Sintesís y caracterizacion de compuestos inorgánicos

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LABORATORIO N° 3
SINTESÍS Y CARACTERIZACION DE COMPUESTOS INORGÁNICOS
INFORME
Objetivos
Realizar la síntesis del CuSO4.5H2O (S) a partir de cobre metálico, ácido nítrico y posterior reacción con el agregado de ácido sulfúrico; cálculo de rendimiento; caracterización por reacciones químicas y espectroscopía UV –Vis, incorporando conocimientos nuevos a algunos ya adquiridos en otros prácticosy en otras cátedras. Llevar a cabo la Síntesis de Na2S2O3.5H2O.
Introducción
Síntesis de CuSO4.5H2O
El cobre metálico no se “disuelve” en ácidos fuertes, tales como HCl (ac) o H2SO4 (ac) debido a que la reacción no es favorable termodinámicamente (ΔG > 0). Sin embargo el metal es oxidado por el ión nitrato en solución HNO3 (ac), para dar una solución azul que contiene [Cu(H2O)6]2+ (ac)(Cu(s) Cu2+(ac) + 2 e- ) x 3 E° = -0,337 V
(NO3-(ac) + 4 H+ (ac) + 3 e- NO(g) + 2 H2O (l) ) x2 E° = 0,956 V
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3 Cu(s) + 2 NO3-(ac) + 8 H+ (ac) 3 Cu2+(ac) + 2 NO(g) + 4 H2O (l) E° = 0,619 V

Cu(s) Cu2+(ac) + 2 e- E° = -0,337 V
SO42-(ac) + 4 H +(ac) + 2 e- SO2 (g) + 2 H2O (l) E° = 0,170 V--------------------------------------------------------------------------
Cu(s) + SO42-(ac) + 4 H +(ac) Cu2+(ac) + SO2 (g) + 2 H2O (l) E° = -0,116 V
Además si se quisiera realizar con H2SO4 (ac), entregando le la energía suficiente para que la reacción ocurra, seguiría habiendo inconvenientes ya que el tiempo de reacción es muy prolongado, siendo este de varios días, se tendría que realizar a altastemperaturas y todo esto sumado a que tendría un rendimiento muy bajos.
Si a la solución acuosa de Cu(NO3)2 (ac) se le agrega H2SO4 (ac) (en condiciones apropiadas) se obtiene CuSO4.5H2O (S), en forma de cristales, ya que el Cu(NO3)2 en agua es mucho más soluble que el CuSO4.

Compuesto | S. 0°C (g/100ml H2O) | S. 100°C (g/100ml H2O) |
CuSO4.5H2O | 31,6 | 203,3 |
Cu(NO3)2.6H2O | 137,8 |>600 |

El CuSO4.5H2O (S) es muy soluble en agua y poco soluble en acetona, si a una solución acuosa de este compuesto se le agrega acetona la solubilidad de este disminuirá y disminuirá aún más si se reduce la temperatura, tal que el compuesto cristalino puede ser separado por filtración.
Un hidrato es una sustancia que tiene asociada a cada fórmula unidad, cierto número de moléculas de agua. ElCu2+ presenta una configuración octaédrica, y está enlazado a 4 moléculas de agua en forma ecuatorial; en los dos vértices opuestos, esta enlazado con los iones sulfato (tetraédricos); y la quinta molécula de agua está ligada por enlace-hidrogeno a dos oxígenos de los iones sulfato y a un hidrogeno de una de las moléculas de agua de la esfera interna de coordinación.

Síntesis de Na2S2O3.5H2OEl tiosulfato de sodio se obtiene a partir de azufre sobre una disolución de sulfito de sodio y se presenta en forma de cristales incoloros muy solubles en agua, inalterables al aire. Se lleva a cabo la siguiente reacción:
Na2SO3(ac) + S(s) Na2S2O3(ac)
Para esta síntesis se utiliza azufre como reactivo porque es muy poco soluble en agua- esto es por la estructura del sólido, estructura apolar-.Además se lo agrega en exceso para que el equilibrio que se produce entre el sulfito y el azufre, se desplace hacia reactivos, provocando así que el equilibrio que se produce simultáneamente entre el azufre solido en fase orgánica y acuosa sea favorable en ésta última fase. Esto permite obtener la cantidad de azufre que quede en exceso luego de la reacción.

Además es importante destacar queesta síntesis se lleva a cabo en un medio básico ya que en éste la reacción es más favorable termodinámicamente que si se realizara en medio ácido. En este último medio el rendimiento que se obtiene es menor como consecuencia de la descomposición de los reactivos por acción del calor.
* Reacción de síntesis en medio básico:
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