Trabajo Práctico Nº 8 Propiedades químicas de los elementos vanadio, cromo, manganeso y hierro en diversos estados de oxidación

ufeffTrabajo Práctico Nº 8

Propiedades químicas de los elementos vanadio, cromo, manganeso y hierro en diversos estados de oxidación

Objetivo:
Estudiar propiedades químicas de los elementos de transición; hierro, cromo, vanadio y manganeso.

Introducción:
Los elementos metálicos son los más numerosos de los elementos, y de estos los del bloque d son los más importantes. Sus propiedadesquímicas son fundamentales para la industria y la investigación contemporánea.
Vanadio, cromo, manganeso y hierro son elementos de la primera serie de transición. El vanadio es un metal muy reductor y el más duro de todos los metales. Tanto el vanadio como el cromo se utilizan en la industria siderúrgica como microaleantes en la fabricación de aceros rápidos de alta resistencia y acerosinoxidables, respectivamente. El hierro es un metal estructural y los productos derivados de su metalurgia (fundición, aceros) tienen gran importancia tecnológica. El manganeso se utiliza como microaleante en aceros.











Química del vanadio:
El vanadio puede actuar con distintos números de oxidación: +5, +4, +3 y +2. Los iones más estables en solución los forma con el número deoxidación más alto. El equilibrio entre las especies de V(v) es una función compleja del pH. Las especies en las que el vanadio actúa con número de oxidación menores son progresivamente más inestables al aire.

Estados de oxidación
Se disolvió una porción de vanadato de amonio en ácido sulfúrico, y se observó una coloración amarilla. A este preparado, se le agrego una pequeña cantidad de zincamalgamado. Se observaron los cambios de color ocurridos.

El vanadato de amonio en medio acuoso se disuelve en los iones amonios y vanadato. En el vanadato, el vanadio actúa con estado de oxidación (v)


Solución amarilla

En ½ ácido, el V(v) se encuentra predominantemente como pervanadilo, que también torna lasolución amarilla.


Para observar los colores de los distintos estados de oxidación, se utilizó como reductor una amalgama de zinc. El zinc es un buen reductor, el cual amalgamado favorece la cinética de la reacción.

- Cuando se coloco la solución amarilla de pervanadilo en contacto con la amalgama de zinc, se observó en primer lugar que la solución se fue tornando azul, pasando por verde.Amarillo Verde Azul
La coloración verde observada, es debido a la mezcla entre el azul, que se va formando y el amarillo inicial.

Reducción Eº(vo2+/vo2+) = 1 v
Oxidación Eº(zn2+/zn) = -0,77 v
Azul

El Eº de la reacción es positivo. Como Gº=-nfEº la reacción es espontánea (condiciones estándar).
La coloración azul se debe a queel pervanadilo se redujo a vanadilo, que en solución acuosa se encuentra de ese color.
- Con el paso del tiempo se observa que la coloración se va tornando verdosa. Esto ocurre debido a que el vanadilo se reduce a V (III) que en solución acuosa toma ese color.
Reducción Eº(vo2+/v3+) = 0,337 v
Oxidación Eº(zn2+/zn) = -0,77 v


La reducción del vanadilo a V(III), utilizandoZn como reductor, es espontánea.
- Por último, la solución toma un color violáceo que nos indica la presencia de V(II)
Reducción Eº(vo2+/v3+) = 0,337 v
Oxidación Eº(zn2+/zn) = -0,77 v


En condiciones estándar, la reacción es espontánea.





Estado de oxidación
Especie (1/2 ácido)
Color en solución acuosa
+5
vo2+ (pervanadilo)
amarillo
+4vo2+(vanadilo)
azul
+3
V3+
verde
+2
V2+
violeta
Tabla 1: Color de compuestos de vanadio en distintos estados de oxidación
Conclusión:
La química de los elementos de transición es muy rica, debido a la versatilidad de sus estados de oxidación y a sus combinaciones químicas, que generalmente son coloreadas. Con este ensayo se pudieron identificar las especies del vanadio observando los cambios...