Tp_4gramo- Equivalente

Instituto Politécnico Superior Gral. José de San Martín. Departamento Química. Laboratorio de Química General e Inorgánica. Trabajo Práctico N 4

Determinación del peso equivalente de un elemento Principios Teóricos Se llama equivalente-gramo a la cantidad en peso de una sustancia que en una reacción química dada puede combinarse con 3 gramos de carbono 12; o sustituirlo. Diferentes sustancias reaccionan en cantidades equivalentes. Si se conoce el equivalente y la valencia del elemento se puede determinar su masa molar, puesto que esas magnitudes están en la siguiente relación: masa molar = equivalente-gramo × valencia En el cálculo de los equivalentes de los ácidos, bases y sales, partiendo de sus fórmulas, hace falta basarse en el principio de que el equivalente-gramo de un ácido es igual a su peso molecular dividido por la basicidad del ácido, es decir, por el número de los átomos de hidrógeno contenidos en su molécula y capaces de ser sustituidos por un metal; El peso molecular del H3PO4 es igual a 98,00 uma, y su equivalente

9 8 ,0 0 g 3

m o l = 3 2 ,6 7 g

m ol

El equivalente-gramo de una base es igual a su peso molecular dividido por la valencia del metal o del número de los grupos hidroxilos contenidos en la molécula de la base; El peso molecular del Ca(OH)2 es igual a 74,09 uma, y su equivalente

74 ,09 g 2

m o l = 37 , 05 g

mol

El equivalente-gramo de una sal resulta de dividir la masa de un mol por el número de cargas positivas (o el de cargas negativas) que el compuesto libere al ionizarse. El peso molecular del Al2(SO4)3 es igual a 342,14 uma, y su equivalente

342 ,14 g 3 ×2

m ol = 57 ,02 g

m ol

El equivalente-gramo de un elemento puede hallarse experimentalmente por métodos químicos: determinando la cantidad de hidrógeno, oxígeno u otro elemento combinado o sustituido, cuyo equivalente es conocido. Si se conoce en qué cantidades reaccionan el HCl y AgNO3 y el equivalente del HCl, se puede determinar por vía experimental el equivalente del AgNO3. Si a partes en peso de HCl reaccionan con b partes en peso de AgNO3 y se conoce que el equivalente del HCl es igual a 36,5, el equivalente de AgNO3 = x se calcula por la proporción: a 36,5





b x

x=

3 6 ,5 × b a

El método en sí se basa en la formación de una nueva sustancia, por sustitución, adición o por liberación de un gas (por ejemplo, el hidrógeno de los ácidos) a partir de una masa conocida del elemento desplazante (metal). M (s) + n Ag+(aq) Mn+(aq) + n Ag (s) (sustitución) 2 M (s) + n O2 (g) M2On (s) (adición) M (s) + n H+(aq) Mn+(aq) + ½ n H2 (g) (liberación de hidrógeno)








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Instituto Politécnico Superior Gral. José de San Martín. Departamento Química. Laboratorio de Química General e Inorgánica. El hidrógeno también puede obtenerse por acción de un elemento anfotérico sobre una solución de hidróxido alcalino, como se puede observar en la siguiente reacción: Zn0(s) + 2 OH–(aq)

ZnO22–(aq) + H2 (g) 

La masa de H2 obtenida corresponderá a la masa del metal empleado. Para 1,008 gramos de H2 (peso equivalente del H2), corresponderá el peso equivalente del metal empleado en la experiencia. Por ejemplo, si se ataca a Al con HCl: 6 HCl(aq) + 2 Al

2 AlC13 (aq) + 3 H2 (g)



ó 6 H+(aq) + 2 Al

(s) 



(s) 

2 Al3+(aq) + 3 H2 (g)

Llamando: P al peso de Al empleado y P1 al peso del H2 obtenido 1,0 0 8 x =

g m ol

×P

P1

Conociendo el peso equivalente, podemos saber luego el peso atómico o el peso molecular despejándolo de la fórmula. Es importante notar que en los cálculo no aparecen ni los coeficientes estequiométricos ni los números de oxidación de los compuestos intervinientes, solo sus relaciones de combinación expresadas en gramos. Esta relación sale sencillamente analizando el experimento llevado a cabo y no necesita conocimientos previos de la valencia inicial o final de las sustancias. Este hecho era de importancia en la antigüedad donde solo se conocían las leyes ponderales y desconocían los conceptos químicos que se tiene hoy en día. Sin embargo, no es mal ejercicio aplicar estos viejos conceptos a fin de lograr una amplia compresión de la química tanto histórica como lógica.

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Determinación del equivalente químico del metal respecto al oxígeno.

(Método gravimétrico)

Objetivo Determinar el peso-equivalente del magnesio.

Material Necesario Cápsula de porcelana, tela de amianto, mechero, pipeta 5 m . 

Drogas Necesarias Ácido nítrico (1:3), magnesio metálico.

Técnica Operatoria 1. Pesar la cápsula de porcelana seca y vacía. 2. Pesar en ella cerca de 0,18 a 0,22 g de magnesio metálico, con precisión del miligramo. 3. Verter el ácido nítrico diluido (1:3), en proporciones pequeñas (2 ~ 3 m ), en la cápsula, hasta la disolución completa del metal. 

4. Luego, la cápsula se coloca sobre una tela de amianto y con mucha precaución, sin permitir salpicaduras, la solución se evapora hasta sequedad. 5. Calentar la cápsula con la sal seca (la sal funde y después se descompone, desprendiendo un gas pardo y formándose el óxido de magnesio blanco) –esta operación debe realizarse bajo campana de extracción–, enfriarla en desecador y pesar. Para convencerse de que la descomposición de la sal es completa, repetir el calentamiento y la pesada. Si los resultados de las dos pesadas son iguales o difieren en no más de 0,01 g, la descomposición es total. 6. Partiendo de los pesos del metal y del óxido obtenido calcular el equivalente del metal respecto al oxígeno y el error relativo de la determinación.

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Determinación del equivalente químico de un metal respecto al hidrógeno.

(Método Volumétrico)

Objeto del Trabajo Determinar el peso equivalente del aluminio. Material Necesario 1 matraz de cuello largo; 1 probeta de 250 cm3; 1 probeta de 100 m ; 1 embudo; 1 cubeta de vidrio; 1 tubo de vidrio de 3 mm de diámetro y de largo unos 60 cm; 1 trozo de tubo de goma de 3 mm de diámetro interno y de largo 10 cm; 1 termómetro; 1 tapón de goma; 2 soportes universales y 2 pinzas para buretas; 1 sacabocado; 1 mechero; 1 cola de pez. 

Drogas Necesarias HCl 1+3; Al en polvo o viruta. Técnica Operatoria Se calcula la cantidad máxima de metal a emplear en base a la capacidad de la probeta gasométrica, de la siguiente forma: si la probeta tiene una capacidad de 1.000 cm3 podemos calcular la cantidad en gramos de H2 que ocuparán dicho volumen a CNPT 22.400 cm3 750 cm3 



2,016 g H2 (1 mol) Yg

(No se debe llenar completamente)

luego llevando este valor a la ecuación y considerando el A1 como metal reaccionante: 6 H+(aq) + 2 Al 53,96 g de Al X g de Al 





(aq) 

2 Al3+(aq) + 3 H2 (g)

6,048 g de H2 Y g de H2

X g de A1 que debiéramos pesar si la P y T fuesen normales, pero es necesario pesar un poco menos ya que la experiencia no se realiza en esas condiciones. Para el trabajo se utiliza un aparato que consta de un matraz de cuello largo cerrado con tapón, de un tubo de escape de gases, de una probeta graduada y un baño. Llenar el baño (hasta la mitad) y la probeta graduada (por completo) con agua. Verter en el matraz 30 m de ácido clorhídrico 1+3, tratando de no mojar las paredes del cuello. Una vez hecho el cálculo, se pesa el metal con precisión del miligramo y se lo coloca en el cuello matraz cuando está en posición horizontal. 

Cerrar rápidamente el matraz con el tapón; introducir en la probeta el tubo de escape de gases y echar los pedacitos de aluminio en el ácido. El hidrógeno que se desprende se recoge en la probeta. Terminada la reacción, sacar del baño el tubo de escape. Se deja así unos 15 minutos para que el gas tome la temperatura del agua. Medir con la regla la distancia entre el nivel del líquido en el baño y el de la probeta (altura ha) y determinar el volumen de hidrógeno (VH). Apuntar la temperatura del líquido (Tl) y la presión atmosférica (Pa).

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