Propiedades Fisicas Y Quimicas Del Sulfato De Sodio

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DEL SULFATO DE SODIO

DIEGO ALENCER RANGEL RENDON GERSON ORTIS GALLO KEYLA SOLANA LAMBRAÑO

QUIMICA I

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BARRANCABERMEJA 2009 PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DEL SULFATO DE SODIO

Lic. ROBINSON CORTES RUBIO

QUIMICA I

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER BARRANCABERMEJA 2009 CONTENIDO

1. Introducción 2. Objetivos

2.1 Generales. 2.2 Específicos 3. Referente Teórico. 3.1 Propiedades Físicas y Químicas De La Materia 3.2 Reactivos 3.2-1 Sulfato De Sodio Na2So4 3.2-2 Agua H2O 3.2-3 Hidróxido De Sodio NaOH 3.2-4 Acido Clorhídrico Hcl 3.2-5 Etanol

4. Diseño experimental 4.1 Inflamabilidad 4.2 Solubilidad 4.3 Punto de ebullición 4.4 Materiales y Reactivos 5. Observaciones 5.1 Resultados 5.1-1 Inflamabilidad 5.1-2 Punto De Ebullición 5.1-3 Solubilidad Sulfato de Sodio. 6. Preguntas derivadas 7. Conclusiones 8. bibliografía 9. webgrafia

1. INTRODUCCION

Cada experiencia que realizamos en el laboratorio nos ayuda a dilucidar, interpretar y generalizar los resultados que surgen luego de llevar a cabo cierta practica, en esta ocasión nos permite identificar las diferentes características tanto físicas como químicas propias del sulfato de sodio, Na2SO4, compuesto que se considera esencial en los minerales,debido a su considerable presencia en

muchas de las sustancia de la corteza terrestre. Actualmente la mayor parte del sulfato de sodio se obtiene de minas de glauberita y de la explotación de lagos salados, además el sulfato de sodio anhidro tiene propiedades higroscópicas y por lo tanto es utilizado como desecante en el laboratorio o la industria química.

2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo General ✔ Determinar mediante la práctica algunas características Químicas y Físicas del Sulfato de Sodio.

2.2 Objetivos Específicos ✔ Utilizar adecuadamente diferentes técnicas o procesos físicos y químicos

para definir algunas características del sulfato de sodio. ✔ Reproducir en la práctica los conceptos teóricos expuestos en clase referente a soluciones. ✔ Manipular ciertas sustancias y familiarizarse con el manejo de uso frecuente en el laboratorio.

✔ Observar el comportamiento del Sulfato de Sodio, bajo diversos tipos de condiciones

3. REFERENTE TEORICO

3.1 PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA MATERIA Las propiedades son las características que distinguen una sustancia de las demás tales como: estado físico, color, olor, sabor, dureza, viscosidad, densidad, tipo de reacciones que presenta, etc. Las propiedades físicas, pueden ser clasificadas en extensivas e intensivas. Las primeras dependen de la cantidad de sustancia, por ej. Volumen, peso, masa. Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de materia, por ej. Densidad, viscosidad, temperatura de fusión, temperatura de ebullición, entre otras. En esta práctica se hará referencia a estas dos últimas propiedades físicas, las cuales

están vinculadas estrechamente a los cambios de fase que ocurren en las sustancias. Punto de ebullición, Cuando un líquido en un recipiente abierto empieza a calentar paulatinamente, va aumentando su presión de vapor, hasta que llega el momento que ésta se hace igual a la presión atmosférica; cuando esto sucede el liquido a alcanzado su punto de ebullición; por lo tanto el punto de ebullición depende de la presión del lugar. Se denomina punto de ebullición normal, cuando la presión externa es una atmosfera. El proceso de vaporización es diferente al de ebullición, Si bien es cierto que cuando un liquido ha alcanzo el punto de ebullición comienza a evaporase, es decir a pasar de estado liquido a gas, también es cierto que no es necesario que una sustancia alcance el punto de ebullición para que ocurra el proceso de vaporización. El calor necesario para la vaporización de un líquido se llama calor de vaporización. Por ejemplo a 100 ºC, el calor de vaporización del agua es de 40.7 KJ/mol. La solubilidad, es una propiedad física de la materia, ya que involucra la mezcla de dos sustancias no reactivas, es decir, que no producen nuevos compuestos diferentes a los iníciales. Sin embargo, la solubilidad depende, a nivel microscópico, del tipo de enlaces de los cuales están formadas las sustancias que se mezclan. La polaridad influye significativamente en la solubilidad de una sustancia. La mayor parte de los compuestos iónicos son muy solubles en agua (compuesto Polar).En Química se dice que: Lo semejante disuelve lo semejante: Lo polar disuelve lo polar, y lo apolar disuelve lo no polar. El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía. Al proceso de interacción entre las moléculas del disolvente y las partículas del soluto para formar agregados se le llama solvatación y si el solvente es agua, hidratación. El punto de inflamación, es la temperatura mínima necesaria para que un material inflamable desprenda vapores que, mezclados con el aire, se inflamen en presencia de una fuente ígnea, para volverse a extinguir rápidamente. En teoría, todos los materiales presentan una cierta cantidad de energía que permanece en estado inercial, es decir, no cambian su estado a menos que se produzca un cambio que permita producir la reacción. Esto también puede explicarse de otro modo: todos los materiales presentan cierta resistencia gradual a los cambios, de tal forma que sólo es posible alterarlos si dicho cambio puede modificar drásticamente la resistencia del material. Por ejemplo, golpear un metal

repetidamente para modificar su forma, desprendiendo energía en forma de calor que hace que la resistencia del material baje levemente. 3.2 REACTIVOS 3.2-1 Sulfato De Sodio Na2So4 Masa molecular: 142,04 g/mol Punto de fusión: 884 °C (Na2SO4) Na2SO4Decahidratado: 32 °C (Na2SO4.10H2O) Densidad: 2,70 g/ml Solubilidad Na2SO4 en 100g/H2O 0°C: 4,76 g El sulfato sodio o sulfato sódico (Na2SO4) es una sustancia incolora, cristalina con buena solubilidad en el agua y mala solubilidad en la mayoría de los disolventes orgánicos con excepción de la glicerina. El sulfato de sodio anhidro tiene propiedades higroscópicas y por lo tanto es utilizado como desecante en el laboratorio o la industria química; se utiliza en la fabricación de la celulosa y como aditivo en la fabricación del vidrio. También añade a los detergentes para mejorar su comportamiento mecánico y donde puede representar una parte importante del peso total.

Información Sobre Estabilidad Y Reactividad Estabilidad: Estable en condiciones normales. Condiciones a evitar: Humedad, aire y productos incompatibles. Polimerización peligrosa: No ocurre Incompatibilidades: El Na2 SO4en combinación con el aluminio y Magnesio explotara a 800°C. 3.2-2 Agua H2O El agua es el compuesto formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). El término agua se aplica en el lenguaje corriente únicamente al estado líquido de este compuesto, mientras que se asigna el término hielo a su estado sólido y el término vapor de agua a su estado gaseoso. A temperatura ambiente es líquida, inodora, insípida e incolora, aunque adquiere una leve tonalidad azul en grandes volúmenes, debido a la refracción de la luz al atravesarla, ya que absorbe con mayor facilidad las longitudes de onda larga (rojo, naranja y amarillo) que las longitudes de onda corta (azul, violeta), desviando Levemente estas últimas, provocando que en grandes cantidades de agua esas ondas cortas se hagan apreciables.

Es el compuesto con el calor latente de vaporización más alto, 540 cal/g (2,26 kJ/g) y con el calor específico más alto después del litio, 1 cal/g (4,18 J/g). 3.2-3 Hidróxido De Sodio NaOH Estado de agregación: Apariencia: Densidad: Masa: Punto de fusión: Punto de ebullición: Temperatura crítica:

solido blanco 2100 kg/m3; 2,1 g/cm3 39,99713 u 596 K (323 °C) 1663 K (1390 °C) K (-273,15 °C)

Es un hidróxido cáustico usado en la industria (principalmente como una base química) en la fabricación de papel, tejidos, y detergentes. Además es usado en la Industria Petrolera en la elaboración de Lodos de Perforación base Agua. A temperatura ambiente, el hidróxido de sodio es un sólido blanco cristalino sin olor que absorbe humedad del aire (higroscópico). Es una sustancia manufacturada. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con un ácido libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente como para encender materiales combustibles. El hidróxido de sodio es muy corrosivo. Generalmente se usa en forma sólida o como una solución de 50%. El hidróxido de sodio se usa para fabricar jabones, rayón, papel, explosivos, pinturas y productos de petróleo. 3.2-4 Acido Clorhídrico Hcl Apariencia: Concentración (m/v) c: Molaridad M: pH: Punto de ebullición b.p.: Punto de fusión m.p.:

liquido incoloro o levemente amarillo. 104,80 kg HCl/m3 2,87 M -0.5 103 °C -18 °C

El ácido clorhídrico, hidroclórico o todavía ocasionalmente llamado, ácido muriático (por su extracción a partir de sal marina), es una disolución acuosa del gas cloruro de hidrógeno (HCl). Es muy corrosivo y ácido. Se emplea comúnmente como reactivo químico y se trata de un ácido fuerte que se disocia completamente en disolución acuosa. Una disolución concentrada de ácido clorhídrico tiene un pH de menos de 1; una disolución de HCl 1 M da un pH de 1. A temperatura ambiente, el ácido clorhídrico es un gas incoloro ligeramente amarillo, corrosivo, no inflamable, más pesado que el aire, de olor fuertemente irritante. Cuando se expone al aire, el cloruro de hidrógeno forma vapores corrosivos densos de color blanco. El ácido clorhídrico puede ser liberado por volcanes.

El ácido clorhídrico puede entonces ser usado para preparar sales llamadas cloruros, como el cloruro de sodio. El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, ya que se disocia casi completamente en agua. 3.2-5 Etanol CH3-CH2-OH Estado: Apariencia: Densidad: Masa: Punto de fusión: Punto de ebullición: Temperatura crítica:

liquido Incoloro 810 kg/m3; 0,810 g/cm3 46,07 u 158.9 K (-114.3 °C) 351.6 K (78.4 °C) 514 K (240 °C)

El compuesto químico etanol, o alcohol etílico, es un alcohol que se presenta como un líquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °C. Al mezclarse con agua en cualquier proporción, da una mezcla azeotrópica. Principal producto de las bebidas alcohólicas como el vino (un 15% aproximadamente), la cerveza (5%) o licores (hasta un 50%); Además de usarse con fines culinarios (Bebida alcohólica), el etanol se utiliza ampliamente en muchos sectores industriales y en el sector farmacéutico, como principio activo o excipiente de algunos medicamentos y cosméticos (es el caso de el alcohol antiséptico 70º GL y en la elaboración de ambientadores y perfumes). Es un buen disolvente y puede utilizarse como anticongelante.

4. DISEÑO EXPERIMENTAL 4.1 Inflamabilidad: 1. En un crisol se agrega sulfato de sodio. 2. Se enciende un fosforo, y muy cuidadosamente se va acercando al crisol por encima de la sustancia, realizando movimientos semicirculares muy suaves. 3. Se anotan las observaciones. Si la sustancia presentó algún tipo de coloración al momento de la combustión. 4.2 Solubilidad: 1. Se toman 5 tubos de ensayos puestos en una gradilla. 2. Se agrega con una pipeta o una espátula dependiendo si es sólido o liquido los diferentes solventes a cada tubo de ensayo, señalizando cada uno con la sustancia que contenga. 3. A estos se le agrega una pequeña cantidad con una espátula de sulfato de sodio. 4. Se agitan los tubos de ensayo para analizar y determinar la reacción de cada uno de los solventes con el sulfato de sodio. 5. Dependiendo de la reacción que se obtenga en cada tubo de ensayo se anotan los resultados.

4.3 Punto de ebullición: 1. Para hallar el punto de ebullición del sulfato de sodio, preparamos una solución a una concentración 1M, teniendo en cuenta el volumen que se va a utilizar; mediante las formulas: Molaridad=Moles del Sto.Volumen de la Sln l. Moles=MasaPeso molecular 1M=0.05 moles de Na2 SO40.05 l. Moles=Masa142.04 g/mol

numero de

Y Para Obtener la masa

0.05

142.04gmol x 0.05 mol=7.102g

Por medio de este despeje se hallan los gramos que se van a utilizar para que la solución (agua y Na2SO4) para obtener una solución a 1M. 2. Se toma un tubo capilar y se calienta suavemente en el borde de una llama hasta que cierre completamente, haciéndolo girar durante el calentamiento. 3. Se introduce dentro del capilar una cantidad del sulfato de sodio. 4. Monte el equipo

de calentamiento: el trípode, el mechero, la placa de calentamiento. Se toma el vaso de precipitado y se llena con aceite hasta un poco más de la mitad de su capacidad.

5. El termómetro debe ir unido al soporte universal por medio de la pinza para bureta. Se toma el capilar y se une al termómetro con un alambre de cobre, teniendo en cuenta que el termómetro y el capilar quedan suspendidos en un “baño María” con respecto al vaso de precipitado con agua, de tal manera que éste cubra el bulbo del termómetro, pero cerciorándose que el extremo del capilar quede por encima del nivel del agua. 6. Se prende el mechero, y se calienta suavemente tratando que la temperatura no aumente más de un grado cada 20 segundos. De vez en

cuando se puede agitar el agua del baño con un agitador para homogeneizar el calentamiento. Observe cuidadosamente el termómetro y el estado de la sustancia dentro del capilar durante el calentamiento. 7. Registre la temperatura en la cual la sustancia dentro del capilar exponga su primera burbuja. 8. Cuando ya la sustancia dentro del capilar nos muestre gran cantidad de burbujas, volvemos a observar el termómetro y anotamos la temperatura arrojada. 9. Estas temperaturas obtenidas se suman y se dividen en dos para con esto obtener el punto de ebullición del sulfato de sodio a 1M.

4.4 MATERIALES Y REACTIVOS Materiales ✔ Matraz erlenmeyers

✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ ✔

Tubos de ensayo Tubo capilar Pinza para bureta Vaso de precipitado Alambre de cobre Crisol Termómetro Mechero Placa de Calentamiento Trípode Soporte Universal

Reactivos ✔ Sulfato de sodio Na2SO4 (solido) ✔ Solución Sulfato de sodio Na2SO4 a una concentración 1M ✔ Agua (H2O) ✔ Etanol ✔ Acido clorhídrico (HCl) ✔ Acido sulfúrico (H2SO4) a 1M ✔ Hidróxido de sodio (NaOH) al 10% ✔ Aceite domestico. ✔ Alcohol antiséptico al 70%

5. OBSERVACIONES

✔ Para obtener resultados aproximados es indispensable: limpieza, exactitud

en la toma de datos, extremada prudencia y anotar el más ligero cambio. ✔ El sulfato de sodio se disolvió fácilmente, no se observaron cambios bruscos de temperatura ni de coloración, en ninguna de las sustancias que reacciono, ni al aumentar su temperatura.

5.1 RESULTADOS 5.1-1 Inflamabilidad Se tomaron 0,267 g de Sulfato de Sodio y se depositaron en un crisol, se encendió un fosforo y se fue acercando lentamente al crisol describiendo movimientos semicirculares, al estar en contacto con el sulfato de sodio no ocurrió ningún tipo de reacción, comprobando que no es inflamable. 5.1-2 Punto De Ebullición Agregando 7.162 g del sulfato de sodio a 0.05 litros de agua se logro preparar la solución de sulfato de sodio a 1M, con ayuda de un agitador de vidrio se disolvió totalmente la solución. Se procedió a realizar el montaje del soporte universal, con sus respectivos elementos(pinza de nuez, trípode, mechero de bunsen y vidrio refractario), se encendió el mechero, sobre el trípode se coloco el vaso de precipitado de 250 ml y se le adicionaron 150ml de aceite; la pinza de nuez sirvió de sostén del termómetro, que a su vez con ayuda de alambre de cobre sostuvo al tubo de ensayo pequeño que contenía la solución a 1M de Sulfato de Sodio y el capilar. Se obtuvieron los siguientes resultados: ✔ Para despreciar el aire contenido en la solución, se desprecio la primera burbuja que salió de esta al suministrarle calor. ✔ A los 7 minutos con 19 segundos, salió la primera burbuja a tener en cuenta a una temperatura de 115°C. ✔ A los 7 minutos con 46 segundos, empezó el rosario de burbujas, a una temperatura de 119°C.

✔ Con ayuda de la ecuación Punto de ebullicion=T.Primera burbuja+T.Rosario burbujas 2 Punto de ebullicion=115°C+119°C2 Punto de ebullicion=117°C

Obteniendo así el punto de ebullición de la solución de sulfato de sodio a 1M.

5.1-3Solubilidad Sulfato de Sodio Tabla #1, Sintesis solubilidad del sulfato de sodio. Sustancia a Reaccionar Agua Etanol 70% Acetona NaOH 10% HCl 1M

Soluble / Insoluble Soluble Insoluble Insoluble Soluble Soluble

Coloración No presento No presento No presento No presento No presento

6. PREGUNTAS DERIVADAS

✔ Sera posible encontrar el mismo punto de ebullición con una solución más

concentrada a la de 1M?

✔ Con que elemento o compuesto el Sulfato de Sodio, puede reaccionar de

una manera más “violenta”? ✔ Existe relación entre la propiedades del etanol al 70% y la acetona, ya que

el sulfato de sodio no se disolvió en estas?

7. CONCLUSIONES

✔ Al término de este laboratorio, logramos identificar los mecanismos

necesarios para determinar algunas propiedades físico-químicas del sulfato de sodio propuestas para el desarrollo de la práctica, además llevamos a la práctica conocimientos vistos en clase, para la preparación de soluciones.

8. BIBLIOGRAFIA

✔ Química 10, General e Inorgánica. Félix A. Manco L. Editorial Migema.

✔ Química, Raymond Chang.

9. WEBGRAFIA • • • •

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www.enciclopedialibrewikipedia/sulfatodesodio/:com www.enciclopedialibrewikipedia/etanol/.com www.enciclopedialibrewikipedia/agua/.com www.enciclopedialibrewikipedia/acidoclorhidrico/.com www.enciclopedialibrewikipedia/hidroxidosdesosodio/.com www.productosquímicosmonterrey.com/hoja-seguridad/Na2SO4/.com