OBJETIVOS:
a) Proveer a los profesores y a los estudiantes de toda la información necesaria para un desarrollo razonado de la experimentación y una capacitación apropiada del ensayo.
b) Dirigir la atención de los profesores y de los estudiantes hacia las bases teóricas del experimento y los factores que influyen en su planteamiento.
c) Facilitar la comprobación personal de hechos experimentales importantes para la adquisición de conocimientos significativos sobre el tema en estudio.
INTRODUCCIÓN
El análisis cualitativo, inorgánico es una rama de la química analítica, y se ocupa de la identificación de los constituyentes de los materiales.
A diferencia de lo que acontecía hace muchos años, actualmente el análisis cualitativo es estudiado no solamente por químicos industriales, sino también por otras muchas personas para las que ha constituido una ayuda en la comprensión de bastantes de los principios más sencillos de la química. Además, la experiencia que se adquiere en el empleo de aparatos comunes y en la determinación de la presencia o ausencia de las sustancias, es un excelente medio de entrenamiento y auto disciplina.
Enseguida se presentan el resultado de la investigación basada en el ácido sulfúrico como reactivo analítico utilizado en el laboratorio.
Esperamos que la investigación que se encuentra a continuación sea de utilidad al mayor número posible de estudiantes, se incluyeron los procedimientos que se entienden fácilmente.
Los aspectos de la química que se ilustra claramente a través del análisis cualitativo son los siguientes:
1. Propiedades físicas de las sustancias, tales como su solubilidad y color y reacción con ácido sulfúrico.
2. Propiedades químicas de los metales, no metales, sus compuestos y reacción con ácido sulfúrico
3. Equilibrio químico, o sea el estudio de las reacciones opuestas en el punto en que sus velocidades son iguales y la reacción parece cesar sin haberse completado.
ACIDO SULFURICO H2SO4
PROPIEDADES FÍSICAS |
PROPIEDADES QUÍMICAS |
Estado de agregación Líquido |
Acidez pKa1 = -6.62 |
Apariencia Líquido aceitoso incoloro (PURO) o líquido aceitoso ambarino (si NO es PURO) |
Deshidratante, propiedad que se deja notar especialmente cuando entra en contacto con compuestos orgánicos o tejidos vivos, a los que extrae toda el agua, carbonizándolos. |
Solubilidad en agua Miscible en todas las proporciones |
|
Masa molecular98,08 g/mol |
REACTIVIDAD CON EL AGUA Puede reaccionar con él agua Liberando energía. |
Punto de fusión283 K (10 °C) |
Reacciona con óxidos e hidróxidos de los metales. Formando la sal correspondiente. |
|
Punto de ebullición610 K (337 °C) |
Acción oxidante. H2SO3 +H2O |
El Ácido Sulfúrico (H2SO4) y Sus Propiedades Ácido-Base
El concepto de un ácido o una base se ha establecido a partir de diversos puntos de vista. De la forma más sencilla, se define a un ácido como un compuesto capaz de ceder protones (H+) al agua y a una base como una sustancia que cede iones OH- al agua. El ácido sulfúrico es capaz de ceder los dos protones que tiene al agua. Sin embargo, el concepto de ácido o base es mucho más amplio. Según la definición de Lewis, que es la más general, un ácido es una sustancia que forma enlaces covalentes aportando orbitales electrónicos vacíos y la base es la sustancia que forma enlaces covalentes aportando pares electrónicos sin compartir. Esta definición es también aplicable al ácido sulfúrico, ya que los protones H+, son iones que necesariamente se enlazan sin poder aportar ningún electrón, puesto que no tienen. Para que un ácido actúe como tal, tiene que hacerlo con un compuesto que actúe como base. Éste es el caso del agua, que, teniendo doble carácter (ácido o base según con qué reaccione, por eso se dice que es anfótera), capta los protones que le cede el ácido sulfúrico, a partir de las reacciones (simplificadas):
H2SO4 + H2O -->> H3O+ + HSO4- Reacción irreversible
HSO4- + H2O <<-->> H3O+ + SO4 2- Proceso de equilibrio.
El primer proceso es irreversible, ocurre en toda su extensión, mientras que el segundo ocurre en un determinado porcentaje, por eso se dice que es un proceso de equilibrio.
Aplicaciones
En el procesado de metales el ácido sulfúrico se utiliza para el tratamiento del acero, cobre, uranio y vanadio y en la preparación de baños electrolíticos para la purificación y plateado de metales no ferrosos.
Algunos procesos en la industria de la Madera y el papel requieren ácido sulfúrico, así como algunos procesos textiles, fibras químicas y tratamiento de pieles y cuero.
En cuanto a los usos directos, probablemente el uso más importante es el sulfuro que se incorpora a través de la sulfonación orgánica, particularmente en la producción de detergentes.
Un producto común que contiene ácido sulfúrico son las baterías, aunque la cantidad que contienen es muy pequeña.
RESUMEN
Los metales (excepto los alcalinos y alcalinotérreos) no reaccionan con el agua y no pasan a la disolución. La disolución de los metales en ácido sulfúrico va acompañada habitualmente del desprendimiento de hidrógeno gaseoso.
Los metales que no reaccionan con los ácidos son llamados metales nobles. Como el oro, platino, mercurio, el iridio, rodio y tantalio.
Cuando en el ácido se disuelven aleaciones que contienen antimonio, estaño, etc., se forman los ácidos correspondientes.
DISOLUCIÓN DE LOS METALES EN H2SO4
ANTIMONIO
Se rompe un pedacito del metal se introduce en un tubo de ensayo se agrega con mucho cuidado 2 ml de ácido sulfúrico concentrado, a continuación el tubo de ensaye se coloca en baño de María y después de 2 horas se observa la formación del ácido correspondiente como lo muestra la fotografía.
Sb + H2SO4 → H3SbO4
ANTIMONIO ACIDO ANTIMONICO: H3SbO4
ZINC
Se rompe un pedacito del metal se introduce en un tubo de ensayo se agrega con mucho cuidado 2 ml de ácido sulfúrico concentrado, a continuación el tubo de ensaye se coloca en baño de María y después de 2 horas se observa la formación de sulfato de zinc como lo muestra la fotografía.
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2S (g)
ZINC METALICO SULFATO DE ZINC
Mercurio
Es fácilmente soluble en ácidos oxidantes, tales como ácido nítrico o sulfúrico concentrado caliente (similar al cobre).
Hg + H2SO4 → no hay reacción inmediata
MERCURIO EL MERCURIO NO REACCIONA CON
EL ACIDO SULFURICO
COBRE
Se introduce una viruta de cobre de 1cm de longitud y 3 mililitros de acido sulfúrico tarda casi media hora en comenzar la reacción, y el sulfúrico debe estar caliente, sino apenas reacciona. Sin embargo la reacción es mucho mas complicada (no se aprecian burbujas), y se observa la aparición cabo de un tiempo ira apareciendo sulfato de cobre (II), verde azulados.
Al mismo tiempo, la solución adquiere un color azul debido a la oxidación del Cu a Cu + +.
El proceso principal que tiene lugar en la fotografías es el siguiente
Cu +H2SO4 → CuO + H2O +SO2(g)
Cu2S + 3CuSO4 + 4H2O
COBRE SULFATO DE COBRE (11)
ESTAÑO
Se introduce en el tubo de ensaye una laminita, torneadura o papel de estaño con 3 - 5 mililitros de ácido sulfúrico 1:1 calentar el tubo de ensaye en baño María durante 1 hora se observa un precipitado muy fino de sulfato de estaño.
El proceso principal que tiene lugar en la fotografías es el siguiente
2H2SO4 + Sn → SO2(gás) + SnSO4 + 2H2O
ESTAÑO SULFATO DE ESTAÑO
Conclusiones:
Solo concentrado y en caliente el potencial de óxido reducción Eº=-0.20V es suficiente para oxidar y disolver metales, el mercurio no lo disuelve porque tiene un potencial negativo.
Bibliografía:
Páginas 74, 75, 76,77,78,79,83 y 84
2. Kveshkov, A.P., Yaroslavtsev, A.A.1985. Curso de Química Analítica y Análisis Cualitativo. Ed. Mir. Moscú.
Páginas. 148, 149, 154, 155, 229 y 234
Paginas. 155, 157, 165, 166, 167, 176, 177, 178, 179, 180 y 181
FICHA DE DATOS DE SEGURIDAD
FSPQ-SQ-50.060
De acuerdo con el reglamento REACH 1907/2006/CE
Página 3 de 29 Revisión 7 Fecha: 16-09-2013
IDENTIFICACIÓN DE LOS PELIGROS
Indicaciones de peligro H314: Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares graves
Indicaciones de peligro H314: Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares graves.
H290: Puede ser corrosivo para los metales.
Consejos de prudencia P234: Conservar únicamente en el recipiente original.
P260: No respirar el polvo1 el humo/ el gas1 la niebla/ los vapores1 el aerosol.
P264: Lavarse las manos concienzudamente tras la manipulación.
P280: Llevar guantes/ prendas/ gafas/ máscara de protección.
P301+ P330 + P331: EN CASO DE INGESTIÓN: Enjuagarse la boca. NO provocar el
Vómito
P303 + P361+ P353: EN CASO DE CONTACTO CON LA PIEL (o el pelo): Quitarse
Inmediatamente las prendas contaminadas. Aclararse la piel con agua/ducharse.
P304 + P340 - EN CASO DE INHALACION: Transportar a la víctima al exterior y
Mantenerla en reposo en una posición confortable para respirar.
P305 + P351+ P338: EN CASO DE CONTACTO CON LOS OJOS: Aclarar
Cuidadosamente con agua durante varios minutos. Quitar las lentes de contacto, si lleva y
Resulta fácil. Seguir aclarando.
P310: Llamar inmediatamente a un CENTRO DE INFORMACIÓN TOXICOLOGICA o a un médico.
P321: Se necesita un tratamiento específico (Ver... en esta etiqueta). (Ver punto 4.
Primeros Auxilios).
P363: Lavar las prendas contaminadas antes de volver a usarlas.
P390: Absorber el vertido para que no dañe otros materiales.
P405: Guardar bajo llave.
P406: Almacenar en un recipiente resistente a la corrosión/... con revestimiento
PRIMEROS AUXILIOS
En caso de contacto con la piel: Produce dolor, enrojecimiento, quemaduras cutáneas graves y profundas.
En caso de ingestión: Produce dolor abdominal, sensación de quemazón, vómitos, colapso. Erosión dental. Shock.
Anuria.
Quemadura de boca, garganta y abdomen. Náuseas y vómitos de sangre y tejidos
Desgastados. Es posible la perforación gastrointestinal.
A largo plazo: Decoloración y erosiones dentales. Dermatitis.
4.3 Indicación de toda atención médica y de los tratamientos especiales que deben dispensarse inmediatamente
Es fundamental la rapidez de actuación, pues la gravedad de la lesión es proporcional al tiempo de contacto del ácido.
Es muy recomendable disponer en el lugar de trabajo de duchas y lavaojos, con objeto de aplicar el tratamiento inmediato.
Consultar al médico en todos los casos.
Servicio de Información Toxicológica
Teléfono: 91.562.04.20
Necesidad de asistencia médica inmediata.
MEDIDAS DE LUCHA CONTRA INCENDIOS
5.1 Medios de extinción
Medios de extinción apropiados: En caso de fuego, utilizar agua pulverizada (nieblas), extinción con espuma, polvo
Químico seco o nieve carbónica.
Medios de extinción no apropiados: No conocidos.
5.2 Peligros específicos derivados de la sustancia o la mezcla
Los contenedores pueden explotar en el fuego si son calentados. Los productos de descomposición térmica son tóxicos y
corrosivos: óxidos de azufre.
Puede provocar igniciones al entrar en contacto con sustancias combustibles (especialmente si contienen nitratos, cloratos,
permanganatos, agua oxigenada, cromatos, polvos metálicos, peróxidos...).
5.3 Recomendaciones para el personal de lucha contra incendios
Retirar los contenedores de la zona de incendio, si no hay riesgo. Refrigerarlos con agua si están expuestos al fuego.
Evitar la penetración del agua de extinción en acuíferos superficiales o subterráneos.
Utilizar equipo de protección adecuado y aparato de respiración autónomo a presión positiva con visor que cubra toda la cara.
En caso de contacto con la piel: Produce dolor, enrojecimiento, quemaduras cutáneas graves y profundas.
En caso de ingestión: Produce dolor abdominal, sensación de quemazón, vómitos, colapso. Erosión dental. Shock.
Quemadura de boca, garganta y abdomen. Náuseas y vómitos de sangre y tejidos
Desgastados. Es posible la perforación gastrointestinal.
A largo plazo: Decoloración y erosiones dentales. Dermatitis.
4.3 Indicación de toda atención médica y de los tratamientos especiales que deben dispensarse inmediatamente
Es fundamental la rapidez de actuación, pues la gravedad de la lesión es proporcional al tiempo de contacto del ácido.
Es muy recomendable disponer en el lugar de trabajo de duchas y lavaojos, con objeto de aplicar el tratamiento inmediato.
Consultar al médico en todos los casos.
Servicio de Información Toxicológica
Teléfono: 91.562.04.20
Necesidad de asistencia médica inmediata.
ÁCIDO SULFÚRICO 40% STS
FICHA DE DATOS DE SEGURIDAD
FSPQ-SQ-50.060
De acuerdo con el reglamento REACH 1907/2006/CE
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MEDIDAS EN CASO DE VERTIDO ACCIDENTAL
Precauciones personales, equipo de protección y procedimientos de emergencia:
Para el personal que no forma parte de los servicios de emergencia:
Restringir el acceso al área. Mantener al personal sin protección en posición contraria a la dirección del viento del área del derrame.
Para el personal de emergencia:
Proceder con precaución. Evitar el contacto con el producto derramado, evitar respirar los vapores o nieblas.
Proceder a ventilación en lugares cerrados. El personal que realice la limpieza en caso de vertido utilizará los equipos de protección
Precauciones relativas al medio ambiente:
Evitar que el líquido entre en alcantarillas y espacios cerrados.
Notificar a las autoridades apropiadas, operadores de plantas de tratamiento de agua y alcantarillado y otros usuarios, aguas abajo.
6.3 Métodos y material de contención, y de limpieza
Parar la fuga si no hay riesgo. Retirar los contenedores del área del vertido.
Si el derrame es grande, retener el líquido derramado con tierra o arena o material absorbente compatible, no absorber con serrín ni
Otros materiales combustibles. El líquido vertido puede ser neutralizado con carbonato sódico, bicarbonato sódico o hidróxido
Sódico. O si se excava una zanja o foso para contener el producto derramado, retirarlo por bombeo.
Si el derrame es pequeño, diluir con agua o absorber con un material inerte seco (material adecuado: absorbente universal en
Forma de tubos, barreras, almohadillas, bolsas, rollos o granza).
El material absorbente contaminado deberá ser colocado en contenedores herméticamente cerrados y etiquetados. Para su
Eliminación se tendrá en cuenta el carácter corrosivo del producto original, por lo que se deberá caracterizar y enviar a gestor de
Residuos.
Para derrames en agua, notificar a las autoridades que el agua está potencialmente contaminada.
Contener mediante diques de contención. Neutralizar el derrame con carbonato cálcico o bicarbonato sódico.
Para la eliminación de los residuos, seguir las recomendaciones del epígrafe 13.
Página web www.hidrotuit.cat/.../F.SEG_.ACID_SULFURIC_40%25_STS_rev.7_16.09.
SO4 + 4H+ + 2e. Eº=-0.20V