tdr complet

61
Reaccions de Precipitació 5 Agraïments Vull agrair a la meva tutora del treball, Esther Bartolomé, la seva bona predisposició a guiar-me i estar amb mi en la realització de les pràctiques fora del seu horari lectiu. També vull agrair al químic Pep Anton Vieta, la seva disposició a estar al meu costat i ajudar-me en la realització de pràctiques a la facultat de ciències de la UdG, malgrat la feina que tenia sempre, així com la seva atenció fora del campus. Agraeixo també a la gent que han fet possible l’organització del campus Jove de Recerca, ja que és una experiència molt gratificant; al doctor en Química Inorgànica i investigador de la catàlisi i síntesi de catalitzadors, Josep Duran; a l’estudiant de 3r any de Química en l’UdG, Carla Casedevall; a en Joan Mora per les fotografies de la potabilitzadora i finalment també vull agrair els consells informàtics del professor Rafa Torelló i de la meva germana, Macarena Toll Riera i la meva mare pel seu recolzament Isabel Riera.

Transcript of tdr complet

Page 1: tdr complet

Reaccions de Precipitació

5

Agraïments Vull agrair a la meva tutora del treball, Esther Bartolomé, la seva bona predisposició a

guiar-me i estar amb mi en la realització de les pràctiques fora del seu horari lectiu.

També vull agrair al químic Pep Anton Vieta, la seva disposició a estar al meu costat i

ajudar-me en la realització de pràctiques a la facultat de ciències de la UdG, malgrat la

feina que tenia sempre, així com la seva atenció fora del campus. Agraeixo també a la

gent que han fet possible l’organització del campus Jove de Recerca, ja que és una

experiència molt gratificant; al doctor en Química Inorgànica i investigador de la catàlisi

i síntesi de catalitzadors, Josep Duran; a l’estudiant de 3r any de Química en l’UdG,

Carla Casedevall; a en Joan Mora per les fotografies de la potabilitzadora i finalment

també vull agrair els consells informàtics del professor Rafa Torelló i de la meva

germana, Macarena Toll Riera i la meva mare pel seu recolzament Isabel Riera.

Page 2: tdr complet

Reaccions de Precipitació

6

1. Introducció He escollit el tema de les reaccions de precipitació, proposat pel seminari de física i

química, per dos motius, un d’ells és perquè tenia molt clar que el meu treball havia de

tenir una part experimental i un altre perquè m’agrada la informàtica i les reaccions de

precipitació em permetien programar un web, amb la qual cosa el meu treball complia

els dos objectius que m’havia proposat.

El treball consta de tres parts:

1. Part teòrica, la qual m’ha permès aprofundir en els coneixements necessaris

per entendre la part experimental. He utilitzat diverses fonts bibliogràfiques,

llibres i planes web. He tingut alguna dificultat perquè el tema de les reaccions

de precipitació no es troba en la programació del primer curs de química de

batxillerat i m’he vist obligat a cercar informació una mica elevada per al meu

nivell.

2. Part experimental, consta de 10 pràctiques realitzades en el laboratori de

química del centre i en la facultat de ciències de la UdG.

3. Part interactiva, consta de la creació d’un web. En la programació del web no

m’he limitat a escollir una plantilla, sinó que és de codi propi, això m’ha obligat

a cercar webgrafia, la majoria en anglès, per tal d’aprendre a programar. Potser

és la part de la que estic més satisfet perquè m’he hagut d’espavilar

pràcticament sol. M’agrada treballar en les noves tecnologies i a més penso

que ha fet el treball més interactiu.

He pogut participar en el quart Jove Campus de Recerca, del 4 al 19 de juliol de 9:30 a

18 hores, que organitza la Universitat de Girona, la qual cosa m’ha donat l’oportunitat

de conviure amb investigadors i de fer-me una idea més propera de la ciència i del

treball diari en un laboratori. També, i no menys important, m’ha permès conèixer

alumnes d’altres centres que es trobaven en la mateixa situació que jo, i tot això m’ha

enriquit personalment.

El link del web que he creat és el següent:

http://quimicaenaccio.scienceontheweb.net/

Page 3: tdr complet

Reaccions de Precipitació

7

2. Les reaccions químiques Una reacció química és un canvi que experimenta la matèria que afecta a la seva

pròpia naturalesa. En una reacció química una o més substàncies es transformen en

altres de diferents. Les substàncies que reaccionen s’anomenen reactius , i les que

s’obtenen, productes . Totes les reaccions químiques alliberen o absorbeixen energia,

normalment en forma de calor.

Reactius : Són substàncies que interactuen amb altres, per obtenir altres de noves.

Productes : Són els compostos resultants de la interacció entre els reactius.

2.1 L’equació química

Les reaccions químiques es representen d’una manera abreujada amb l’anomenada

equació química :

2H2O(l)→2H2(g)+O2(g)

Les equacions químiques estan formades per dos parts:

La part encerclada en vermell, que es refereix als reactius i la part encerclada en verd,

que es tracta dels productes. Els valors que es troben davant dels reactius i dels

productes s’anomenen coeficients estequiomètrics , són nombres que indiquen la

proporció de molècules o mols de les substàncies que intervenen en la reacció. Al

costat dels compostos és posa (s) si és sòlid, (g) si és gas, (l) si és líquid, i (aq) si es

troba en un medi aquós.

Els càlculs que relacionen les quantitats de les substàncies que intervenen en una

reacció química s’anomenen càlculs estequiomètrics . Per fer els càlculs

estequiomètrics sobre una reacció cal escriure’n l’equació química, igualar-la i després

establir les proporcions adequades entre les quantitats de les substàncies.

2.2 Igualació

Per que una equació química estigui ben escrita cal que el nombre d’àtoms de cada

element en els reactius sigui el mateix que ens els productes, ja que el nombre i la

classe d’àtoms que formen les substàncies inicials i finals són els mateixos, però

distribuïts de manera diferents. Aquest procés s’anomena ajustar una reacció química.

Per ajustar una reacció química cal seguir els següents passos:

Page 4: tdr complet

Reaccions de Precipitació

8

1. Escriure les fórmules dels reactius i dels productes i col·locar-los segons la

norma:

Reactius→Productes

Ex: HCl+MnO2→MnCl2+Cl2

2. Primer ajustem els no-metalls, en aquest cas el Cl.

Ex: hi ha 1 àtom de Cl en els reactius (HCl) i 4 àtoms de Cl en els productes

(MnCl2 i Cl2). Posem 4 HCl perquè hi hagi 4 àtoms de Cl també en els reactius

4HCl+MnO2→H2O+MnCl2+Cl2

3. Desprès ajustem els metalls, en aquest cas el Mn.

Ex: fem el mateix procés que anteriorment però en aquest cas ja està ajustat

4HCl+MnO2→H2O+MnCl2+Cl2

4. Posteriorment ajustem l’O.

Ex: repetim el procés que hem utilitzat anteriorment

4HCl+MnO2→2H2O+MnCl2+Cl2

5. A continuació ajustem l’ H.

Ex: finalment ajustem el H igual que els anteriors

4HCl+MnO2→H2O+MnCl2+Cl2

6. Finalment comprovem que els coeficients de tots els elements estiguin ajustats

Ex:

Element Reactius Productes

Cl 4 4

Mn 1 1

O 2 2

H 4 4

2.3 Com es produeix una reacció química?

Avui en dia hi ha dos possibles teories sobre com es produeixen les reaccions

químiques: la teoria de col·lisions i la teoria del complex ac tivat .

2.3.1 Teoria de col·lisions

Perquè hi hagi una reacció química les molècules dels reactius han de xocar. No totes

les col·lisions entre les molècules dels reactius fan que es formin els productes, és a

dir, no totes les col·lisions són efectives. Per què una col·lisió sigui efectiva és

necessari que:

Page 5: tdr complet

Reaccions de Precipitació

9

a) Les molècules dels reactius xoquin amb una certa energia mínima (energia

d’activació) per trencar o debilitar suficientment els enllaços.

b) Les molècules dels reactius xoquin amb una orientació adequada.

2.3.2 Teoria de l’estat de transició

Aquesta teoria estableix que el procés de transformació de reactius a productes no es

produeix directament, sinó a través d’un estat intermedi que s’anomena estat de

transició . Aquest estat de transició està format per una espècie química anomenada

complex activat, que es pot imaginar com una unió transitòria de les molècules dels

reactius, en la qual els enllaços dels reactius s’afebleixen al mateix temps que els

enllaços dels productes es formen.

L’energia necessària per passar dels reactius a l’estat de transició s’anomena energia

d’activació (Ea) i representa la barrera d’energia que han de superar les molècules de

reactius perquè es produeixi la reacció.

Ead: Energia d’activació directe

Eai: Energia d’activació inversa

Font: www.xtec.cat

Page 6: tdr complet

Reaccions de Precipitació

10

2.4 Cinètica química

La cinètica química estudia la velocitat de reacció de les reaccions químiques i els

factors que l’afecten, com la temperatura o la concentració entre altres.

Les substàncies en reaccionar poden fer-ho de forma lenta, altres de manera ràpida i

d’altres que sense ajuda externa no reaccionarien, però un cop reaccionen ho fan de

manera ràpida.

La velocitat de reacció és la quantitat de reactiu que es consumeix o la quantitat de

producte que es produeix en un determinat temps, també es pot definir com la variació

de la concentració de cadascuna de les substàncies que intervenen en el procés en la

unitat de temps.

aA+bB→cC+dD

11··

][1][1][1][1

−−==

==−=−=

slmols

lmol

v

dt

Dd

ddt

Cd

cdt

Bd

bdt

Ad

av

Els reactius tenen valor negatiu perquè són els que desapareixen mentre que els

productes el tenen positiu perquè són els que es formen.

Hi ha diversos factors que modifiquen la velocitat de reacció:

• Naturalesa dels reactius , depenent del reactiu la reacció anirà més rapida o més

lenta.

• Temperatura , la temperatura fa augmentar l’energia cinètica de les molècules o

ions i això fa que augmentin la possibilitat de xocs entre molècules o ions, i per tant

que augmenti la velocitat de reacció. L’augment de la velocitat de la reacció no

depèn tant del increment del nombre de xocs sinó del nombre de molècules que han

aconseguit l’energia d’activació.

La velocitat d’una reacció creix amb la temperatura normalment el doble per cada

10ºC.

• Superfície de contacte

La velocitat de la reacció augmenta a l’augmentar el grau de divisió dels reactius.

• Agitació

El que s’aconsegueix agitant, es barrejar els reactius i augmentar la superfície de

contacte.

• Llum

Hi ha reaccions químiques que en la foscor reaccionen més lentament que amb la

llum solar.

Page 7: tdr complet

Reaccions de Precipitació

11

• Catalitzadors o inhibidors

Són substàncies que augmenten o disminueixen la velocitat d’una reacció sense que

aquests prenguin part del procés, ja que al final de la reacció els trobem tal com

estaven al començament.

A una temperatura donada, una reacció serà més lenta com més elevada sigui la

seva energia d’activació. Si s’aconsegueix disminuir l’energia d’activació la velocitat

augmentarà i al contrari, si s’aconsegueix augmentar l’energia d’activació, la reacció

serà més lenta, i aquí es on entren en joc els catalitzadors i els inhibidors.

Font: http://sheetalschemblog.blogspot.com/

Inhibidors : Són aquelles substàncies que augmenten l’energia d’activació, per tant,

disminueixen la velocitat de reacció.

Catalitzadors : Són aquelles substàncies que disminueixen l’energia d’activació, per

tant, augmenten la velocitat de reacció.

La catàlisi és el procés de canvi de velocitat de les reaccions químiques per l’acció

dels catalitzadors. Hi ha dos tipus de catàlisi: l’homogènia i l’heterogènia .

En la catàlisi homogènia el catalitzador actua dispers homogèniament en el medi

de reacció. Totes les substàncies (reactius, productes i catalitzadors) estan en la

mateixa fase.

En la catàlisi heterogènia les substàncies (reactius, productes i catalitzadors) estan

en diferents fases, generalment el catalitzador és un sòlid i el sistema reaccionant

un gas.

Page 8: tdr complet

Reaccions de Precipitació

12

2.5 Equilibri químic

Primerament hauria de quedar clar que quan una reacció química s’atura no significa

sempre que no quedin més reactius, és a dir, que tots els reactius s’hagin convertit en

productes (aquest tipus de reacció se’n diu irreversible ). La majoria de reaccions són

reversibles , això vol dir que a mida que els productes es van formant, més gran és la

probabilitat que reaccionin entre si tornant a formar els reactius.

Cada procés té la seva velocitat de reacció que va variant durant els temps. Al

començament la velocitat de la reacció directe és molt més gran que la de la reacció

inversa, degut a la diferència de concentració entre reactius i productes, però a mida

que els productes es van formant i els reactius desapareixent, les dues velocitats

s’igualen. El moment en que les velocitats són iguals perquè les proporcions de

reactius i productes es mantenen s’anomena equilibri químic .

Des d’un punt de vista microscòpic, entre les molècules continua produint-se la

reacció, tant en sentit directe com invers. Des d’un punt de vista macroscòpic, si

considerem la reacció com un conjunt, sembla com si la reacció s’hagués aturat.

L’equilibri químic implica que es formin i desapareguin el mateix nombre de molècules

de qualsevol substància que intervingui a la reacció a temperatura constant.

aA+bB<<cC+dD

cba

dc

KBA

DC =]·[][

]·[][ (temperatura constant)

Els coeficients estequiomètrics a,b, c i d que s’obtenen desprès d’ajustar la reacció

apareixen com exponents de les concentracions de reactius i productes; Kc té un valor

diferent i característic per cada reacció que només depèn de la temperatura i se’n diu

constant d’equilibri .

2.5.1 Principi de Le Châtelier

És un principi que determina les possibilitats de variació dels equilibris químics. Va ser

proposat a finals del segle XIX per el químic Henri-Louis Le Châtelie, que el va

enunciar de la següent manera:

Si sobre un sistema químic en equilibri s’exerceix una acció exterior que modifica les

condicions del sistema, l’equilibri es desplaça en el sentit que tendeix a contrarestar la

pertorbació introduïda.

Per exemple si a la reacció representada per la següent equació s'afegeix hidrogen,

H2, la reacció es desplaçarà cap a la dreta, consumint hidrogen i iode, i produint iodur

d’hidrogen, HI:

H2 (g) + I2 (g) ↔ 2 HI(g)

Page 9: tdr complet

Reaccions de Precipitació

13

Per contra si retirem hidrogen del sistema, la reacció es desplaçarà cap a l'esquerra

produint més hidrogen.

El principi de Le Châtelier permet predir de quina manera es desplaçarà l’equilibri

químic d’una reacció reversible però no en quina quantitat. Per calcular la quantitat

s’utilitza la llei de masses que permet fer càlculs i prediccions sobre l’equilibri.

3. Tipus de reaccions Les reaccions químiques es poden classificar segons dos criteris: la reorganització

dels àtoms que hi intervenen i el mecanisme que es desencadena.

a) En funció de la reorganització dels àtoms que intervenen en una reacció, podem

distingir:

• Reaccions de síntesi

Són aquelles reaccions en les quals es forma una substància a partir de dos o més

reactius.

Ex: Fe (s) + S (s) → FeS (s)

• Reaccions de descomposició

Són aquelles reaccions en les quals una substància es descompon en unes altres de

més senzilles. Les reaccions de descomposició es produeixen per un gran escalfament

de la substància, descomposició tèrmica, o pel pas d’un corrent elèctric a través seu,

descomposició elèctrica o electròlisi.

Ex: Descomposició tèrmica: CuCO3(s)→CuO(s)+CO2(g)

Ex: Electròlisi: 2 H2O (I) → 2 H2(g) + O2 (g)

• Reaccions de desplaçament

Són aquelles reaccions en les quals un element desplaça a un altre d’un compost i el

substitueix, la qual cosa origina un compost nou.

Ex: Fe (s) + CuSO4 (aq) → Cu(s) + FeSO4(aq)

• Reaccions de doble desplaçament

Són aquelles reaccions en les quals els àtoms o ions components de les substàncies

reaccionen i s'hi intercanvien la posició en aquestes substàncies.

Ex: CaCl2 (aq) + Na2CO3 (aq)→CaCO3 (s)+ 2NaCl(aq)

Page 10: tdr complet

Reaccions de Precipitació

14

b) Segons el mecanisme que desencadenen o els efectes que produeixen, les

reaccions químiques es poden classificar en:

• Reaccions àcid-base o de neutralització

Un àcid i una base, en solució aquosa, reaccionen formant una sal i aigua.

Àcid+base →sal+aigua

Ex: HNO3 (aq) + KOH(aq)→KNO3 (aq) + H2O (l)

S’anomena àcid a totes aquelles substàncies que compleixen les següents

característiques:

� Les seves solucions diluïdes tenen sabor àcid.

� Donen coloracions característiques amb alguns compostos anomenats

indicadors. Ex: amb l’indicador universal de pH els àcids donen colors

vermells.

� Reaccionen amb alguns metalls desprenent hidrogen.

� Ataquen el marbre i altres roques carbonatades i produeixen efervescència,

formació de CO2.

� En solucions concentrades són corrosives i destrueixen els teixits vius i la

matèria orgànica.

S’anomena base a totes aquelles substàncies que compleixen les següents

característiques:

� Les seves solucions diluïdes tenen sabor amarg i tacte relliscós.

� Donen coloracions característiques amb els indicadors. Ex: amb l’indicador

universal de pH els àcids donen colors blavosos.

� Reaccionen amb els àcids grassos per formar sabó, a partir del procés de

saponificació, en que un base forta reacciona amb un triglicèrid, en calent,

donant lloc ha la corresponent sal de sodi o potassi de l’àcid gras que

s’anomena sabó, que té funció emulsionant.

� En solució concentrada són corrosives i també ataquen els teixits vius i la

matèria orgànica.

• Reaccions d’oxidació-reducció

Les reaccions d’oxidació-reducció, són aquelles en les quals hi ha transferència

d’electrons, és a dir, un àtom cedeix un o més electrons a un altre àtom.

Ex: Sn(s) + 2HCl(aq)→SnCl2 (aq) + H2 (g)

Diem que l’element que perd electrons s’oxida, mentre que l’element que guanya

electrons es redueix. Sempre que un àtom guanya electrons cal que un altre àtom en

perdi, per tant les reaccions d’oxidació-reducció són simultànies.

Page 11: tdr complet

Reaccions de Precipitació

15

S’anomena oxidant a tots aquells elements que es redueixen. S’anomena reductor

tots els elements que s’oxiden. Sempre que una reacció almenys dos elements canviïn

el nombre d’oxidació, la reacció és d’oxidació-reducció.

• Reaccions de combustió

La combustió és la reacció d’una substància, anomenada combustible, amb l’oxigen,

que l’anomenem comburent, en la qual es desprèn una gran quantitat d’energia en

forma de llum i calor.

Ex: CH4(g) + 2O2(g)→ CO2(g) + 2H2O(g)

• Reaccions de precipitació

Són reaccions químiques que es donen en barrejar dues solucions de sals solubles i

es forma un compost insoluble, el precipitat .

Ex: AgNO3(aq)+NaCl(aq)→AgCl(s)+NaNO3(aq)

4.Reaccions de precipitació

4.1 Precipitació

La precipitació és el procés invers a la dissolució d’una substància. És aquell procés

pel qual es forma un sòlid a partir de les partícules que hi ha en una solució.

La velocitat de precipitació ve donada pel nombre de partícules del solut que tornen a

la superfície del sòlid.

Aquesta velocitat augmenta amb la superfície de contacte entre el sòlid i les partícules

del solut, ja que aquestes han de xocar amb el cristall per quedar-hi atrapades i, per

tant, com més gran sigui la superfície, més partícules ho faran per unitat de temps.

La concentració també és un factor que determina la velocitat de precipitació, perquè

com més concentració, més partícules de solut per unitat de volum, i més possibilitat

de xocs amb cristalls.

Per últim, la precipitació també depèn de l’energia potencial que les partícules han de

vèncer per formar part del cristall

L’energia de les partícules del sòlid ha d’augmentar per sortir del cristall. En la

precipitació també han de vèncer una barrera d’energia potencial per entrar al cristall.

4.2 Solubilitat

S’anomena solubilitat d’una substància, en un dissolvent determinat i a una

temperatura definida, la composició de la dissolució saturada, que és aquella que

Page 12: tdr complet

Reaccions de Precipitació

16

presenta la màxima quantitat de solut en dissolució. La solubilitat s’expressa en g/l,

mols/l i gsolut/100g dissolvent.

La solubilitat d’una substància en un dissolvent determinat és una propietat única de la

dissolució i depèn d’alguns factors, tals com:

• Temperatura: L’efecte de la temperatura sobre la solubilitat depèn del signe de

l’entalpia de dissolució, és a dir, si el procés de dissolució es exotèrmic o

endotèrmic.

En el cas de l’entalpia de solució positiva (endotèrmica), l’equilibri serà el

següent:

Compost + aigua + calor ↔ solució

Com es pot comprovar, un augment de temperatura afavorirà el procés de

dissolució (principi de Le Châtelier). En la majoria de les sals, el procés de

solució és endotèrmic, per tant, la seva solubilitat augmenta amb la

temperatura.

Si l’entalpia de dissolució és negativa (exotèrmica), tenim:

Compost + aigua ↔ solució + calor

En aquest cas, la solubilitat disminuirà quan augmenti la temperatura.

Font: http://www.natureduca.com

• Moment dipolar: Les forces d’atracció entre solut i dissolvent són més grans

com més gran semblants siguin els seus moments dipolars.

Els líquids formats per molècules apolars són solubles entre ells, per exemple

els hidrocarburs.

Els líquids polars també són solubles entre si, per exemple aigua i alcohol.

Quan dues substàncies es mesclen, formen nous ponts d’hidrogen entre el

–OH de les molècules d’etanol i les de l’aigua, l’energia alliberada en la

formació d’aquests enllaços serveix per trencar els ponts d’hidrogen que hi ha

entre les molècules d’aigua.

Page 13: tdr complet

Reaccions de Precipitació

17

En canvi, els líquids polars no es dissolen en líquids apolars, per exemple, els

hidrocarburs no són solubles en aigua.

Tal com passa en els líquids, els sòlids polars (iònics o moleculars polars) es

dissolen en dissolvents polars, com l’aigua i l’alcohol, i els sòlids apolars es

dissolen en dissolvents apolars, com ara l’hexà i el tetraclorur de carboni, CCl4.

• Constant dielèctrica del dissolvent: D’acord amb la llei de Coulomb sobre

l’atracció elèctrica, les forces d’atracció entre els ions són més dèbils si la

constant dielèctrica, ε, del medi que les separa és elevada:

2

21

4

1

r

qqF

⋅⋅=πε

q1 carregà del catió

q2 carregà de l’anió

r distància entre els ions

ε, constant dielèctrica del dissolvent ( H2O = 78,5)

• Grandària dels ions i densitat de càrrega: els compostos més solubles són

els que estan formats per ions petits i poca càrrega. Els ions de mida gran i en

càrrega múltiple formen compostos poc solubles a causa de la gran atracció

elèctrica entre aquests ions. Si la grandària dels ions positius i negatius és

força diferent, els ions més grans estaran més pròxims els uns als altres i la

repulsió desestabilitzarà la xarxa cristal·lina, facilitant-ne la dissolució.

4.3 Substàncies iòniques solubles i insolubles

Per saber si una sal es soluble o insoluble primer cal aclarir els conceptes de soluble i

insoluble.

Solubles: Són aquelles substàncies que es dissolen en grans quantitats en un

dissolvent concret, és a dir, tenen una solubilitat alta.

Insolubles : Són aquelles substàncies que es dissolen en quantitats molt petites en un

dissolvent determinat. Estrictament no hi ha cap substància que sigui totalment

insoluble, perquè sempre hi haurà alguns àtoms, ions o molècules que passaran a

estar en dissolució.

Els criteris que s’adopten per classificar si una substància es considera soluble o

insoluble en un dissolvent determinat, a 25ºC són:

• Soluble, si la seva solubilitat és 0,1M o superior

• Poc soluble, si la seva solubilitat oscil·la entre 0,1M i 0,001M

• Insoluble, si la seva solubilitat és menor a 0,001M

Page 14: tdr complet

Reaccions de Precipitació

18

Compostos Solubles/insolubles

en aigua

Excepcions

Sals de potassi i sodi i d’amoni Solubles

Acetats, nitrats, clorats i perclorats Solubles Molt poques exemple.

Acetat de plata i de

mercuri (I)

Sulfats Solubles Els de plom(II), estronci i

bari

Halurs (clorurs, bromurs i iodurs) Solubles Els d’argent, plom(II) i

mercuri (I)

Hidròxids La majoria són

insolubles

Els hidròxids dels metalls

alcalins i d’amoni. Els

hidròxids de calci, estronci

i bari són lleugerament

solubles

Sulfurs La majoria insolubles Els sulfurs dels metalls

alcalins, alcalinoterris i

d’amoni.

Carbonats, fosfats, sulfits i silicats La majoria insolubles Les sals de metalls

alcalins i d’amoni.

5. Equilibri iònic de compostos iònics pocs soluble s

5.1 Producte de solubilitat, Kps

Molts compostos iònics són poc solubles en aigua o insolubles. Una sal molt poc

soluble en contacte amb l'aigua manté un equilibri entre el sòlid i els seus ions.

L’expressió d’aquest equilibri

[ ] [ ][ ]yx

ywxz

w

aq

z

aqSyx

BA

BAK

yBxABA

+−

+−

=

+→ )()()(

Page 15: tdr complet

Reaccions de Precipitació

19

En aquesta expressió [AxBy] representa la concentració del sòlid AxBy i aquest valor és

una constant. Per tant podem escriure:

K[AxBy]=[A-z]x[B-w]y

Kps= K[AxBy]=[A-z]x[B-w]y

La constant d'equilibri es diu producte de solubilitat, Kps . Com qualsevol constant

d’equilibri aquest valor només depèn de la temperatura.

Com més baix sigui el producte de solubilitat d'una substància, menor és la seva

solubilitat. La solubilitat del producte pot ser usat per predir si un precipitat es formarà

o no.

5.2 Relació entre la solubilitat i el producte de s olubilitat

Podem relacionar la solubilitat i el producte de solubilitat. Vegem un exemple de càlcul

del Kps a partir de la solubilitat i, a l’inrevés, un exemple de càlcul de la solubilitat a

partir del Kps.

a) Càlcul de la Kps a partir de la solubilitat:

L'equilibri de solubilitat del sulfat de calci és:

CaSO4(S)↔Ca2(aq)

+ + −2

)(4 aqSO

Les concentracions dels seus ions en equilibri amb el solut són:

[ −2

4SO ]= s; [Ca2+]=s on s és la solubilitat (mol/l)

Per tant, obtenim que kps=[Ca2+]·[ −2

4SO ] = s2

La solubilitat del CaSO4 en aigua a 25ºC és 4,9·10-3 mol·l-1

Kps= s2 = (4,9·10-3 mol ·l-1)2 =2,4·10-2

b) Càlcul de la solubilitat a partir del kps

L'equilibri de solubilitat del iodur de plata és:

−+ +↔ )()()( aqaqs IAgAgI Kps = 8,0·10-17 a 25ºC

Les concentracions dels seus ions en equilibri amb el solut són:

[Ag+]= s; [ I-]=s on s és la solubilitat (mol/l)

Per tant, obtenim que kps=[ Ag+]·[ I-] = s2 =8,0·10-17

Ms 917 10·94,810·0,8 −− ==

Page 16: tdr complet

Reaccions de Precipitació

20

5.3 Predicció de la formació de precipitats

La constant del producte de solubilitat es pot utilitzar per predir si es formarà precipitat

o no. Per fer-ho hem de comparar el valor de la Kps amb el valor del producte iònic, Q.

El producte iònic, Q, es defineix com el producte de les concentracions molars del

ions presents en una solució determinada, elevats als seus corresponents coeficients

estequiomètrics.

Q=[A-z]x[B-w]y

Per una sal poc soluble es compleix el següent:

• Si Q > Kps, es forma un precipitat.

• Si Q <Kps, no es forma precipitat.

• Si Q = Kps, el sistema està en equilibri.

5.4 Modificació de la solubilitat de compostos iòni cs pocs

solubles

La solubilitat de compostos iònics poc solubles pot modificar-se a temperatura

constant per dues maneres diferents:

5.4.1 Efecte ió comú

La presència d’un ió comú produeix un descens en la solubilitat de la substància

iònica. Aquest efecte es coneix amb el nom d’ió comú.

Per exemple:

Si tenim l’equilibri de solubilitat següent:

−+ +↔ )()()( aqaqs IAgAgI

I afegim una quantitat d’ió iodur (ió comú) mitjançant l’addició d’una solució de iodur de

potassi (KI), s’hi produïda un augment de la concentració d’ions (I-) i per tant l’equilibri

es desplaçarà cap a l’esquerra i es formarà més iodur de plata AgI(S).

L'efecte de l'ió comú és molt útil en química analítica. I s'aplica amb freqüència en

l'anàlisi qualitativa.

5.4.2 Efecte salí

La presència d’ions no comuns produeix un augment en la solubilitat de la substància

iònica. Aquest efecte es coneix com efecte salí.

Page 17: tdr complet

Reaccions de Precipitació

21

Font: http://www.uclm.es

6. Dissolució d’un precipitat Per dissoldre un precipitat cal trencar l’equilibri de solubilitat i desplaçar el precipitat

cap als ions en dissolució, per aconseguir desplaçar l’equilibri cal que el producte de

les concentracions dels seus ions en la dissolució disminueixi fins fer-se menor que el

producte de solubilitat, Q < Kps. Això s’aconsegueix disminuint la concentració en la

dissolució d’algun dels ions. En aquestes condicions, la dissolució no estarà saturada i

el precipitat es dissoldrà.

Hi ha diverses maneres de dissoldre un precipitat:

• Disminuint les concentracions per addició de més dissolvent.

• Per la formació d’un àcid feble o d’una base feble. En general tant les sals

insolubles amb anió procedent d’un àcid feble (per exemple, CO32- o CN-) com

els hidròxids insolubles es dissolen bé en àcids forts.

Mg(OH)2(s)↔Mg2+(aq)+ 2OH-

(aq)

Addició d’un àcid (H3O+)

2OH-(aq)+2H3O

+(aq)↔4H2O(l)

[2OH-]↓

La concentració d’ions OH- disminueix i l’equilibri es desplaça i augmenta la

solubilitat de Mg(OH)2

Page 18: tdr complet

Reaccions de Precipitació

22

• Formació d’un complex: La solubilitat d’un compost poc soluble per formació

d’un complex dependrà del producte de solubilitat del precipitat i de la

constant d’estabilitat del complex.

• Per oxidació-reducció d’algun dels ions implicats en la formació del precipitat.

7. Precipitació fraccionada o selectiva Quan en un solució hi ha diversos ions capaços de precipitar amb un reactiu comú, es

possible fer precipitar esglaonadament aquest ions en determinades condicions.

Començarà a precipitar primer l’ió que necessiti una concentració més petita de reactiu

per arribar al seu producte de solubilitat

La precipitació selectiva, és una manera pràctica d'analitzar les mescles d'ions en

dissolució.

Exemple: Precipitació dels halurs de plata. Comença a precipitar primer el iodur (el

Kps= 1’5 ·10-16), després el bromur (el Kps= 3,3 ·10-13) i finalment el clorur (el Kps= 1’8

·10-10). Segons la concentració del catió plata es possible la total separació entre el

iodur i el bromur, però no el bromur i el clorur.

8. Formació de complexos Molts ions, generalment cations de metalls de transició, reaccionen amb altres ions o

molècules formant compostos químics molt estables, generalment molt poc ionitzats,

anomenats complexos o compostos de coordinació.

8.1 Estructura dels complexos

Els complexos estan constituïts per un àtom central, que per norma general acostuma

a ser d’un metall de transició i que té orbitals d buits que poden acceptar amb facilitat

parells d’electrons. A aquest àtom central estan units diferents ions, àtoms o molècules

anomenats lligands , que solen tenir com a mínim un parell d’electrons sense

compartir. Hi ha tres teories que intenten explicar l’estructura del complex:

a) La teoria de coordinació , un complex està constituït per un àtom o ió central,

unit als lligands per uns enllaços covalents coordinats o covalents datius (tipus

d’enllaç en el qual un dels àtoms aporta els dos electrons de l’enllaç). El

nombre d’enllaços covalent datius establerts s’anomena nombre de

coordinació. El conjunt del complex s’anomena esfera de coordinació.

Page 19: tdr complet

Reaccions de Precipitació

23

b) La teoria del camp cristal·lí , defensa que l’enllaç entre l’àtom central i els

lligands es iònic i no covalent com diu la teoria de coordinació. En aquesta

teoria, els lligands crearien un camp elèctric en les proximitats dels orbitals d de

l’àtom central. Aquest camp elèctric altera les energies dels orbitals d. Aquesta

teoria explica alguns aspectes dels compostos de coordinació, sobretot els de

tipus estructural però entra en contradiccions amb fets experimentals ja que

està demostrat que hi ha enllaços covalents.

c) La teoria del camp de lligands és una combinació de les dues teories

anteriors. Aquesta teoria permet explicar la geometria dels complexos, el seu

color, els seus espectres i les seves propietats magnètiques. En ella, es té en

compte el caràcter parcialment covalent dels enllaços.

8.2 Formulació i nomenclatura dels complexos

Per formular un complex s’escriu primer l’àtom central i a continuació s’escriuen els

lligands: en primer lloc els aniònics i en segon lloc els neutres i catiònics. Si hi ha més

d’una classe de lligands aniònics es situen per ordre alfabètic; si hi ha més d’un lligand

neutre o catiònic, es situa en primer lloc l’aigua, en segon l’amoníac, i per ordre

alfabètic, la resta de lligands. Els complexos s’escriuen entre claudàtors i la càrrega es

col·loca a fora de la claudàtor.

Per anomenar els complexos, primer s'indica el nom dels lligands ordenats per ordre

alfabètic, seguit del nom de l'àtom central. En el cas del complexos aniònics, cal afegir

la terminació -at al nom de l'àtom central. En tots els casos s'indica l'estat d'oxidació de

l'àtom central entre parèntesis. El nombre de lligands s’expressa amb els prefixos

numerals. Els ions complexos es poden unir a ions que no ho siguin i formar sals.

Lligands neutres Lligands aniònics

H2O aigua H- hidrur Br- bromo

NH3 ammina NO2- nitro I- iodo

CO carbonil HSO3- hidrogensulfat OH- hidroxo

NO nitrosil SCN- tiocianat O2- oxo

F- fluor CN- ciano

Cl- clor

Page 20: tdr complet

Reaccions de Precipitació

24

Exemples:

[Ag(NH3)2]+ ió diamminaargent (I)

[PbF4]- ió tetrafluroplumbat (II)

[Ag(NH3)2]Cl Clorur de diammina argent (I)

8.3 Propietats i aplicacions

Els complexos tenen una individualitat pròpia i les seves propietats són diferents de les

dels seus constituents.

Les reaccions de formació de complexos no són totals, sinó que són reaccions

d'equilibri, però en general les constants d'equilibri que controlen els processos de

formació de complexos tenen un valor molt gran i per tant, són compostos molt

estables. Per aquesta raó, en dissoldre'ls en l'aigua, els complexos mantenen les

seves propietats.

La majoria dels complexos són acolorits. El color és deguts al fet que absorbeixen

radiacions de l’espectre visible de determinats colors o freqüències i en transmeten

d’altres.

Les aplicacions dels compostos de coordinació són nombroses, doncs es poden

utilitzar com a colorants, medicaments, catalitzadors, en la separació d’ions en química

analítica, en la producció industrial ...

8.4 Labilitat dels complexos

Primerament caldria explicar el concepte de labilitat, la labilitat es refereix a la facilitat o

dificultat amb què poden ser desplaçats els lligand d’un complex. Es pot considerar en

totes aquelles reaccions on i té lloc intercanvi de lligands.

S’anomena làbils aquells complexos que intercanvien fàcilment i ràpidament els seus

lligands, en canvi aquells complexos que tarden en intercanviar el seus lligands se’ls

diuen inerts.

8.5 La importància dels complexos als essers vius

Hi ha biomolècules imprescindibles en la biosfera que són complexos i en les quals el

catió juga un paper fonamental en la funció biològica. A continuació s’expliquen

algunes d’aquestes biomolècules:

Page 21: tdr complet

Reaccions de Precipitació

25

8.5.1 Hemoglobina

És una proteïna constituïda per quatre cadenes polipeptídiques i quatre grups hemo.

Les 4 cadenes polipeptídiques, dues α i dues β, s’associen i adopten una disposició

aproximadament tetraèdrica constituint l’hemoglobina. Cada cadena està unida al grup

hemo, tetrapirrol cíclic, que presenta un catió Fe2+ mitjançant 5 enllaços de coordinació

el 6 s’uneix a una molècula O2

Font: Cátedra de Bioquímica – Facultad de Medicina UNNE

Font: Cátedra de Bioquímica – Facultad de Medicina UNNE

La hemoglobina es troba en el citosol, en un percentatge del 34% dels eritròcits dels

vertebrats, que són cèl·lules sanguínies sense nucli. En els pulmons, l’hemoglobina

s’uneix a una molècula d’oxigen i formen la oxihemoglobina, que dóna el color vermell

intens a la sang arterial, als teixits aquest oxigen es alliberat i utilitzat per les cèl·lules

Page 22: tdr complet

Reaccions de Precipitació

26

per obtenir energia química, mitjançant l’oxidació de nutrients orgànics, necessària per

el seu funcionament.

La unió de l’oxigen a la hemoglobina es veu influenciarà pel pH i la concentració del

CO2 ens capil·lars del pulmons el pH no és àcid i l’afinitat de l’hemoglobina vers

l’oxigen augmenta, per compte en els teixits perifèrics o en la concentració de CO2 és

elevada i per tant el pH és àcid l’afinitat de l’oxigen disminueix i s’allibera. L’efecte del

pH i la concentració de CO2 sobre la unió i alliberament d’oxigen rep el nom d’efecte

Bohr.

Efecte Bohr Font: http://themedicalcat.blogspot.com/

Hb + O2

Hb + CO2

Cal dir que el CO2 no s’uneix al catió Fe2+ del grup hemo sinó que ho fa a un aminoàcid

de cada una de les cadenes polipeptídiques.

El monòxid de carboni, CO, també s’uneix a la hemoglobina formant un complex molt

fort, la carboxihemoglobina, que impedeix que aquesta proteïna transporti O2. Aquest

es un dels problemes dels fumadors que a la mínima activitat física es senten cansats

perquè tenen part de la seva hemoglobina unida al CO amb la qual cosa no els arribar

suficient oxigen a les seves cèl·lules. També és la causa de la mort per intoxicació de

CO procedent d’estufes de butà amb mala combustió i de llars de focs.

Els ions cianurs CN- són un verí molt fort per al nostre cos, ja que s’uneixen als ions

Fe2+ presents a l’hemoglobina, molt importants per als transport d’oxigen, i formen un

complex [Fe(CN)6]4- que és molt estable. Com que el ferro s’hi queda atrapat, no es pot

enllaçar amb l’oxigen i per tant l’hemoglobina no pot fer la seva funció de transport de

HbO2 Teixits

Pulmons

Oxihemoglobina

HbCO2 Pulmons

Teixits

Carbaminohemoglobina

Page 23: tdr complet

Reaccions de Precipitació

27

l’oxigen i per tant l’hemoglobina no pot fer la seva funció de transport de l’oxigen a les

cèl·lules.

8.5.2 Clorofil·la

Són compostos del tipus tetrapirrol. Consten de quatre anells pirrol units mitjançant

pont de metil, constituint la porfirina: En el centre de l’anell es troba, a diferència de la

porfirina de l’hemoglobina, el Mg 2+. L’anell IV està esterificat amb un alcohol, el fitol,

cadena de 20 àtoms de carbonis amb un doble enllaç. La clorofil·la és una molècula

amfipàtica: la porfirina és hidròfila i el fitol hidròfob.

Font: Lehninger Principles of Biochemistry

Hi ha dos tipus principals de clorofil·les: la clorofil·la a i la clorofil·la b. En el següent

esquema podem observar la diferència:

Font: http://www.virtual.unal.edu.co

Aquesta diferència és suficient per què tinguin un espectre d’absorció característic.

Font: educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/

Page 24: tdr complet

Reaccions de Precipitació

28

Les clorofil·les són verdes perquè absorbeixen la banda de l’espectre del violeta al

blau i reflexa el verd. Són les responsables del color verd de les fulles. A la tardor es

degraden i es posen de manifest els carotenoides, pigments que també intervenen en

la fotosíntesi, que donen ells colors rogencs i groguencs de les fulles dels arbres

caducifolis.

Les clorofil·les capturen l’energia lluminosa, gràcies als seus dobles enllaços

conjugats, absorbint fotons. Aquesta absorció provoca que un electró es mogui des del

seu orbital d’energia normal a un d’energia més elevada. En aquestes condicions, la

molècula de clorofil·la és molt inestable i cedeix l’electró a un acceptor primari i des

d’aquest es mou a través d’un conjunt de transportadors , la cadena fotosintètica,

cadena fotosintètica fins arribar a l’últim acceptor que el NADP+ que es redueix a

NADPH +H+. La transferència d’electrons va acoblada a la síntesi d’ATP. En definitiva

que l’energia lluminosa es transforma en energia química: NADPH +H+ i ATP durant la

fase lumínica de la fotosíntesi que té lloc en la membrana dels tilacoides dels

cloroplasts. Durant la fase biosintètica L’ATP i NADPH +H+ s’utilitzen per reduir el CO2

a Glucosa. Aquesta fase té lloc a l’estroma dels cloroplasts.

La clorofil·la que ha quedat oxidada com a conseqüència de cedir un electró es redueix

quan capat un electró procedent de la fotòlisi de l’aigua on es desprèn l’oxigen

necessari per a la respiració dels éssers vius.

Font: http://www.educa.madrid.org

Aquest procés, breument descrit, és la fotosíntesi de vital importància en la biosfera ja

que com hem comentat abans desprèn O2 i proporciona matèria i energia als éssers

vius heteròtrofs.

Font: http://www.educa.madrid.org

Page 25: tdr complet

Reaccions de Precipitació

29

9. Aplicacions de les reaccions de precipitació Les reaccions de precipitació tenen una importància notable en la química analítica, en

l’industria, ja que s’utilitzen per fabricar moltes substàncies, com per exemple els

pigments i també s’utilitzen en l’eliminació i tractament de contaminants i sals de les

aigües potables i residuals.

9.1 Aplicacions en química analítica

Les aplicacions més importants són:

• Mètodes separatius, les mostres estan constituïdes per múltiples components

que poden interferir entre si, i que cal separar per precipitació.

• Anàlisis gravimètrics, consisteix en la precipitació del reactius en que estem

interessats amb un gran grau de puresa i aïllant-lo per filtració, per tal de

determinar la quantitat d’aquest reactiu.

• Volumetria de precipitació, aquesta tècnica es basa en la mesura del volum de

solució d’un reactiu específic de una concentració coneguda necessari per la

precipitació total del catió problema dissolt en un volum de mostra

• Síntesi de substàncies.

9.2 Eliminació d’ions en la planta potabilitzadora de Blanes

L’aigua captada a Blanes té un excés de ferro i de manganès, motiu pel qual es fa una

oxidació amb hipoclorit sòdic.

A grans trets el sistema de tractament consisteix en les fases següents:

• Aireació i oxidació: l’aigua explotada pels pous municipals es condueix fins a la

cambra d’aireació de 62,5 m3 de capacitat, on s’oxigena. L’aireació es duu a

terme amb un Actirotor de 7,5 CV a 1.500 r.p.m. En aquesta mateixa cambra

d’aireació és on té lloc posteriorment l’oxidació del ferro i el manganès.

• Floculació: l’aigua es condueix fins a la cuba de mescla de 13,75 m3 de

capacitat amb un agitador que treballa a 120 r.p.m. És en aquesta fase on

s’elimina el ferro i el manganès per l’addició de permanganat potàssic

(floculant). L’efecte del flòcul permet la precipitació i la decantació del residu.

3Mn2++2MnO4-+2H2O↔5MnO2↓+4H+

3Fe2++MnO4-+7H2O↔MnO2↓ 3Fe(OH)3↓+5H+

• Filtració: es realitza una primera filtració amb els filtres de sorra i antracita; i

posteriorment una segona filtració amb carbó actiu per tal d’eliminar aquells

subproductes que modifiquen les característiques organolèptiques de l’aigua

Page 26: tdr complet

Reaccions de Precipitació

30

(gustos i olors) i d’altres, com els trihalometans que es formen per la reacció

química dels compostos orgànics que hi ha en l’aigua sense tractar i el clor.

En els darrers anys s’han detectat subproductes com els dioxans i dioxilants

com a conseqüència de possibles abocaments a la Tordera. La seva possible

presència es controla periòdicament (5 cops l’any mitjançant les anàlisis de

tipus complet) a la xarxa d’abastament a través d’analítiques.

Font: Joan Mora

Font: Joan Mora

Page 27: tdr complet

Reaccions de Precipitació

31

Font: Joan Mora

Page 28: tdr complet

Reaccions de Precipitació

32

10. Practiques

PRÀCTICA 1. SALS DE PLATA

Objectius

• Preparar una solució de AgNO3 0,1M.

• Estudiar les sals de plata que precipiten al reaccionar el nitrat de plata,

AgNO3(aq), amb diferents sals en dissolució.

Material

• Matràs aforat 100ml

• Vas de precipitats 50ml

• Balança electrònica

• Espàtula

• Vareta

• Gradeta

• 7 tubs d’assaig

• Pipeta de 5ml graduada

• Pera de goma

• Comptagotes

Reactius

• AgNO3(s)

• H2O destil·lada

• NaBr(aq) 0,1M

• Na2S(aq) 0,1M

• KI(aq) 0,1M

• NaCl(aq) 0,1M

• Na2SO4(aq) 0,1M

• KOH(aq) 0,1M

• K2CrO4(aq) 0,1M

Page 29: tdr complet

Reaccions de Precipitació

33

Informació

Els compostos de plata (I) solubles en aigua: el nitrat, el fluorur i el clorat són blancs; la

majoria dels compostos de plata (I) insolubles en aigua solen tenir colors forts. El color

negre que prenen els objectes de plata en el medi ambient es deu a la formació del

sulfur de plata, que té un Kps molt petit (de l’ordre del 10-50).

La majoria de les sals de plata, particularment els halurs, es redueixen a plata

elemental per la acció de la llum. Abans d’arribar al color negre passen per una fase

transitòria de color violeta. Així doncs, el iodur de plata i el bromur de plata són sals

que s’utilitzen en l’emulsió de paper fotogràfic. Quan la llum incideix sobre el compost

aquest es dissocia en catió plata i bromur i el catió es redueix per formar la plata

metàl·lica, d’aquesta manera les zones il·luminades del paper del paper fotogràfic

després d’un procés químic de revelat es contrasten dels fons tornant-se fosques o

negres.

Ag+ + hν → Ago

El iodur de plata es molt insoluble en aigua i té una estructura cristal·lina semblant a la

del gel, que permet formar núvols per provocar la pluja artificial.

El clorur de plata també es fa servir en la fotografia però té altres usos tals com:

• Antídot de la intoxicació per mercuri

• Per crear vidres de colors tals com grocs o marrons

• Desinfectant

Procediment

1. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml d’una solució de

AgNO3 0’1M.

gmol

gxmolsAgNO

molsn

l

nM

v

nM

69,11

87,16901,0

01,0

1,01,0

3 =

=

=

=

1. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es

mesuren els 1,69 g de AgNO3.

2. A continuació, es dissol el AgNO3 amb una mica d’aigua destil·lada, es posa en

un matràs aforat de 100ml i s’enrasa amb aigua destil·lada.

3. Seguidament s’agafen 7 tubs d’assaig i es posen 5ml de solució de, AgNO3

ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.

Page 30: tdr complet

Reaccions de Precipitació

34

4. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes les

solucions de les sals següents: NaBr, Na2S, KI, NaCl, Na2S2O3, KOH i K2CrO4.

Resultats

Sal afegida Compost obtingut Color precipitat

NaBr AgBr(s) Blanc grisós

Na2S Ag2S(s) Negre

KI AgI(s) Groc clar

HCl AgCl(s) Blanc

K2CrO4 Ag2CrO4(s) Vermell fosc

KOH Ag2O(s) Marró claret

Na2S2O3 Ag2S2O3(s) / Ag2S(s) Groc taronja i finalment negre

Reaccions

1. AgNO3(aq)+NaBr(aq) ↔AgBr↓+NaNO3(aq)

2. 2AgNO3(aq)+Na2S(aq) ↔Ag2S↓+2NaNO3(aq)

3. AgNO3(aq)+KI(aq) ↔ AgI↓+KNO3(aq)

4. AgNO3(aq)+HCl (aq) ↔AgCl↓+HNO3(aq)

5. 2AgNO3(aq)+K2CrO4(aq) ↔Ag2CrO4↓+2KNO3(aq)

6. 2AgNO3(aq)+2KOH (aq) ↔ Ag2O↓+ H2O + 2KNO3(aq)

Quan s’afegeixen hidròxids forts a la solució de nitrat de plata, no es forma

l’hidròxid de plata com podríem esperar, si no que es forma espontàniament l’òxid

de plata, Ag2O, compost termodinàmicament més estable.

7. 2AgNO3(aq)+Na2S2O3(aq) ↔Ag2S2O3↓+2NaNO3(aq)

Ag2S2O3(s) + H2O (aq)↔ Ag2S↓ + H2SO4 (aq)

El Ag2S2O3 (s), sòlid taronja, és un compost inestable que es descompon ràpidament

per donar el Ag2S (s), sòlid de color negre.

Page 31: tdr complet

Reaccions de Precipitació

35

Obtenció del precipitat de cromat de plata (vermell) i de l’òxid de plata (marró). Font: Pròpia

PRÀCTICA 2. COMPORTAMENT DE LES SALS DE

PLATA DAVANT L’ADDICIÓ DE NH 3

Objectiu

• Observar si les sals de plata obtingudes a la pràctica anterior es dissolen o no

quan s’afegeix NH3(aq), per formació o no del complex [Ag(NH3)2]+ .

Material

• Gradeta

• 6 tubs d’assaig

• Comptagotes

Reactius

• AgI(s)

• AgBr(s)

• AgCl(s)

• Ag2S(s)

• Ag2CrO4(s)

• Ag2O(s)

• NH3(aq) 0,1M

Page 32: tdr complet

Reaccions de Precipitació

36

Informació

El catió plata forma fàcilment complexes; són molt estables els que es formen amb el

cianur, l’amoníac i el tiosulfat. Quan s’afegeix NH3(aq) al catió plata es forma el complex

ió diamminaplata (I), [Ag(NH3)2]+, complex molt estable.

Ag+(aq) + 2NH3(aq) ↔ [Ag(NH3)2]

+(aq) K= 1,7 x107 a 25º C

Les sals de plata que tenen Kps molt petits, és a dir, que són molt insolubles no

donaran el complex, mentre que les sals que tenen Kps una mica més grans, formaran

el complex amb l’amoníac i les sals es dissoldran.

Quan el complex aquós de diamminaplata (I) està en forma de nitrat es coneix com a

reactiu de Tollens. Aquest reactiu és un agent oxidant, que es redueix a plata

metàl·lica i forma un "mirall de plata". Aquests es utilitzat per a verificar la presència

d’aldehids, que són oxidats a àcids carboxílics.

Procediment

1. S’aboca a cada tub d’assaig on trobem les diferents sals de plata, unes gotes

de la solució NH3(aq) amb el comptagotes i s’observa si les sals de plata es

dissolen o no.

Resultats

Sal de plata Kps (sal de plata) Resultat Compost obtingut

+ NH3(aq)

Color

AgI 1,5·10-15 - Groc clar

AgBr 3,3·10-13 - Blanc grisós

AgCl 1,8·10-10 + [Ag(NH3)2] + Incolor

Ag2S 1,0·10-49 - Negre

Ag2CrO4 9·10-12 + [Ag(NH3)2] + Groc

Ag2O 2·10-8 + [Ag(NH3)2] + Incolor

+ es dissolt

- no es dissolt

Page 33: tdr complet

Reaccions de Precipitació

37

Resultats

1. AgI(s)+ NH3(aq) → No reacciona; el Kps del AgI és molt petit, la sal és molt

insoluble i consta molt de dissoldre. No s’arriba a formar el complex amb

l’amoníac.

2. AgBr(s)+ NH3(aq) → No reacciona; el Kps del AgBr és molt petit, la sal és molt

insoluble i consta molt de dissoldre. No s’arriba a formar el complex amb

l’amoníac.

3. AgCl(s)+ 2NH3(aq) →[Ag(NH3)2]+

(aq)+Cl-(aq)

4. Ag2S(s)+ NH3(aq) → No reacciona; el Kps del Ag2S és molt i molt petit, la sal és

molt insoluble i consta molt de dissoldre. No s’arriba a formar el complex amb

l’amoníac.

5. Ag2CrO4(s)+2 NH3(aq) →[Ag(NH3)2]+

(aq)+ CrO42-

(aq)

6. Ag2O (s)+ 4NH3(aq) + H2O →2[Ag(NH3)2]+

(aq) + 2 OH-(aq)

Page 34: tdr complet

Reaccions de Precipitació

38

PRÀCTICA 3. SALS DE PLOM (II)

Objectius

• Preparar una solució de Pb(NO3)2 0,1M.

• Estudiar les sals de plom (II) que precipiten al reaccionar el nitrat de plom (II),

Pb(NO3)2(aq),, amb diferents sals en dissolució.

Material

• Matràs aforat 100ml

• Vas de precipitats 50ml

• Balança electrònica

• Espàtula

• Vareta

• Gradeta

• 8 tubs d’assaig

• Pipeta de 5ml graduada

• Pera de goma

• Comptagotes

Reactius

• Pb(NO3)2 (s)

• H2O destil·lada

• NaBr(aq) 0,1M

• Na2S(aq) 0,1M

• KI(aq) 0,1M

• NaCl (aq) 0,1M

• Na2SO4(aq) 0,1M

• KOH(aq) 0,1M

• K2CrO4(aq) 0,1M

• Na2CO3(aq) 0’1M

Informació

Page 35: tdr complet

Reaccions de Precipitació

39

Les sals de plom són generalment blanques i només el nitrat, l’acetat i el perclorat són

solubles en aigua. Totes tenen una toxicitat molt forta. El nitrat de plom (II) s’utilitza

principalment com a base per a sintetitzar colorants, també s’utilitza com a detonant en

pirotècnia, com a estabilitzador tèrmic en el nylon i els polièsters i com recobriment de

las pel·lícules fototermogràfiques. Altres sals de plom (II) s’utilitzen com estabilitzadors

contra el calor i la llum, per a la fabricació de vidre i ceràmica, com detonadors i com

insecticides.

Procediment

2. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml una solució Pb(NO3)2

0,1 M.

gmol

gmolsPb

molsn

l

nM

v

nM

31'31

2,331NO3)2(01,0

01,0

1,01,0

==

=

=

=

3. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es

mesuren els 3,31g de Pb(NO3)2.

4. A continuació, es dissol Pb(NO3)2 amb una mica d’aigua destil·lada, es posa en

un matràs aforat de 100ml i s’enrasa amb aigua destil·lada.

5. Seguidament s’agafen 8 tubs d’assaig i es posen 5ml de solució de Pb(NO3)2,

ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.

6. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes les

solucions de les sals següents: NaBr, Na2S, KI, NaCl, Na2SO4, KOH, K2CrO4 i

Na2CO3.

Page 36: tdr complet

Reaccions de Precipitació

40

Resultats

Sal afegida Compost obtingut Color del precipitat

NaBr PbBr2(s) blanc

Na2S PbS(s) negre

KI PbI2(s) groc canari

NaCl PbCl2(s) blanc

Na2SO4 PbSO4(s) blanc

KOH Pb(OH)2(s) blanc

K2CrO4 PbCrO4(s) groc

Na2CO3 PbCO3(s) blanc

Reaccions

1. Pb(NO3)2 (aq)+ 2NaBr(aq) ↔ PbBr2↓+2NaNO3 (aq)

2. Pb(NO3)2 (aq)+ Na2S (aq) ↔ PbS↓+ 2NaNO3 (aq)

3. Pb(NO3)2 (aq)+ 2KI(aq) ↔ PbI2↓+ 2KNO3 (aq)

4. Pb(NO3)2 (aq)+ 2NaCl(aq) ↔ PbCl2↓+2NaNO3 (aq)

5. Pb(NO3)2 (aq)+Na2SO4 (aq) ↔ PbSO4↓+ 2NaNO3 (aq)

6. Pb(NO3)2 (aq)+2KOH(aq) ↔ Pb(OH)2↓+ 2KNO3(aq)

7. Pb(NO3)2 (aq)+ K2CrO4(aq) ↔ PbCrO4↓+ 2KNO3 (aq)

8. Pb(NO3)2 (aq)+ Na2CO3 (aq) ↔ PbCO3↓+ 2NaNO3 (aq)

Obtenció del precipitat del PbI2

Font: Pròpia

Page 37: tdr complet

Reaccions de Precipitació

41

PRÀCTICA 4. OBTENCIÓ DE LA PLUJA D’OR I DE

CRISTALLS DE CLORUR DE PLOM (II)

Objectius

• Obtenir l’anomenada “pluja d’or” a partir del precipitat de iodur de plom (II)

obtingut a la pràctica anterior.

• Obtenir els cristalls de clorur de plom (II) a partir del precipitat obtingut a la

pràctica anterior.

Material

• Placa calefactora

• Vas de precipitats 500 ml

• Pinces de fusta

• Gradeta

• Tubs d’assaig

Reactius

• PbCl2(s)

• PbI2(s)

• H2O

Procediment

1. Primer s’escalfa un vas de precipitats amb aigua en la placa calefactora.

2. Seguidament s’agafen els tubs d’assaig que contenen els precipitats de iodur

de plom(II) i de clorur de plom (II) obtinguts a la pràctica anterior i es fiquen en

el vas de precipitats amb aigua calenta per tal de dissoldre els precipitats.

3. Un cop es dissolen els precipitats, es deixen refredar les solucions i s’observa

el resultat.

Resultats

1. En el cas del iodur de plom (II) s’observa la formació del precipitat en forma

d’escates daurades brillants (conegudes com a “pluja d’or”).

Page 38: tdr complet

Reaccions de Precipitació

42

2. En el cas del clorur de plom (II) s’observa la formació d’uns cristalls blancs en

forma d’agulles brillants.

Obtenció de la pluja d’or i dels cristalls del clorur de plom(II)

Font: Pròpia

Page 39: tdr complet

Reaccions de Precipitació

43

PRÀCTICA 5. SALS DE COURE (II)

Objectius

• Preparar una solució de Cu(NO3)2 0,1M.

• Estudiar les sals de coure (II) que precipiten al reaccionar el nitrat de coure (II),

Cu(NO3)2(aq), amb diferents sals en dissolució.

Material

• Matràs aforat 100ml

• Vas de precipitats 50ml

• Balança electrònica

• Espàtula

• Vareta

• Gradeta

• 5 tubs d’assaig

• Pipeta de 5ml graduada

• Pera de goma

• Comptagotes

Reactius

• Cu(NO3)2 (s)

• H2O destil·lada

• KOH(aq) 0,1M

• Na2S(aq) 0,1M

• NaBr(aq) 0,1M

• NaCl(aq) 01M

• KI(aq) 0,1M

Informació

Les sals solubles en aigua de Cu(II) més comunes són el sulfat, el clorur, el nitrat i

l’acetat; tenen color blau verdós quan estan hidratades i són grogues o blanques en

estat anhidre. Els compostos de Cu(II) més insolubles són el sulfur, l’hidròxid, l’òxid i

diversos carbonats.

Page 40: tdr complet

Reaccions de Precipitació

44

Els compostos de Cu(II) tenen un gran interès biològic. Sembla que petites traces de

coure actuen catalíticament en la formació dels pigments de la clorofil·la i

l’hemoglobina. Aquests compostos també són fortament tòxics per a certs bacteris,

fongs, algues, etc. i per això es troben en la composició d’alguns productes

bactericides, fungicides i algicides.

El compost de Cu(II) amb major importància industrial és el sulfat de coure (II), aquest

compost s’utilitza com adob i pesticida en l’agricultura, com algicida en la depuració

d’aigües, com a conservant de la fusta, com a pigment i colorant ceràmic, etc. Un altre

compost important és el carbonat de coure (II) que s’ha fet servir com a pigment en

pintures i ceràmiques, com a algicida i fungicida. Molts arquitectes utilitzen el coure per

a fer cobertes i teulades per l’aspecte verdós que presenten al ser atacat pels gasos

atmosfèrics i convertir-se en carbonat de coure (II), compost verdós.

2 Cu (s) + H2O (g) + CO2 (g) + O2 (g) → Cu(OH)2 (s) + CuCO3(s)

Procediment

1. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml d’una solució de

Cu(NO3)2 0,1M.

gmol

gmolCu

moln

l

nM

v

nM

87,11

56,187 xNO3)2(01,0

01,0

1,01,0

=

=

=

=

2. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es

mesuren els 1,87 g de Cu(NO3)2 .

3. A continuació, es dissol el Cu(NO3)2 amb una mica d’aigua destil·lada, es

posa en un matràs aforat de 100ml i s’arrasa amb aigua destil·lada.

4. Seguidament s’agafen 5 tubs d’assaig i es posen 5ml de solució de

Cu(NO3)2 ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.

5. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes

les solucions de sals: KOH, Na2S, NaBr, NaCl i KI

Page 41: tdr complet

Reaccions de Precipitació

45

Resultats

Sal afegida Compost obtingut Color del precipitat

KOH Cu(OH)2 (s) blau

Na2S CuS (s) negre

NaBr CuBr2 (aq) Blau

NaCl CuCl2 (aq) blau

KI CuI (s) groc

Reaccions

1. CuNO3(aq)+2KOH(aq) ↔ 2Cu(OH)2↓+2NaNO3(aq)

2. CuNO3(aq)+Na2S (aq) ↔ CuS ↓ + 2KNO3(aq)

3. CuNO3(aq)+2NaBr(aq) ↔ CuBr2(aq) +2NaNO3(aq)

4. CuNO3(aq)+2NaCl (aq) ↔ CuCl2(aq) + 2KNO3(aq)

5. 2CuNO3(aq)+4KI(aq) ↔ 2 CuI↓+ I2↓ + 2NaNO3(aq)

Quan s’afegeix una solució de KI, no s’origina el CuI2, com caldria esperar. Aquest es

descompon espontàniament i s’origina un precipitat de iodur cuprós, de color blanc, al

mateix temps que s’obté iode lliure. Aquest iode que retingut pel precipitat, que

adquireix un color que va del rosa al groc vermellós.

Page 42: tdr complet

Reaccions de Precipitació

46

PRÀCTICA 6. SALS DE COBALT (II)

Objectius

• Preparar una solució de CoCl2 0,1M.

• Estudiar les sals de cobalt (II) que precipiten al reaccionar el clorur de cobalt

(II), CoCl2(aq), amb diferents sals en dissolució.

Material

• Matràs aforat 100ml

• Vas de precipitats 50ml

• Balança electrònica

• Espàtula

• Vareta

• Gradeta

• 3 tubs d’assaig

• Pipeta de 5ml graduada

• Pera de goma

• Comptagotes

Reactius

• CoCl2 (s)

• H2O destil·lada

• Na2S(aq) 0,1M

• KOH(aq) 0,1M

• Na2CO3(aq) 0,1M

Informació

La major part dels compostos solubles de cobalt (II) són de color rosa, per exemple el

nitrat, el sulfat, clorat, etc. En canvi, els halurs absorbeixen la llum en longituds d’ona

majors i tenen colors diferents, el clorur és blau, el bromur, verd i el iodur, negre. Les

sals de cobalt (II) hidratades són roses i es tornen blau si perden molècules d’aigua o

es deshidraten totalment, i per això, s'utilitzen com indicadors d’humitat (en

higròmetres). Per exemple, el paper de clorur de cobalt es fa servir per mesurar la

Page 43: tdr complet

Reaccions de Precipitació

47

humitat, si canvia de blau a rosa vol dir que hi ha presència d’aigua o vapor d’aigua i

significa que hi ha humitat en l’aire.

Entre els compostos de Co(II) més insolubles es troben el carbonat, l’hidròxid, el sulfur

el fosfat i l’òxid.

Les sals de cobalt s’utilitzen també com a pigments en la fabricació d’esmalts,

ceràmiques i vidres, per a la preparació de banys per galvanoplàsties, per assecants

en la industria de pintures, etc.

Procediment

1. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml d’una solució de

CoCl2 0’1M.

gmol

gxmolsCoCl

molsn

l

nM

v

nM

29,11

9,12901,0

01,0

1,01,0

2 =

=

=

=

2. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es

mesuren els 1,29 g de CoCl2.

3. A continuació, es dissol el CoCl2 amb una mica d’aigua destil·lada, es posa

en un matràs aforat de 100ml i s’enrasa amb aigua destil·lada.

4. Seguidament s’agafen 5 tubs d’assaig i es posen 5ml CoCl2 de solució de

ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.

5. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes

les solucions de sals: Na2S, KOH i Na2CO3

Resultats

Sal afegida Compost obtingut Color del precipitat

Na2S CoS(s) negre

KOH Co(OH)2(s) blau

Na2CO3 CoCO3(s) rosa

Page 44: tdr complet

Reaccions de Precipitació

48

Reaccions

1. CoCl2(aq)+ Na2S(aq) ↔ CoS↓+2NaCl(aq)

2. CoCl2(aq)+2KOH (aq) ↔ Co(OH)2↓+ 2KCl(aq)

3. CoCl2(aq)+ Na2CO3(aq) ↔ CoCO3↓+2NaCl (aq)

Obtenció del precipitat del Co(OH)2

Font: Pròpia

Page 45: tdr complet

Reaccions de Precipitació

49

PRÀCTICA 7. SALS DE CADMI

Objectius

• Preparar una solució de CdCl2 0,1M.

• Estudiar les sals de cadmi que precipiten al reaccionar el clorur de cadmi,

CdCl2(aq), amb diferents sals en dissolució.

Material

• Matràs aforat 100ml

• Vas de precipitats 50ml

• Balança electrònica

• Espàtula

• Vareta

• Gradeta

• 3 tubs d’assaig

• Pipeta de 5ml graduada

• Pera de goma

• Comptagotes

Reactius

• CdCl2(s)

• H2O destil·lada

• Na2S(aq) 0,1M

• KOH(aq) 0,1M

• Na2CO3(aq) 0,1M

Informació

Gairebé tots els compostos de cadmi són incolors o blancs. Les sals solubles en aigua

més comunes són els halurs, el nitrat i el sulfat. Els compostos més insolubles en

l’aigua són l’òxid, el sulfur, el hidròxid i el carbonat.

Les sals de cadmi s'utilitzen principalment en fotografia i en la fabricació de focs

artificials, pintures fluorescents, bateries recarregables, aliatges, vidres i porcellana. El

sulfur de cadmi es utilitzat en un tipus de cèl·lules fotovoltaiques. El sulfat de cadmi

Page 46: tdr complet

Reaccions de Precipitació

50

s’utilitza en medicina com astringent. El sulfur (CdS) y seleniür (CdSe) s’utilitzen com a

pigments. El cadmi i les solucions dels seus components són altament tòxics, amb

efectes acumulatius similars als d’enverinament per mercuri.

Procediment

1. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml d’una solució de

CdCl2 0,1M.

gmol

gxmolsCdCl

moln

l

nM

v

nM

83,11

4,18301,0

01,0

1,01,0

2 =

=

=

=

2. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es

mesuren els 1,83 g de CdCl2 .

3. A continuació, es dissol el CdCl2 amb una mica d’aigua destil·lada, es posa

en un matràs aforat de 100ml i s’arrasa amb aigua destil·lada.

4. Seguidament s’agafen 3 tubs d’assaig i es posen 5ml de solució de CdCl2

ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.

5. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes

les solucions de sals: Na2S, KOH i Na2CO3

Resultats

Sal afegida Compost obtingut Color del precipitat

Na2S CdS Groc pàl·lid

KOH Cd(OH)2 blanc

Na2CO3 CdCO3 blanc

Reaccions

1. CdCl2 (aq)+Na2S(aq) ↔ CdS↓+2NaCl(aq)

2. CdCl2(aq)+2KOH (aq) ↔ Cd(OH)2↓+ 2KCl(aq)

3. CdCl2(aq)+Na2CO3(aq) ↔ Cd2CO3↓+2NaCl(aq)

Page 47: tdr complet

Reaccions de Precipitació

51

Obtenció del precipitat del Cd(OH)2

Font: Pròpia

Page 48: tdr complet

Reaccions de Precipitació

52

PRÀCTICA 8. SALS DE NÍQUEL (II)

Objectius

• Preparar una solució de NiCl2 0,1M.

• Estudiar les sals de níquel (II) que precipiten al reaccionar el clorur de níquel

(II), NiCl2(aq), amb diferents sals en dissolució.

Material

• Matràs aforat 100ml

• Vas de precipitats 50ml

• Balança electrònica

• Espàtula

• Vareta

• Gradeta

• 3 tubs d’assaig

• Pipeta de 5ml graduada

• Pera de goma

• Comptagotes

Reactius

• NiCl2(s)

• H2O destil·lada

• Na2S(aq) 0,1M

• Na2CO3 (aq) 0,1M

• KOH(aq) 0,1M

Informació

Les sals de níquel (II) són de color verd quan es troben hidratades i de color groc si

són anhidres. La major part de les sals de níquel (II) són solubles en aigua. Els

compostos més insolubles són el sulfur, el carbonat i l’hidròxid.

Les sals de níquel, principalment el sulfat, s’utilitzen per a la preparació de banys per

niquelats (recobriment d’altres metalls amb níquel, ja que aquest metall no s’oxida a

l’aire humit). L’òxid s’utilitza en la fabricació d’esmalts i vidres de colors, el carbonat en

ceràmica, el fosfat, com a pigment per a pintures a l’oli, etc.

Page 49: tdr complet

Reaccions de Precipitació

53

Procediment

1. Primer es fan els càlculs pertinents per preparar 100 ml d’una solució de

NiCl2 0’1M.

gmol

gxmolsNiCl

molsn

l

nM

v

nM

29,11

7,12901,0

01,0

1,01,0

2 =

=

=

=

2. Després es col·loca un vas de precipitats en la balança digital, es tara i es

mesuren els 1,29 g de NiCl2.

3. A continuació, es dissol el NiCl2 amb una mica d’aigua destil·lada, es posa

en un matràs aforat de 100ml i s’enrasa amb aigua destil·lada.

4. Seguidament s’agafen 5 tubs d’assaig i es posen 5ml NiCl2 de solució de

ajudant-nos de la pera de goma i de la pipeta.

5. Finalment s’afegeixen en els diferents tubs d’assaig amb un comptagotes

les solucions de sals: Na2S, KOH i Na2CO3

Resultats

Sal afegida Compost obtingut Color del precipitat

Na2S NiS (s) negre

KOH Ni(OH)2 (s) verd clar

Na2CO3 NiCO3 (s) verd

Reaccions

1. NiCl2(aq)+Na2S(aq) ↔ 2NiS↓+2NaCl(aq)

2. NiCl2(aq)+2KOH (aq) ↔ Ni(OH)2↓+ 2KCl(aq)

3. NiCl2(aq)+Na2CO3(aq) ↔ NiCO3↓+ 2NaCl(aq)

Page 50: tdr complet

Reaccions de Precipitació

54

Obtenció del precipitat del Ni(OH)2

Font: Pròpia

Page 51: tdr complet

Reaccions de Precipitació

55

PRÀCTICA 9. Jardí Químic

Cristal·lització

Objectiu: Aconseguir la formació de cristalls purs d’uns compostos específics que

s’utilitzaran posteriorment per realitzar la pràctica del jardí químic.

Material

• 10 vasos de precipitats 100 ml

• Bany de sorra

• Balança de precisió 0,01g

• 5 espàtules

• Paper de filtre

• 5 embuts

• Tisores

Productes

o 10g nitrat de níquel (II) hexahidratat

o 10g nitrat de cobalt (II) trihidratat

o 10g clorur de coure (II) hexahidratat

o 10g clorur de magnesi hexahidratat

o 10g clorur d’alumini hexahidratat

o 25ml d’aigua destil·lada

Informació:

La cristal·lització és un procés pel qual es forma un sòlid cristal·lí. Aquest procés

s’utilitza per purificar substàncies sòlides, és un procés on les espècies que

constitueixen la xarxa cristal·lina s’enllacen per formar cristalls. Aquests cristalls

s’obtenen en refredar una dissolució saturada en calent del compost sòlid en un

dissolvent adient. El dissolvent o mescla de dissolvents es seleccionarà d’acord amb la

solubilitat del sòlid i de les impureses Així doncs, s’ha de trobar un dissolvent en què el

compost sòlid que volem cristal·litzar sigui soluble en calent i insoluble en fred.

Procediment:

1. S’agafen els diferents compostos i amb la balança i l’espàtula es mesuren 10 g

de cadascun i es posen en els vasos de precipitats.

Page 52: tdr complet

Reaccions de Precipitació

56

2. S’aboquen a cada vas de precipitats 5 ml d’aigua destil·lada i es posen els 5

vasos de precipitats al bany de sorra a 65ºC.

3. Quan s’ha evaporat part de l’aigua s’agafen 5 vasos de precipitats nous i es

filtren les solucions anteriors, per tal d’eliminar les impureses.

4. Es deixen refredar les solucions filtrades a temperatura ambient per obtenir la

cristal·lització dels diferents compostos. Per aconseguir una cristal·lització més

eficaç, es rasca amb una vareta de vidre el vas de precipitats per dins.

Obtenció dels cristalls

Font:Pròpia

Page 53: tdr complet

Reaccions de Precipitació

57

Objectiu: Aconseguir obtenir el jardí químic a partir dels cristalls purificats en la

pràctica anterior.

Material i productes:

• Vas de precipitats 1l

• 400ml de silicat sòdic comercial

• 200ml d’aigua destil·lada

• Cristalls:

o Nitrat de níquel (II) hexahidratat

o Nitrat de cobalt (II) trihidratrat

o Clorur de coure (II) hexahidratat

o Clorur de magnesi hexahidratat

o Clorur de ferro (III)

o clorur d’alumini hexahidratat

Informació:

El jardí químic és un petit “bosc” de branques o figures verticals formades per la

precipitació de sals insolubles. Amb el silicat de sodi, també conegut com a “vidre

soluble”, i amb sals de colors solubles en aigua (per exemple: clorur de ferro (II), clorur

de magnesi, clorur de coure (II),...) es poden generar formes o figures arborescents de

diferents colors. Aquestes estan constituïdes per petits cristalls superposats de silicat

dels diferents cations metàl·lics. Les branques que es formen, són causa de que la

majoria dels silicats dels metalls de transició són insolubles en aigua.

Procediment:

1. S’agafa el vas de precipitats i s’aboquen 400ml de silicat sòdic i 200ml d’aigua

destil·lada.

2. Es llencen els cristalls dels diferents compostos al vas de precipitats amb

l’ajuda d’una espàtula.

3. S’esperen uns minuts, i s’observen les formes que van creant els cristalls.

Page 54: tdr complet

Reaccions de Precipitació

58

Reaccions i explicació científica

Les sals utilitzades a la pràctica són solubles en aigua, per tant, a l’entrar en contacte

amb l’aigua, els ions de les sals es dissocien i els cations metàl·lics reaccionen amb

l’ió silicat que es troba en dissolució, formant els compostos insolubles.

Reaccions

1. Na2SiO3(s)↔2Ni+(aq)+ SiO32-

(aq)

2. Ni(NO3)2(s)↔Ni2+(aq)+2NO3

-(aq)

3. Co(NO3)2(s)↔Co2+(aq)+2NO3

-(aq)

4. CuCl2(s)↔Cu2+(aq)+2Cl-(aq)

5. MgCl2(s)↔Mg2+(aq)+2Cl-(aq)

6. FeCl3(s)↔Fe3+(aq)+3Cl-(aq)

7. AlCl3(s)↔Al3+(aq)+3Cl-(aq)

8. Ni2+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Ni(SiO3)(s)

9. Co2+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Co(SiO3)(s)

10. Cu2+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Cu(SiO3)(s)

11. Mg2+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Mg(SiO3)(s)

12. Fe3+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Fe2(SiO3)3(s)

13. Al3+(aq)+SiO3

2-(aq)↔Al3(SiO3)3(s)

Una possible explicació al fenomen de formació d’aquestes estructures o figures

arborescents està basada especialment en dos conceptes: l’osmosi i la diferència de

densitat. Aquests compostos insolubles formen una membrana porosa i relativament

permeable a l’aigua de la solució de silicat. Pel procés d’osmosi, l’aigua de la solució

de silicat entra per aquesta membrana semipermeable, augmentant el volum del

precipitat i aquest fet causa la ruptura de la membrana; el catió metàl·lic i l’ió silicat

entren un altre cop en contacte i formen una nova membrana i així successivament. La

flotabilitat i el fet de que el precipitat creixi cap a la superfície formant branques, es pot

explicar perquè la densitat de dins del precipitat és menor que la densitat de la solució

de silicat i el precipitat creixerà cap a la superfície tot formant aquest tipus de

branques.

Page 55: tdr complet

Reaccions de Precipitació

59

Formació del Jardí químic

Font: Pròpia

Page 56: tdr complet

Reaccions de Precipitació

60

Pràctica 10. MIRALL DE PLATA

Objectiu: Formar un mirall de plata mitjançant la reacció entre el reactiu de Tollens i la

glucosa.

Material:

• Vasos de precipitats 20ml

• Comptagotes

• Proveta 5ml

• Proveta 10ml

• Bany d’oli

• Placa calefactora

• Termòmetre termostàtica

• Espàtula

• Nou

• Suport

• 2 pinces

• 1 tub d’assaig

• Balança de precisió 0,001g

Productes:

• Mescla cròmica (dicromat de sodi, aigua i àcid sulfúric concentrat)

• Solució de Nitrat de plata 0,2 M

• Solució NaOH 2M

• 20ml NH3

• Glucosa

• Aigua destil·lada

Informació:

Els miralls com a estris de tocador i objecte manual foren molt emprats en les

civilitzacions egípcia, grega, etrusca i romana. S'elaboraven sempre amb metalls

brillants, generalment coure, plata o bronze obtinguts a partir de polir la seva base.

Tenien forma de placa rodona o ovalada, ornada ordinàriament amb gravats o relleus

mitològics al revers. D'aquests miralls es conserven encara molts exemplars en alguns

museus arqueològics. Els miralls moderns consisteixen d'una prima capa de plata o

Page 57: tdr complet

Reaccions de Precipitació

61

alumini dipositada sobre una planxa de vidre, la qual protegeix el metall i fa que el

mirall sigui més durador. En aquesta pràctica obtindrem un mirall de plata a partir de la

reacció entre el reactiu de Tollens i la glucosa.

El reactiu de Tollens és un complex aquos de diamin-plata, presentat habitualment

com a nitrat [Ag(NH3)2]NO3(aq). El complex diamin-plata és un agent oxidant, que es

reduiex a plata metàl·lica i forma un "mirall de plata". Aquest reactiu es utilitzat per

verificar la presència d’aldehids, que són oxidats a àcids carboxílics. La glucosa lineal

conté un grup aldehid, en el carboni 1 i per tant pot reaccionar amb el reactiu de

Tollens i donar lloc a la formació del mirall de plata.

Procediment:

1. Primerament és fa la mescla cròmica, s’agafa un vas de precipitats i es posen

0,5g de Na2Cr4O7 i es barregen amb 0,5ml H2O, a continuació amb molt de

compte s’agafen 10ml H2SO4 amb el comptagotes i les van deixant caure

lentament i amb molta cura, ja que es produeix un reacció molt exotèrmica

entre l’aigua i l’àcid sulfúric.

2. A continuació s’aboca la mescla cròmica al tub d’assaig, per tal de netejar-lo de

qualsevol tipus d’impuresa.

3. Seguidament es preparen les dissolucions de nitrat de plata 0,02 M i d’hidròxid

de sodi 2M.

4. Després s’aboca la solució d’hidròxid de sodi a la solució de nitrat de plata que

s’ha abocat en el tub d’assaig, fins no obtenir més precipitat d’òxid de plata.

5. A continuació es fa la redissolució del precipitat obtingut amb 20ml de NH4, per

tal d’obtenir el reactiu de Tollens, [Ag(NH3)2]NO3 (aq).

6. Després s’aboca una punta d’espàtula de glucosa i s’agita.

7. Finalment es posa a escalfar a 65ºC al bany d’oli i es deixa reposar fins que es

forma el precipitat de plata metàl·lica a les parets del tub d’assaig, formant el

mirall de plata.

Càlculs:

- Preparació de la solució de nitrat de plata 0,2M:

33

3

3

3

3

3

1,0101,01

87'169006,0

006,0

10·32,0

gAgNOgAgNOmolAgNO

gAgNOmolsdeAgNO

molsdeAgNOn

l

nM

≈=

=

= −

Page 58: tdr complet

Reaccions de Precipitació

62

- Preparació de la solució d’ hidròxid de sodi 2M:

gNaOHgNaOHmol

gmols

molsdeNaOHn

l

nM

8,97999,01

997,3902,0

02'0

01,02

≈=

=

=

Reaccions químiques:

Per obtenir el reactiu de Tollens primer s’afegeix a una solució de nitrat de plata una

certa quantitat d’hidròxid sodi i es forma un precipitat de color marro d’òxid de plata:

2Ag++2OH-→Ag2O+ H2O

Seguidament s’afegeix una solució d’amoníac al òxid de plata fins que es dissolgui

totalment el precipitat i s’obté el reactiu de Tollens:

Ag2O+NH3→[Ag(NH3)2]+

Finalment s’afegeix glucosa que reacciona amb el reactiu de Tollens reduint la plata i

obtenim el mirall.

Font: http://labquimica.wordpress.com/2007/08/18/30/

Formació del mirall de plata Font:Pròpia

Page 59: tdr complet

Reaccions de Precipitació

63

Conclusions

• Les reaccions químiques són canvis en la naturalesa de la substància, es

representen en forma d’equació química i depenen de factors externs tals com

la temperatura o la llum entre d’altres.

• Les reaccions de precipitació són un tipus de reaccions químiques que es

caracteritzen per la formació d’un producte insoluble anomenat precipitat. Les

reaccions de precipitació són equilibris químics que estan desplaçats cap a la

formació d’un precipitat, aquest es forma quan el valor de la Kps és molt petit.

• La solubilitat d’una substància és la quantitat de solut que es pot afegir en una

solució amb un dissolvent determinat. La solubilitat pot variar amb el canvi de

temperatura, amb el moment dipolar, la constant dielèctrica, la grandària dels

ions o la densitat.

• Les substàncies poden ser solubles si es dissolen en gran quantitat en un

dissolvent determinant o, insolubles si no es dissolen en un dissolvent

determinat. Tot i que en sentit estricte no existeix cap substància completament

insoluble perquè sempre es dissol, encara que sigui una petita part.

• Comparant el producte de solubilitat (Kps), una constant que depèn de cada

reacció i de la temperatura, i el producte iònic (Q), es pot predir si es formarà el

precipitat o no.

• La dissolució d’un precipitat pot ser donada per un canvi en la temperatura, per

addició de més dissolvent, per la formació d’un àcid feble o una base feble, per

formació d’un complex, i per formació del reaccions redox.

• Les reaccions de precipitació encara que no són gaires comuns en la vida

quotidiana, s’utilitzen molt en el camp de la química analítica i de la biologia.

• L’aigua de Blanes porta en dissolució manganès. Aquest fet pot provocar

problemes seriosos perquè precipita en les canonades, cisternes, rentadores

entre altres. També taca la roba i la vaixella, amb un color marró. En la

potabilitzadora per tal de minimitzar aquest problema es fa un tractament amb

permanganat de potassi que elimina el manganès de l’aigua amb una reacció

de precipitació.

• Gràcies aquest treball he pogut comprovar que el treball de científic requereix

molta observació i perseverança, atès que, la majoria de vegades els resultats

esperats no surten a la primera sinó que s’ha de fer varies repeticions perquè

intervenen moltes variables difícils de controlar.

Page 60: tdr complet

Reaccions de Precipitació

64

12. Bibliografia

• Kennet W. Whitten Kennet D. Gailey Raymond E.Davis Química en general

México Mc GrawHill 1992

• Catherine E Housecroft Alan G. Sharpe, Química Inorganica, España, Pearson

Prenticle Hall, 2006

• DF Shiriver PW.Atkins, Química Inorganica, Barcelona Volumen1 Reverté

2001

• DF Shiriver PW.Atkins ,Química Inorganica, Barcelona Volumen2 Reverté

2000

• F.Burriel F.Lucena S.Arribas J.Hernández, Quimica analitica cualitativa, Madrid

editorial Raraninfo SA 1989

• J.J.Lozano Lucea J.L.Vigata Campo, Fundamentos de química general, Madrid,

Alhambra SA 1989

• A.G.Sharpe Quimica inorgànica, Barcelona, editorial Reverté, 1989

• Mathews, Van Holde, Ahern, Bioquímica, Madrid, Adison Wesley, 2002

• Geoffrey M.Cooper, La célula, Madrid, Marbán, 2002

• N. Baixaderas Sáez, C.Guardia, M.J. Ibar Roy, A.I.Menéndez Hurtado, F.de

Prada P.de Azpeitia, Química 2 Batxillerat Barcelona, Santillana, 2009

• M.D Masjuan, J.M.Dou, J.Pelegrin, 1 Química batxillerat, Barcelona, Casals,

2006

• M.D Masjuan, J.Pelegrin, 2 Química batxillerat, Barcelona, Casals, 2007

Page 61: tdr complet

Reaccions de Precipitació

65

13. Webgrafia

http://www.edu365.cat/batxillerat/recursos_xarxa/quimica.htm

http://www.edu3.cat/Edu3tv/Fitxa?p_id=18227

http://reacciona.cat/

http://www.educasites.net/quimica.htm

http://www.xtec.net/~jpinies/2nbatxillerat/precipit.htm

http://www.iessantvicent.com/departament/fisica/docs/quimica/Unitat_6b_Reaccionsde

Precipitacio.pdf

http://quimica.laguia2000.com/reacciones-quimicas/reacciones-de-precipitacion

http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/qa/Capitulo%208%20-%20Separaciones.pdf

http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Reacciones_quimicas.htm

http://www.aula21.net/cazas/cazasaula21/quimicaza.html

http://www.quimiweb.com.ar/sitio/2009/8.A-REACCIONES_QUIMICAS.pdf

http://www.wikipedia.org/

http://www.fisicanet.com.ar/

http://labquimica.wordpress.com/2007/08/18/30/

http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/qa/Capitulo%208%20-%20Separaciones.pdf