O

El proceso solo es solamente posible con acuo precursores o acuocomplejos



Se calculan los pH iniciales de cada solución de , se toma en cuenta la siguiente

reacción con una constante de hidrólisis igual a :

[ ( ) ] [ ( ) ]

El pH de cada disolución esta dado por la ecuación:

| | √| |

Con la anterior ecuación se obtienen los siguientes valores de pH inicial para cada solución

de :

| | 0.25 M 0.05 M

pH 4.95 5.30

Tabla 1: pH iniciales de las soluciones de .

El punto al que se forma el producto ( ( ) ), empieza a un pH determinado, este se

puede calcular tomando en cuenta la solubilidad del hidróxido de cobalto (II), cuyo es de 15.6,

se procede con el cálculo tomando en cuenta la siguiente reacción:

( )

Por tanto el producto de solubilidad viene dado por:

| || |

Despejando | | de la ecuación se tiene:

| | √ | |

Sean las concentraciones de de 0.25 M y 0.05 M, reemplazando estos valores en la

ecuación anterior se tienen los siguientes valores de pH:

| | 0.25 M 0.05 M

| | M M

pH 6.50 6.85

Tabla 2: pH de condensación de ( ) para distintas concentraciones de .

Con los datos de la tabla anterior se procede a calcular las cargas parciales de cada átomo,

para esto se utiliza el modelo de carga parcial de Livage, se utiliza la siguiente ecuación:

( ) ⁄



El valor de esta dado por la relación , luego se procede a

calcular la proporción de hidrólisis con la ecuación:

Con el modelo de cargas parciales de Livage se pueden deducir las especies que han de

formarse a diferentes pH; los resultados se reportan en la siguiente tabla:

| | 0.25 M 0.05 M

pH 6.50 6.85

2.5045 2.4923

0.3861 0.3794

-0.3913 -0.3961

0.2052 0.1990

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Tabla 3: Se muestran los valores de , y la proporción de hidrólisis, también se muestran las

especies que se formaran en la condensación para cada concentración de .

Mecanismo de reacción:

En la primera parte de esta reacción ocurre la hidrólisis del acuo complejo de :

[ ( ) ] [ ( ) ]

[ ( ) ] [ ( ) ( ) ]



Luego ocurre la formación del producto, mediante un proceso de olación:

La precipitación del hidróxido de cobalto (II) ocurre una vez alcanzado el pH de

precipitación.

Estructura del hidróxido de cobalto (II):

El hidróxido de cobalto (II) está dispuesta en láminas como se muestra en la figura 2:

Figura 2: Estructura laminar del hidroxido de cobalto (II).

Siendo la celda unitaria del hidróxido de cobalto (II) una conformación ortorrómbica

centrada las bases, como se muestra en la figura 3:



Figura 3: Conformacion de una celda unitaria ortorrombica centrada en las caras.

3.1 Identificación de variables:

La formación del precipitado de ( ) depende de las siguientes variables:

pH.

Concentración inicial de solución de Sulfato de Cobalto.

4. Diseño Experimental:

Materiales:

1 pH metro

1 Agitador magnético

3 pipetas graduadas de 10ml.

1 pipeta volumétrica de 25 ml

1 piseta.

Balanza analítica

4 vasos de precipitado de 250ml

4 vasos de precipitado de 100ml

2 matraces aforados de 50ml.

1 matraz aforado de 100 ml.

1 matraz aforado de 250 ml.

1 embudo de vidrio.

1 bureta de 50ml.

Papel filtro.

Reactivos:

CoSO4*7H2O p.a.

NaOH p.a.

Agua destilada.

Procedimiento:

Preparar soluciones de CoSO4*7H2O de concentraciones 0.20 M, 0.10M y 0.05 M.

Preparar una solución de NaOH 0,05 M.

Colocar una alícuota de 25 ml de solución deCoSO4*7H2Oen un vaso de 250 ml.

Colocar en la bureta la solución de NaOH 0,05 M.

Agregar poco a poco la solución de NaOH 0,05 M y registrar la lectura del cambio de pH

anotar este valor y el volumen agregado.

Observar los cambios de color que ocurren durante la titulación.

5. Resultados:



Datos experimentales:

Curvas de titulación experimentales:

Se obtuvieron los siguientes datos experimentales en la titulación de solución de nitrato

de cobalto (II) con hidróxido de sodio:

Titulación de 25 ml de de concentración 0.05 M con NaOH de concentración

0.1 M:

[ml] pH Observaciones

0,0 6,30 Solución roja - rosada

0,1 7,46 Solución roja - rosada

0,2 7,55 Formación de los primeros coloides azules

0,3 7,63 Formación de coloides azules








5,0 7,81 Los coloides toman un color verde azulado

6,0 7,84 Formación de coloides verde azulado




14,0 8,02 Cambio de color de los coloides a un color azul verdoso

16,0 8,07 Coloides de color azul verdoso














25,5 10,10 Cesa la formación de coloides

25,6 10,21 Cesa la formación de coloides

25,7 10,28 Los coloides presentes empiezan a oscurecerse

25,8 10,37 Los coloides empiezan a tomar un color café, cesa la titulación




0.5 M:

[ml] pH Observaciones

0,0 5,92 Solución roja – rosada

0,1 7,02 Formación de los primeros coloides azules











7,0 7,39 Los coloides toman un color verde azulado




14,0 7,63 Cambio de color de los coloides a un color azul verdoso















25,5 8,36 El precipitado se torna de color verde blanquecino







26,6 9,08 Ya no hay mas formación de coloides

26,8 10,56 El precipitado se torna de color gris

27,0 11,14 El precipitado toma un color café



28,0 11,79 El precipitado toma un color café

Luego se tienen en la siguiente tabla las relaciones ⁄ obtenidas

experimentalmente, previamente se calcula el número de milimoles del presentes en la

solución, esto depende de la concentración molar y el volumen de la solución de usada en

cada titulación, luego se procede de igual forma el número de milimoles de , los resultados

se publican en las siguientes tablas con sus respectivos graficos:

Titulación de 25 ml de de concentración 0.05 M (1,25 mmol ) con NaOH

de concentración 0.1 M:

pH mmol NaOH OH/M

0,0 6,30 0,00 0,000

0,1 7,46 0,01 0,008

0,2 7,55 0,02 0,016

0,3 7,63 0,03 0,024

0,4 7,66 0,04 0,032

0,6 7,67 0,06 0,048

0,8 7,70 0,08 0,064

1,0 7,71 0,10 0,080

2,0 7,75 0,20 0,160

3,0 7,78 0,30 0,240

4,0 7,79 0,40 0,320

5,0 7,81 0,50 0,400

6,0 7,84 0,60 0,480

8,0 7,90 0,80 0,640

10,0 7,93 1,00 0,800

12,0 7,98 1,20 0,960

14,0 8,02 1,40 1,120

16,0 8,07 1,60 1,280

18,0 8,15 1,80 1,440

20,0 8,25 2,00 1,600

21,0 8,29 2,10 1,680

23,0 8,53 2,30 1,840

24,0 8,76 2,40 1,920

24,5 9,01 2,45 1,960

24,7 9,20 2,47 1,976

24,9 9,34 2,49 1,992

25,0 9,48 2,50 2,000

25,1 9,66 2,51 2,008

25,2 9,82 2,52 2,016

25,3 9,87 2,53 2,024

25,4 10,00 2,54 2,032

25,5 10,10 2,55 2,040

25,6 10,21 2,56 2,048

25,7 10,28 2,57 2,056



25,8 10,37 2,58 2,064

Con los datos de la tabla anterior se obtiene el grafico que muestra la relación entre el pH

de la solución y la proporción OH/ :

Titulación de 25 ml de de concentración 0.25 M (6.25 mmol ) con NaOH

de concentración 0.5 M:

[ml] pH mmol NaOH OH/M

0,0 5,92 0,00 0,000

0,1 7,02 0,05 0,008

0,2 7,09 0,10 0,016

0,3 7,15 0,15 0,024

0,4 7,17 0,20 0,032

0,6 7,18 0,30 0,048

0,8 7,19 0,40 0,064

1,0 7,20 0,50 0,080

2,0 7,24 1,00 0,160

3,0 7,26 1,50 0,240

4,0 7,28 2,00 0,320

5,0 7,32 2,50 0,400

7,0 7,39 3,50 0,560

9,0 7,45 4,50 0,720

10,0 7,48 5,00 0,800

12,0 7,52 6,00 0,960

14,0 7,63 7,00 1,120

16,0 7,71 8,00 1,280

18,0 7,80 9,00 1,440

20,0 7,90 10,00 1,600

21,0 7,94 10,50 1,680

23,0 8,08 11,50 1,840

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

pH

OH/Co

pH vs. OH/Co



24,0 8,17 12,00 1,920

24,5 8,24 12,25 1,960

24,7 8,25 12,35 1,976

24,9 8,27 12,45 1,992

25,0 8,28 12,50 2,000

25,1 8,30 12,55 2,008

25,2 8,31 12,60 2,016

25,3 8,32 12,65 2,024

25,4 8,34 12,70 2,032

25,5 8,36 12,75 2,040

25,6 8,41 12,80 2,048

25,7 8,42 12,85 2,056

25,8 8,45 12,90 2,064

26,0 8,56 13,00 2,080

26,2 8,68 13,10 2,096

26,4 8,78 13,20 2,112

26,6 9,08 13,30 2,128

26,8 10,56 13,40 2,144

27,0 11,14 13,50 2,160

28,0 11,79 14,00 2,240

Con los datos de la tabla anterior se obtiene el grafico que muestra la relación entre el pH

de la solución y la proporción OH/ :

Proceso de hidrólisis:

A partir de las tablas de datos presentadas anteriormente se calculan las especies

formadas según el modelo de carga parcial de Livage, para esto es necesario primero calcular las

densidades de carga parciales de cada átomo, es la electronegatividad media del sistema, es la densidad de carga del i-ésimo átomo y es la proporción de hidrólisis, es la

electronegatividad en Paulings de cada átomo cuyos vaolres se muestran en la siguiente tabla:

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

pH

OH/Co

pH vs. OH/Co



Elemento Co O H

1.8 3.5 2.1

La reaccion para la hidrólisis en general se expresa como la sguiente reaccion:

[ ( ) ] [ ( ) ]

[ ( ) ] [ ( ) ( ) ]

( )

Se tiene la ecuacion para el cálculo de la proporcion de hidrólisis que es la siguiente:

Según las reacciones anteriores se tiene que y .


0.1 M:

pH Especie formada

6,30 2,51 0,455 -0,453 0,243 1,77 ( ) ( )

7,46 2,47 0,429 -0,472 0,219 2,26 ( ) ( )

7,55 2,47 0,427 -0,473 0,218 2,30 ( ) ( )

7,63 2,46 0,425 -0,474 0,216 2,33 ( ) ( )

7,66 2,46 0,424 -0,475 0,215 2,35 ( ) ( )

7,67 2,46 0,424 -0,475 0,215 2,35 ( ) ( )

7,70 2,46 0,423 -0,476 0,215 2,36 ( ) ( )

7,71 2,46 0,423 -0,476 0,214 2,37 ( ) ( )

7,75 2,46 0,422 -0,476 0,213 2,38 ( ) ( )

7,78 2,46 0,422 -0,477 0,213 2,39 ( ) ( )

7,79 2,46 0,421 -0,477 0,213 2,40 ( ) ( )

7,81 2,46 0,421 -0,477 0,212 2,41 ( ) ( )

7,84 2,46 0,420 -0,478 0,212 2,42 ( ) ( )

7,90 2,46 0,419 -0,479 0,210 2,44 ( ) ( )

7,93 2,45 0,418 -0,479 0,210 2,46 ( ) ( )

7,98 2,45 0,417 -0,480 0,209 2,48 ( ) ( )

8,02 2,45 0,416 -0,481 0,208 2,49 ( ) ( )

8,07 2,45 0,415 -0,481 0,207 2,51 ( ) ( )

8,15 2,45 0,413 -0,483 0,205 2,54 ( ) ( )

8,25 2,44 0,411 -0,484 0,203 2,58 ( ) ( )

8,29 2,44 0,410 -0,485 0,202 2,60 ( ) ( )

8,53 2,43 0,405 -0,489 0,197 2,69 ( ) ( )

8,76 2,43 0,400 -0,493 0,193 2,78 ( ) ( )

9,01 2,42 0,394 -0,497 0,187 2,88 ( ) ( )

9,20 2,41 0,390 -0,500 0,183 2,95 ( ) ( )

9,34 2,41 0,387 -0,502 0,181 3,00 ( ) ( )



9,48 2,40 0,384 -0,504 0,178 3,05 ( ) ( )

9,66 2,39 0,380 -0,507 0,174 3,12 ( ) ( )

9,82 2,39 0,376 -0,510 0,171 3,18 ( ) ( )

9,87 2,39 0,375 -0,510 0,170 3,19 ( ) ( )

10,00 2,38 0,372 -0,512 0,167 3,24 ( ) ( )

10,10 2,38 0,370 -0,514 0,165 3,28 ( ) ( )

10,21 2,37 0,367 -0,516 0,163 3,32 ( ) ( )

10,28 2,37 0,366 -0,517 0,161 3,34 ( ) ( )

10,37 2,37 0,364 -0,518 0,159 3,37 ( ) ( )


0.5 M:

pH Especie formada

5,92 2,52 0,463 -0,447 0,251 1,61 ( ) ( )

7,02 2,49 0,439 -0,465 0,229 2,08 ( ) ( )

7,09 2,48 0,437 -0,466 0,227 2,11 ( ) ( )

7,15 2,48 0,436 -0,467 0,226 2,14 ( ) ( )

7,17 2,48 0,435 -0,467 0,225 2,14 ( ) ( )

7,18 2,48 0,435 -0,467 0,225 2,15 ( ) ( )

7,19 2,48 0,435 -0,467 0,225 2,15 ( ) ( )

7,20 2,48 0,435 -0,468 0,225 2,16 ( ) ( )

7,24 2,48 0,434 -0,468 0,224 2,17 ( ) ( )

7,26 2,48 0,433 -0,468 0,224 2,18 ( ) ( )

7,28 2,48 0,433 -0,469 0,223 2,19 ( ) ( )

7,32 2,48 0,432 -0,469 0,222 2,21 ( ) ( )

7,39 2,47 0,430 -0,471 0,221 2,24 ( ) ( )

7,45 2,47 0,429 -0,472 0,220 2,26 ( ) ( )

7,48 2,47 0,428 -0,472 0,219 2,27 ( ) ( )

7,52 2,47 0,427 -0,473 0,218 2,29 ( ) ( )

7,63 2,46 0,425 -0,474 0,216 2,33 ( ) ( )

7,71 2,46 0,423 -0,476 0,214 2,37 ( ) ( )

7,80 2,46 0,421 -0,477 0,212 2,40 ( ) ( )

7,90 2,46 0,419 -0,479 0,210 2,44 ( ) ( )

7,94 2,45 0,418 -0,479 0,210 2,46 ( ) ( )

8,08 2,45 0,415 -0,482 0,207 2,51 ( ) ( )

8,17 2,45 0,413 -0,483 0,205 2,55 ( ) ( )

8,24 2,44 0,411 -0,484 0,203 2,58 ( ) ( )

8,25 2,44 0,411 -0,484 0,203 2,58 ( ) ( )

8,27 2,44 0,411 -0,485 0,203 2,59 ( ) ( )

8,28 2,44 0,410 -0,485 0,202 2,59 ( ) ( )

8,30 2,44 0,410 -0,485 0,202 2,60 ( ) ( )

8,31 2,44 0,410 -0,485 0,202 2,61 ( ) ( )

8,32 2,44 0,410 -0,485 0,202 2,61 ( ) ( )

8,34 2,44 0,409 -0,486 0,201 2,62 ( ) ( )



8,36 2,44 0,409 -0,486 0,201 2,63 ( ) ( )

8,41 2,44 0,408 -0,487 0,200 2,64 ( ) ( )

8,42 2,44 0,407 -0,487 0,200 2,65 ( ) ( )

8,45 2,44 0,407 -0,488 0,199 2,66 ( ) ( )

8,56 2,43 0,404 -0,489 0,197 2,70 ( ) ( )

8,68 2,43 0,402 -0,491 0,194 2,75 ( ) ( )

8,78 2,42 0,399 -0,493 0,192 2,79 ( ) ( )

9,08 2,41 0,393 -0,498 0,186 2,90 ( ) ( )

10,56 2,36 0,359 -0,521 0,155 3,44 ( ) ( )

11,14 2,34 0,346 -0,531 0,143 3,64 ( ) ( )

11,79 2,32 0,332 -0,541 0,130 3,86 ( ) ( )

Curvas de titulación teorica:

Se realizo el calculo de las curvas de titulacion teorica de las dos ttulaciones llevadas a

cabo en la presente practica, los calculos se realizaron en funcion a cada volumen añadido de

solución de NaOH experimentalmente en cada titulacion, se calcularon el numero de

miliequivalentes (meq) de a cada volumen correspondiente, se calculo así tambien el

numero de miliequivalentes ya sea de o de que queda sin reaccionar, se realizo

tambien el calculo de la concentracion del ion en exceso con su respectiva correccion de

volumen, finalmente se calculo la concentracion de , el pH y la proporcion OH/Co

correspondiente. Los resultados del calculo se muetran en las siguientes tablas:

Titulación de 25 ml de de concentración 0.05 M (0.1 N, ) con NaOH de concentración 0.1 N:

meq

NaOH

meq de

ion en

exceso

Ion en

exceso[N]

Ion en

exceso [M]

[M] pH

Teórico OH/Co

0,0 0,00 2,50 0,1000 0,0500 5,30 0,000

0,1 0,01 2,49 0,0992 0,0496 5,30 0,008

0,2 0,02 2,48 0,0984 0,0492 5,30 0,016

0,3 0,03 2,47 0,0976 0,0488 5,31 0,024

0,4 0,04 2,46 0,0969 0,0484 5,31 0,032

0,6 0,06 2,44 0,0953 0,0477 5,31 0,048

0,8 0,08 2,42 0,0938 0,0469 5,31 0,064

1,0 0,10 2,40 0,0923 0,0462 5,32 0,080

2,0 0,20 2,30 0,0852 0,0426 5,34 0,160

3,0 0,30 2,20 0,0786 0,0393 5,35 0,240

4,0 0,40 2,10 0,0724 0,0362 5,37 0,320

5,0 0,50 2,00 0,0667 0,0333 5,39 0,400

6,0 0,60 1,90 0,0613 0,0306 5,41 0,480

8,0 0,80 1,70 0,0515 0,0258 5,44 0,640

10,0 1,00 1,50 0,0429 0,0214 5,48 0,800

12,0 1,20 1,30 0,0351 0,0176 5,53 0,960

14,0 1,40 1,10 0,0282 0,0141 5,58 1,120

16,0 1,60 0,90 0,0220 0,0110 5,63 1,280



18,0 1,80 0,70 0,0163 0,0081 5,69 1,440

20,0 2,00 0,50 0,0111 0,0056 5,78 1,600

21,0 2,10 0,40 0,0087 0,0043 5,83 1,680

23,0 2,30 0,20 0,0042 0,0021 5,99 1,840

24,0 2,40 0,10 0,0020 0,0010 6,15 1,920

24,5 2,45 0,05 0,0010 0,0005 6,30 1,960

24,7 2,47 0,03 0,0006 0,0003 6,41 1,976

24,9 2,49 0,01 0,0002 0,0001 6,65 1,992

25,0 2,50 0,00 0,0000 0,0000 7,15 2,000

25,1 2,51 0,01 0,0002 0,0002 10,30 2,008

25,2 2,52 0,02 0,0004 0,0004 10,60 2,016

25,3 2,53 0,03 0,0006 0,0006 10,78 2,024

25,4 2,54 0,04 0,0008 0,0008 10,90 2,032

25,5 2,55 0,05 0,0010 0,0010 11,00 2,040

25,6 2,56 0,06 0,0012 0,0012 11,08 2,048

25,7 2,57 0,07 0,0014 0,0014 11,15 2,056

25,8 2,58 0,08 0,0016 0,0016 11,20 2,064

Se obtiene el siguiente grafico que muestra la relacion teorica en tre el pH y la proporcion

molar OH/Co:

Titulación de 25 ml de de concentración 0.25 M (0.5 N, ) con NaOH de concentración 0.5 N:

meq

NaOH

meq de ion

en exceso

Ion en

exceso[N]

Ion en

exceso [M]

[M] pH

Teórico OH/Co

0,0 0,00 12,50 0,5000 0,2500 4,95 0,000

0,1 0,05 12,45 0,4960 0,2480 4,95 0,008

0,2 0,10 12,40 0,4921 0,2460 4,95 0,016

0,3 0,15 12,35 0,4881 0,2441 4,96 0,024

0,4 0,20 12,30 0,4843 0,2421 4,96 0,032

0,6 0,30 12,20 0,4766 0,2383 4,96 0,048

0,8 0,40 12,10 0,4690 0,2345 4,97 0,064

1,0 0,50 12,00 0,4615 0,2308 4,97 0,080

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

pH

OH/Co

pH vs. OH/Co



2,0 1,00 11,50 0,4259 0,2130 4,99 0,160

3,0 1,50 11,00 0,3929 0,1964 5,00 0,240

4,0 2,00 10,50 0,3621 0,1810 5,02 0,320

5,0 2,50 10,00 0,3333 0,1667 5,04 0,400

7,0 3,50 9,00 0,2813 0,1406 5,08 0,560

9,0 4,50 8,00 0,2353 0,1176 5,11 0,720

10,0 5,00 7,50 0,2143 0,1071 5,14 0,800

12,0 6,00 6,50 0,1757 0,0878 5,18 0,960

14,0 7,00 5,50 0,1410 0,0705 5,23 1,120

16,0 8,00 4,50 0,1098 0,0549 5,28 1,280

18,0 9,00 3,50 0,0814 0,0407 5,35 1,440

20,0 10,00 2,50 0,0556 0,0278 5,43 1,600

21,0 10,50 2,00 0,0435 0,0217 5,48 1,680

23,0 11,50 1,00 0,0208 0,0104 5,64 1,840

24,0 12,00 0,50 0,0102 0,0051 5,80 1,920

24,5 12,25 0,25 0,0051 0,0025 5,95 1,960

24,7 12,35 0,15 0,0030 0,0015 6,06 1,976

24,9 12,45 0,05 0,0010 0,0005 6,30 1,992

25,0 12,50 0,00 0,0000 0,0000 7,15 2,000

25,1 12,55 0,05 0,0010 0,0010 11,00 2,008

25,2 12,60 0,10 0,0020 0,0020 11,30 2,016

25,3 12,65 0,15 0,0030 0,0030 11,48 2,024

25,4 12,70 0,20 0,0040 0,0040 11,60 2,032

25,5 12,75 0,25 0,0050 0,0050 11,70 2,040

25,6 12,80 0,30 0,0059 0,0059 11,77 2,048

25,7 12,85 0,35 0,0069 0,0069 11,84 2,056

25,8 12,90 0,40 0,0079 0,0079 11,90 2,064

26,0 13,00 0,50 0,0098 0,0098 11,99 2,080

26,2 13,10 0,60 0,0117 0,0117 12,07 2,096

26,4 13,20 0,70 0,0136 0,0136 12,13 2,112

26,6 13,30 0,80 0,0155 0,0155 12,19 2,128

26,8 13,40 0,90 0,0174 0,0174 12,24 2,144

27,0 13,50 1,00 0,0192 0,0192 12,28 2,160

28,0 14,00 1,50 0,0283 0,0283 12,45 2,240

Se obtiene el siguiente grafico que muestra la relacion teorica en tre el pH y la proporcion

molar OH/Co:



Nota: El punto equivalente de la titulacion se muestra en la fila marcada con color

amarillo, sobre esta fila se muestranl los miliequivalentes y las concentraciones normal y molar

del ion que esta en exceso, debajo de la fila amarilla se muestran los miliequivalentes y las

concentraciones normal y molar del ion que en este punto de la titulacion esta en exceso.

Proceso de hidrólisis teorica:

Se procede a calcular las densidades de carga según el modelo de carga parcial de Livage

y el grado de hidrólisis, así mismo se calculan las especies formadas en funcion del pH de la

solución:


0.1 M:

pH Especie formada

5,30 2,55 0,477 -0,437 0,264 1,32 ( ) ( )

5,30 2,55 0,477 -0,437 0,264 1,33 ( ) ( )

5,30 2,55 0,477 -0,437 0,264 1,33 ( ) ( )

5,31 2,55 0,477 -0,437 0,264 1,33 ( ) ( )

5,31 2,55 0,477 -0,437 0,264 1,33 ( ) ( )

5,31 2,55 0,477 -0,437 0,264 1,33 ( ) ( )

5,31 2,55 0,477 -0,437 0,264 1,33 ( ) ( )

5,32 2,55 0,477 -0,437 0,264 1,33 ( ) ( )

5,34 2,55 0,476 -0,438 0,263 1,34 ( ) ( )

5,35 2,54 0,476 -0,438 0,263 1,35 ( ) ( )

5,37 2,54 0,476 -0,438 0,263 1,36 ( ) ( )

5,39 2,54 0,475 -0,438 0,262 1,37 ( ) ( )

5,41 2,54 0,475 -0,439 0,262 1,37 ( ) ( )

5,44 2,54 0,474 -0,439 0,261 1,39 ( ) ( )

5,48 2,54 0,473 -0,440 0,260 1,41 ( ) ( )

5,53 2,54 0,472 -0,441 0,259 1,43 ( ) ( )

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

pH

OH/Co

pH vs. OH/Co



5,58 2,54 0,471 -0,441 0,259 1,45 ( ) ( )

5,63 2,53 0,470 -0,442 0,257 1,48 ( ) ( )

5,69 2,53 0,468 -0,443 0,256 1,50 ( ) ( )

5,78 2,53 0,466 -0,445 0,254 1,54 ( ) ( )

5,83 2,53 0,465 -0,446 0,253 1,57 ( ) ( )

5,99 2,52 0,462 -0,448 0,250 1,64 ( ) ( )

6,15 2,52 0,458 -0,451 0,247 1,71 ( ) ( )

6,30 2,51 0,455 -0,453 0,244 1,77 ( ) ( )

6,41 2,51 0,452 -0,455 0,241 1,82 ( ) ( )

6,65 2,50 0,447 -0,459 0,236 1,92 ( ) ( )

7,15 2,48 0,436 -0,467 0,226 2,14 ( ) ( )

10,30 2,37 0,365 -0,517 0,161 3,35 ( ) ( )

10,60 2,36 0,359 -0,522 0,154 3,45 ( ) ( )

10,78 2,35 0,355 -0,525 0,151 3,52 ( ) ( )

10,90 2,35 0,352 -0,527 0,148 3,56 ( ) ( )

11,00 2,35 0,350 -0,528 0,146 3,59 ( ) ( )

11,08 2,34 0,348 -0,530 0,145 3,62 ( ) ( )

11,15 2,34 0,346 -0,531 0,143 3,64 ( ) ( )

11,20 2,34 0,345 -0,532 0,142 3,66 ( ) ( )


0.5 M:

pH Especie formada

4,95 2,56 0,485 -0,431 0,271 1,16 ( ) ( )

4,95 2,56 0,485 -0,431 0,271 1,16 ( ) ( )

4,95 2,56 0,485 -0,431 0,271 1,16 ( ) ( )

4,96 2,56 0,485 -0,432 0,271 1,16 ( ) ( )

4,96 2,56 0,485 -0,432 0,271 1,17 ( ) ( )

4,96 2,56 0,485 -0,432 0,271 1,17 ( ) ( )

4,97 2,56 0,485 -0,432 0,271 1,17 ( ) ( )

4,97 2,56 0,485 -0,432 0,271 1,17 ( ) ( )

4,99 2,56 0,484 -0,432 0,271 1,18 ( ) ( )

5,00 2,56 0,484 -0,432 0,270 1,19 ( ) ( )

5,02 2,56 0,483 -0,433 0,270 1,19 ( ) ( )

5,04 2,56 0,483 -0,433 0,270 1,20 ( ) ( )

5,08 2,55 0,482 -0,433 0,269 1,22 ( ) ( )

5,11 2,55 0,481 -0,434 0,268 1,24 ( ) ( )

5,14 2,55 0,481 -0,434 0,268 1,25 ( ) ( )

5,18 2,55 0,480 -0,435 0,267 1,27 ( ) ( )

5,23 2,55 0,479 -0,436 0,266 1,29 ( ) ( )

5,28 2,55 0,478 -0,437 0,265 1,32 ( ) ( )

5,35 2,54 0,476 -0,438 0,263 1,35 ( ) ( )

5,43 2,54 0,474 -0,439 0,262 1,38 ( ) ( )

5,48 2,54 0,473 -0,440 0,260 1,41 ( ) ( )



5,64 2,53 0,469 -0,443 0,257 1,48 ( ) ( )

5,80 2,53 0,466 -0,445 0,254 1,55 ( ) ( )

5,95 2,52 0,463 -0,447 0,251 1,62 ( ) ( )

6,06 2,52 0,460 -0,449 0,248 1,67 ( ) ( )

6,30 2,51 0,455 -0,453 0,243 1,77 ( ) ( )

7,15 2,48 0,436 -0,467 0,226 2,14 ( ) ( )

11,00 2,35 0,350 -0,528 0,146 3,59 ( ) ( )

11,30 2,34 0,343 -0,533 0,140 3,69 ( ) ( )

11,48 2,33 0,339 -0,536 0,136 3,75 ( ) ( )

11,60 2,33 0,336 -0,538 0,134 3,80 ( ) ( )

11,70 2,32 0,334 -0,540 0,132 3,83 ( ) ( )

11,77 2,32 0,332 -0,541 0,130 3,85 ( ) ( )

11,84 2,32 0,331 -0,542 0,129 3,87 ( ) ( )

11,90 2,32 0,330 -0,543 0,128 3,89 ( ) ( )

11,99 2,31 0,327 -0,544 0,126 3,92 ( ) ( )

12,07 2,31 0,326 -0,546 0,124 3,95 ( ) ( )

12,13 2,31 0,324 -0,547 0,123 3,97 ( ) ( )

12,19 2,31 0,323 -0,548 0,122 3,99 ( ) ( )

12,24 2,30 0,322 -0,548 0,120 4,01 ( ) ( )

12,28 2,30 0,321 -0,549 0,120 4,02 ( ) ( )

12,45 2,30 0,317 -0,552 0,116 4,07 ( ) ( )

Nota: Las filas marcadas con color amarillo pertenecen al punto equivalente.

Comparacion entre las curvas de titulacion teorica y experimental

A continuacion se muestran los datos de las titulaciones experimentales y teoricas

ordenadas en las siguientes tablas:


0.1 M:

[ml]

EXPERIMENTAL TEORICO

pH OH/Co pH OH/Co

0,0 6,30 0,000 5,30 0,000

0,1 7,46 0,008 5,30 0,008

0,2 7,55 0,016 5,30 0,016

0,3 7,63 0,024 5,31 0,024

0,4 7,66 0,032 5,31 0,032

0,6 7,67 0,048 5,31 0,048

0,8 7,70 0,064 5,31 0,064

1,0 7,71 0,080 5,32 0,080

2,0 7,75 0,160 5,34 0,160

3,0 7,78 0,240 5,35 0,240

4,0 7,79 0,320 5,37 0,320

5,0 7,81 0,400 5,39 0,400



6,0 7,84 0,480 5,41 0,480

8,0 7,90 0,640 5,44 0,640

10,0 7,93 0,800 5,48 0,800

12,0 7,98 0,960 5,53 0,960

14,0 8,02 1,120 5,58 1,120

16,0 8,07 1,280 5,63 1,280

18,0 8,15 1,440 5,69 1,440

20,0 8,25 1,600 5,78 1,600

21,0 8,29 1,680 5,83 1,680

23,0 8,53 1,840 5,99 1,840

24,0 8,76 1,920 6,15 1,920

24,5 9,01 1,960 6,30 1,960

24,7 9,20 1,976 6,41 1,976

24,9 9,34 1,992 6,65 1,992

25,0 9,48 2,000 7,15 2,000

25,1 9,66 2,008 10,30 2,008

25,2 9,82 2,016 10,60 2,016

25,3 9,87 2,024 10,78 2,024

25,4 10,00 2,032 10,90 2,032

25,5 10,10 2,040 11,00 2,040

25,6 10,21 2,048 11,08 2,048

25,7 10,28 2,056 11,15 2,056

25,8 10,37 2,064 11,20 2,064

A continuacion se muestra un grafico con la comparacion entre la curva de la relacion

entre el pH vs la proporcion molar OH/Co:

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

pH

OH/Co

pH vs OH/Co

EXPERIMENTAL

TEORICO




0.5 M:

[ml]


pH OH/Co pH OH/Co

0,0 5,92 0,000 4,95 0,000

0,1 7,02 0,008 4,95 0,008

0,2 7,09 0,016 4,95 0,016

0,3 7,15 0,024 4,96 0,024

0,4 7,17 0,032 4,96 0,032

0,6 7,18 0,048 4,96 0,048

0,8 7,19 0,064 4,97 0,064

1,0 7,20 0,080 4,97 0,080

2,0 7,24 0,160 4,99 0,160

3,0 7,26 0,240 5,00 0,240

4,0 7,28 0,320 5,02 0,320

5,0 7,32 0,400 5,04 0,400

7,0 7,39 0,560 5,08 0,560

9,0 7,45 0,720 5,11 0,720

10,0 7,48 0,800 5,14 0,800

12,0 7,52 0,960 5,18 0,960

14,0 7,63 1,120 5,23 1,120

16,0 7,71 1,280 5,28 1,280

18,0 7,80 1,440 5,35 1,440

20,0 7,90 1,600 5,43 1,600

21,0 7,94 1,680 5,48 1,680

23,0 8,08 1,840 5,64 1,840

24,0 8,17 1,920 5,80 1,920

24,5 8,24 1,960 5,95 1,960

24,7 8,25 1,976 6,06 1,976

24,9 8,27 1,992 6,30 1,992

25,0 8,28 2,000 7,15 2,000

25,1 8,30 2,008 11,00 2,008

25,2 8,31 2,016 11,30 2,016

25,3 8,32 2,024 11,48 2,024

25,4 8,34 2,032 11,60 2,032

25,5 8,36 2,040 11,70 2,040

25,6 8,41 2,048 11,77 2,048

25,7 8,42 2,056 11,84 2,056

25,8 8,45 2,064 11,90 2,064

26,0 8,56 2,080 11,99 2,080

26,2 8,68 2,096 12,07 2,096

26,4 8,78 2,112 12,13 2,112

26,6 9,08 2,128 12,19 2,128

26,8 10,56 2,144 12,24 2,144



27,0 11,14 2,160 12,28 2,160

28,0 11,79 2,240 12,45 2,240

A continuacion se muestra un grafico con la comparacion entre la curva de la relacion

entre el pH vs la proporcion molar OH/Co:

Tambien se procede a la comparacion de las especies formadas a cada pH experimental y

teórico:


0.1 M:

[ml] EXPERIMENTAL TEORICO

pH Especie formada pH Especie formada

0,0 6,30 ( ) ( ) 5,30 ( ) ( )

0,1 7,46 ( ) ( ) 5,30 ( ) ( )

0,2 7,55 ( ) ( ) 5,30 ( ) ( )

0,3 7,63 ( ) ( ) 5,31 ( ) ( )

0,4 7,66 ( ) ( ) 5,31 ( ) ( )

0,6 7,67 ( ) ( ) 5,31 ( ) ( )

0,8 7,70 ( ) ( ) 5,31 ( ) ( )

1,0 7,71 ( ) ( ) 5,32 ( ) ( )

2,0 7,75 ( ) ( ) 5,34 ( ) ( )

3,0 7,78 ( ) ( ) 5,35 ( ) ( )

4,0 7,79 ( ) ( ) 5,37 ( ) ( )

5,0 7,81 ( ) ( ) 5,39 ( ) ( )

6,0 7,84 ( ) ( ) 5,41 ( ) ( )

8,0 7,90 ( ) ( ) 5,44 ( ) ( )

10,0 7,93 ( ) ( ) 5,48 ( ) ( )

12,0 7,98 ( ) ( ) 5,53 ( ) ( )

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

pH

OH/Co

pH vs OH/Co

EXPERIMENTAL

TEORICO



14,0 8,02 ( ) ( ) 5,58 ( ) ( )

16,0 8,07 ( ) ( ) 5,63 ( ) ( )

18,0 8,15 ( ) ( ) 5,69 ( ) ( )

20,0 8,25 ( ) ( ) 5,78 ( ) ( )

21,0 8,29 ( ) ( ) 5,83 ( ) ( )

23,0 8,53 ( ) ( ) 5,99 ( ) ( )

24,0 8,76 ( ) ( ) 6,15 ( ) ( )

24,5 9,01 ( ) ( ) 6,30 ( ) ( )

24,7 9,20 ( ) ( ) 6,41 ( ) ( )

24,9 9,34 ( ) ( ) 6,65 ( ) ( )

25,0 9,48 ( ) ( ) 7,15 ( ) ( )

25,1 9,66 ( ) ( ) 10,30 ( ) ( )

25,2 9,82 ( ) ( ) 10,60 ( ) ( )

25,3 9,87 ( ) ( ) 10,78 ( ) ( )

25,4 10,00 ( ) ( ) 10,90 ( ) ( )

25,5 10,10 ( ) ( ) 11,00 ( ) ( )

25,6 10,21 ( ) ( ) 11,08 ( ) ( )

25,7 10,28 ( ) ( ) 11,15 ( ) ( )

25,8 10,37 ( ) ( ) 11,20 ( ) ( )


0.5 M:

[ml]


pH Especie formada pH Especie formada

0,0 5,92 ( ) ( ) 4,95 ( ) ( )

0,1 7,02 ( ) ( ) 4,95 ( ) ( )

0,2 7,09 ( ) ( ) 4,95 ( ) ( )

0,3 7,15 ( ) ( ) 4,96 ( ) ( )

0,4 7,17 ( ) ( ) 4,96 ( ) ( )

0,6 7,18 ( ) ( ) 4,96 ( ) ( )

0,8 7,19 ( ) ( ) 4,97 ( ) ( )

1,0 7,20 ( ) ( ) 4,97 ( ) ( )

2,0 7,24 ( ) ( ) 4,99 ( ) ( )

3,0 7,26 ( ) ( ) 5,00 ( ) ( )

4,0 7,28 ( ) ( ) 5,02 ( ) ( )

5,0 7,32 ( ) ( ) 5,04 ( ) ( )

7,0 7,39 ( ) ( ) 5,08 ( ) ( )

9,0 7,45 ( ) ( ) 5,11 ( ) ( )

10,0 7,48 ( ) ( ) 5,14 ( ) ( )

12,0 7,52 ( ) ( ) 5,18 ( ) ( )

14,0 7,63 ( ) ( ) 5,23 ( ) ( )

16,0 7,71 ( ) ( ) 5,28 ( ) ( )

18,0 7,80 ( ) ( ) 5,35 ( ) ( )



20,0 7,90 ( ) ( ) 5,43 ( ) ( )

21,0 7,94 ( ) ( ) 5,48 ( ) ( )

23,0 8,08 ( ) ( ) 5,64 ( ) ( )

24,0 8,17 ( ) ( ) 5,80 ( ) ( )

24,5 8,24 ( ) ( ) 5,95 ( ) ( )

24,7 8,25 ( ) ( ) 6,06 ( ) ( )

24,9 8,27 ( ) ( ) 6,30 ( ) ( )

25,0 8,28 ( ) ( ) 7,15 ( ) ( )

25,1 8,30 ( ) ( ) 11,00 ( ) ( )

25,2 8,31 ( ) ( ) 11,30 ( ) ( )

25,3 8,32 ( ) ( ) 11,48 ( ) ( )

25,4 8,34 ( ) ( ) 11,60 ( ) ( )

25,5 8,36 ( ) ( ) 11,70 ( ) ( )

25,6 8,41 ( ) ( ) 11,77 ( ) ( )

25,7 8,42 ( ) ( ) 11,84 ( ) ( )

25,8 8,45 ( ) ( ) 11,90 ( ) ( )

26,0 8,56 ( ) ( ) 11,99 ( ) ( )

26,2 8,68 ( ) ( ) 12,07 ( ) ( )

26,4 8,78 ( ) ( ) 12,13 ( ) ( )

26,6 9,08 ( ) ( ) 12,19 ( ) ( )

26,8 10,56 ( ) ( ) 12,24 ( ) ( )

27,0 11,14 ( ) ( ) 12,28 ( ) ( )

28,0 11,79 ( ) ( ) 12,45 ( ) ( )

Rendimiento de las titulaciones:

Se obtuvieron las siguientes masas de producto:

0,05 M 0,25 M

Masa [g] 0,093 0,645

Se procede a calcular la masa teorica de los productos obtenidos:


0.1 M:

Se procede al calculo de los moles de presentes en 25 ml de solución:

Formación del acuocomplejo:

[ ( ) ]



Calculo de los moles de hexaacuocobalto (II):

( )

Formación del gel de hidroxido de cobalto (II):

[ ( ) ] [ ( ) ( ) ]

Se forman de [ ( ) ( ) ], ahora se procede a calcular la masa

teorica del producto:

( ) ( )

( ) ( )


0.5 M:

Se procede al calculo de los moles de presentes en 25 ml de solución:

Formación del acuocomplejo:

[ ( ) ]

Calculo de los moles de hexaacuocobalto (II):

( )

Formación del gel de hidroxido de cobalto (II):

[ ( ) ] [ ( ) ( ) ]

Se forman de [ ( ) ( ) ], ahora se procede a calcular la masa

teorica del producto:

( ) ( )

( ) ( )

Los resultados se expresan en la siguiente tabla:

0,05 M 0,25 M

Masa [g] experimental 0,093 0,645

Masa [g] teorico 1,444 7,219

Rendimiento teórico [%] 6,44 % 8,935 %



6. Discusión:

Discusión de los procesos de hidrólisis y condensación:

El comportamiento de las curvas de pH vs la proporcion OH/Co muestra el

comportamiento de una reaccion acido – base, se pueden notar 3 zonas importantes en cada

curva, en la primera zona, cuando OH/Co=0, ocurre la formación de acucomplejos, esto es viable

desde el punto de vista de la teoria de los acidos y bases blandas y duras, el ion al tener una

radio iónico relativamente pequeño y una carga de +2 posee una densidad de carga alta, por tanto

es un acido duro de fuerza intermedia, este acido interacciona con el agua que al ser igualmente

una base dura forma un enlace de coordinacion, en el que el par de electrones no enlazantes del

oxigeno en el agua transfiere su densidad de carga a los orbitales d vacios del ion .

La fuerza de este enlace depende de las densidades de carga tanto del como del par

de electrones no enlazantes del oxigeno en el agua, la densidad de carga en el ion es

relativamente alta, así tambien la densidad del átomo de oxigeno en la molecula de agua es alta,

por tanto el enlace tendra una fueraza tal que ocurre la desprotonacion del agua, es decir

la ruptura del enlace , esto le da desde luego un carácter acido al acuocomplejo debido a la

presencia de iones hidronio en la solución en la que esta disuelto el ion .

El enlace al ser una interacción de un acido duro con una base dura, se favorece

un enlace mas del tipo iónico que del tipo covalente, esto favorece de gran manera la hidrólisis,

aunque como se discutio en el anterior parrafo tambien puede ocurrir la formación de iones

hidronio por la desprotonacion o incluso la formación de enlaces del tipo .

En la segunda zona, cuando 0<OH/Co<2, ocurre primero la neutralizacion de los

protones liberados hasta que el pH de la solución se incremente hasta un valor casi constante,

este punto nos indica el inicio de la hidrolisacion del , posteriormente ocurren las

reacciones de hidrólisis y condensacion, experimentalmente basta con la adicion de unas cuantas

gotas de base para que ocurra primero la neutralizacion y despues se observa la aparicion de

particulas coloidales de color azul, en este punto de la titulacion se inicia la condensacion del

hidroxido de cobalto (II) ocurriendo la precipitacion, los cambios de color ocurren por el

desdoblamiento de los orbitales d del , al ir agregando iones existe la probabilidad de

que ocurra la distorcion de los orbitales d, ya que el acuocomplejo [ ( ) ] se encuentra

en un estado degenerado y al agregar ligandos como el ocurre la trancision de los orbitales

a un estado de menor energia que es la que favorece la formación de enlaces, entonces al ir

alcanzando el pozo potencial ocurren trancisiones en los niveles de energia de los orbitales d,

esto durante el proceso de condensacion hasta que en un determinado momento cuando se

alcanza un determinado pH la condensacion para formandose el precipitado de ( ) , por

tanto la formación de particulas coloidales cesa.

Ahora bien, en la solución con de concentracion igual a 0,25 M las particulas

coloidales formadas fueron mas grandes que las formadas con el de concectracion igual a

0,05 M, esto debido a que la posibilidad de interacción entre los iones con iones es

mas alta en la solución mas concentrada que en la mas diluida, estas interacciones hacen mas

probable la formación de puentes hidroxo entre los atomos de Co, por tanto las particulas seran

mas grandes en la solución mas concentrada que en la solución mas diluida.

El proceso de condensacion sigue la via de la olacion y no la de oxolacion, esto debido a

que no hay exceso de iones tal que puedan formar puentes oxo entre los atomos de Co y



tampoco existe un exceso importante de ( ) . Para evitar la oxolacion es necesario realiza

un control muy cuidadoso del pH principalmente y de la temperatura, ya que a valores muy altos

de pH es probable que ocurra la oxolacion.

En la tercera zona, cuando OH/Co>2, ocurre un incremento violento del pH, esto es

coherente con el hecho de que a una relacion molar mayor a 2 existe un exceso de , ya que

todos los iones ya reaccionaron con los iones necesarios para la formación del

hidroxido, en esta zona hay la posibilidad de que ocurra la redisolucion del precipitado de

( ) ya que este es anfoterico, a pH demasiado altos ocurre la formación de un

hidroxocomplejo como muestra la siguiente reaccion:

( ) [ ( ) ]

Tambien existe la posibilidad de que el sufra una oxidacion, esto debido al oxigeno

del aire y a un importante exceso de iones , ocurriendo la formación del oxohidroxido de

cobalto según la siguiente reaccion:

( ) ( )

Comparacion entre las curvas teoricas y experimentales, formación de especies

hidrolizadas:

Es evidente la diferencia entre las curvas calculadas teoricamente y las hechas

experimentalmente pH vs OH/Co en las dos titulaciones realizadas, esto puede explicarse porque

los calculos hechos para las curvas teóricas utilizan la teoria de acidos y bases de Bronsted, la

cual hace la suposicion que el acido, en este caso el , reacciona completamente con la base

en este caso el , por este motivo la teoria de Bronsted de acidos y bases no puede explicar la

formación de las especies hidrolizadas, ahí radica la diferencia entre las curvas teoricas y

experimentales, en cambio la formación de las especies hidrolizadas puede explicarse muy bien

con el Modelo de Carga Parcial de Livage.

Las densidades de carga calculadas por el modelo de carga parcial de Livage son

coerentes con las densidades de carga de los atomos, en especial con la relacion carga/radio

iónico.

Discusion de la estructura del producto:

El producto obtenido es un solido amorfo de color rojo, no cristalino, esto debido a que

no hubo las condiciones necesarias para una cristalizacion como ser altas presiones y

temperaturas, fue necesario el envejecimiento del producto para completar las reacciones de

condensacion tal y como se propuso en el mecanismo de reaccion.

Se debe tomar en cuenta de que la precipitacion del ( ) fue tan rapida que no dio

tiempo al ordenamiento de las estructuras laminares, así entonces se formo un solido amorfo de

( ) .

La presencia de estructuras laminares en el solido amorfo es muy probable, sin embargo

estas estructuras no son reproducibles a lo largo de todo el producto, la estructura esta tan

desordenada que es muy poco probable que hayan estructuras laminares en un amplio espacio del

solido, existiendo aguas superficiales, aguas intersticiales atrapadas entre la estructuraamorfa del



solido y aguas estructurales que forman parte de la estructura laminar misma del hidroxido de

cobalto.

Rendimiento teórico:

El bajo rendimiento teórico se debe a que probablemente no haya tanta cantiad de agua de

hidratacion o superficial, se debe tomar en cuenta de que el producto una vez envejecido por una

semana se filtró y se dejo al aire libre por lo que las aguas pudieron haberse evaporado con el

pasar del tiempo.

Era de esperar que la solución mas concentrada de haya dado un mejor rendimiento

que la solución menos diluida, esto porque, como se discutio anteriormente, la posibilidad de

formar particulas coloidales es mayor en la solución concentrada que en la solución diluida, ya

que hay mas proximidad entre los iones de y por tanto hay mas posibilidades de formar

mas producto en la solución mas concentrada.

7. Conclusiones:

Se logro obtener el precipitado de hidroxido de cobalto (II), a partir de 2 soluciones de

de 0,25 M y de 0,05 M que forman acuoprecursores como el [ ( ) ] ,

titulando con soluciones de NaOH de 0,5 M y 0,1 M respectivamente.

Se logro conocer los precursores de las reacciones de hidrólisis mediante el Modelo de

Carga Parcial de Livage, que es consistente con las relaciones carga/radio iónico de los

atomos.

8. Bibliografía:

Agno Nilthon, Crespo Pedro, Cabrera Saúl, REVISTA BOLIVIANA DE QUÍMICA.

Volumen 22, #1 – 2005. Pág. 84- 88.

Celso Velásquez Ordoñez, “Síntesis, caracterización y propiedades de tetra-ter-

amiloxido de estaño (IV)”, Tesis de maestría en química, Universidad Autónoma

Metropolitana – Iztapalapa, págs.: 7, 8, 10.

Renzhi Ma, Zhaoping Liu, Kazunori Takada, Katsutoshi Fukuda, Yasuo Ebina, Yoshio

Bando, and Takayoshi Sasaki “Tetrahedral Co(II) Coordination in r-Type Cobalt

Hydroxide: Rietveld Refinement and X-ray Absorption Spectroscopy”, 2005, Advanced

Materials Laboratory, National Institute for Materials Science, Namiki 1-1, Tsukuba,

Ibaraki 305-0044, Japan.

IF_Sintesis de Hidroxido de Cobalto

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