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Gel de sílice Preparación del gel de sílice. Formación de silicatos coloreados (jardín químico)

En esta práctica se va a preparar gel de sílice que es una forma hidratada del dióxido de silicio, SiO2·nH2O. Este material está formado por partículas de muy pequeño tamaño lo que hace que posea una elevada superficie específica, que es la superficie en metros cuadrados de 1g de muestra. Esta propiedad hace posible el uso de esta sustancia como desecante, al poder adsorber y perder agua de forma reversible en su superficie que puede llegar a ser de hasta 200 m2/g. Cuando una solución de un disilicato soluble que es muy básica se acidifica, el ión silicato reacciona formando ácido monosilícico que reacciona entre sí para producir agua y enlaces Si-O-Si. Estos enlaces son la base para la formación de la red tridimensional que dará lugar al gel. El gel de sílice así obtenido es una sustancia sólida amorfa, es decir, sus átomos presentan una disposición ordenada sólo a corto alcance. En cambio la sílice se encuentra en la naturaleza formando fases cristalinas en las que los átomos presentan disposiciones ordenadas a largo alcance. Se comprobará la capacidad de ganar y perder agua del material preparado mediante pesada y la adición de una sal de cobalto (II) que actúa como indicador de humedad. El proceso de formación puede representarse como:

Reactivos químicos * * *

Silicato sódico comercial, CoCl2·6H2O Ácido sulfúrico 6 M(H2SO4)

Precauciones El ácido sulfúrico es un ácido fuerte corrosivo por inhalación y contacto con la piel. Manejarlo con precaución, utilizando guantes. Su disolución en agua es fuertemente exotérmica: ¡¡¡no verter nunca agua sobre el ácido!!!El silicato sódico es la sal del ácido silícico que es un ácido débil, sus disoluciones acuosas son por tanto fuertemente alcalinas y deben manipularse con precaución utilizando guantes.

Procedimiento experimental La preparación parte de un silicato sódico comercial, que se utiliza como adhesivo y que no posee una composición química exacta. La composición aproximada de la disolución acuosa es en SiO2: 25,5 % - 28,5 % y en Na2O: 7,5-8,5 %, y su densidad está comprendida en el intervalo: 1,296 -1,396 g·ml-1. 1. En una probeta de 100 ml se ponen 10 ml de la disolución de silicato de sodio, y se añade el agua necesaria para obtener una disolución del 20 % en sólido (SiO2 + Na2O). Anotar el volumen resultante. En un vaso de 200 ml se pone un volumen igual de ácido sulfúrico 6 M y agitando vigorosamente con una varilla se vierte de una vez la disolución de silicato sobre el ácido. Comprobar al tacto si hay variación de temperatura. Se deja en reposo durante 4 h, cubriendo el vaso con un vidrio de reloj. 2. Con una espátula se rompe el gel formado en trozos medianos (1 x 1 x 1 cm aprox.) que se introducen en un frasco lavador de gases. El tubo que llega hasta el fondo del frasco se conecta al grifo de agua, mientras que la otra salida del frasco, mediante un segundo tubo de goma, sirve de desagüe. Se regula la entrada de agua de forma que el gel no llegue a escapar por el tubo de salida y se lava hasta que el agua a la salida tenga un pH superior a 4. 3. Se decanta el agua del frasco lavador y se cubre el gel durante un mínimo de 30 min. con una disolución de CoCl2·6H20 (0,25 g) en agua (20 ml). 4. El gel se recoge por filtración en Büchner, se transfiere a una cápsula de porcelana previamente tarada, se seca en estufa a 150 °C durante una noche y se pesa. 5. Tras dejarlo al aire durante 2 horas, se vuelve a pesar. Repetir de nuevo el secado y la pesada (si hay tiempo para ello).