Química de las oxisales de hierro

Las oxisales se obtienen de sustituir, total o parcialmente, los hidrógenos de un ácido oxoácido por metales, como por ejemplo en el sulfato de hierro (II) heptahidratado, donde el hierro ha sustituido los hidrógenos del ácido sulfúrico, además de entrar en coordinación con moléculas de agua, generando una estructura estable.

Fundamentación teórica

Las sales son compuestos que forman cristales, por lo general son solubles en agua, aunque los carbonatos de metales alcalinos son poco solubles en agua, sus puntos de fusión son altos, dureza baja y compresibilidad. Son sustancias que fundidas o disueltas conducen la electricidad.

Las oxisales se generan a partir de la unión de un anión del oxiácido correspondiente y un catión metálico. El anión resulta de eliminar los hidrógenos existentes en el ácido, donde se ha de tener en cuenta la cantidad de hidrógenos reemplazados para determinar el número de cationes que puede aceptar, generando una cantidad de sales polisustituidas, que reciben el nombre de sales acidas. Este es un caso de las diferentes clases de sales.

La neutralización completa del ácido por la base lleva consigo la sustitución de todos los iones hidrógeno del ácido por el catión del hidróxido, formándose además agua en la reacción. Se consideran como compuestos binarios formados por un catión (proveniente de la base) y un anión (que proviene del ácido).

Materiales

  • 16 tubos de ensayo
  • Gradilla
  • Pinza para tubo de ensayo
  • 2 vasos de precipitado de 100 mL
  • Vaso de precipitado de 250 mL
  • Vaso de precipitado de 500 mL
  • Probeta de 100 mL
  • Pipeta graduada de 10 mL
  • Propipeta o pipeteador
  • Pipetas Pasteur
  • Plancha de calentamiento
  • Sistema de filtración al vacío
  • Papel de filtración
  • Baño de hielo
  • Capsula de porcelana mediana

Reactivos

  • Hierro en limadura
  • Ácido sulfúrico al 20%
  • Clavo de hierro
  • Soluciones de los siguientes compuestos
    • Sulfato de hierro (II) 0.1 M
    • Sulfato de hierro (III) nonahidratado 0.1 M
    • Ferrocianuro de potasio 0.1 M
    • Ferricianuro de potasio 0.1 M
    • Hidróxido de sodio 0.1 M
    • Peróxido de hidrogeno al 6%
  • Ácido sulfúrico diluido
  • Solución de yoduro de potasio 0.1 M
  • Almidón en solución acuosa
  • Solución de almidón

Procedimiento

Preparación de sulfato de hierro (II) heptahidratado

En una capsula de porcelana, pesar 6 g de limadura de hierro, adicionar el equivalente a 1,5 veces la cantidad estequiométrica de ácido sulfúrico al 20%. Llevar la capsula a una cabina de extracción de gases y calentar suavemente en la plancha de calentamiento hasta que finalice el desprendimiento de gas.

Filtrar al vacío realizando lavados con agua caliente, recoger la totalidad del liquido filtrado. El solido obtenido se seca en estufa, dejar enfriar y conservar.

El liquido obtenido se vierte en un vaso de precipitados de 250 mL, colocar un clavo de hierro previamente tarado y se evapora en baño de María hasta aproximadamente ¼ de su volumen. Enfriar en un baño de hielo para propiciar cristalización.

Los cristales de sulfato de hierro (II) heptahidratado se recuperan a través de filtración al vacío y posteriormente se llevan a desecador. Pesar y conservar en un recipiente cerrado.

Propiedades de las oxisales de hierro

En un vaso de precipitados de 100 mL, colocar 50 mL de solución 0.1 M de sulfato de hierro (II) heptahidratado, esta será la solución A. en otro vaso de precipitados de 100 mL, verter 50 mL de solución de sulfato de hierro (III) nonahidratado 0.1 M, etiquetar como solución B.

Tomar 4 tubos de ensayo, en dos de ellos colocar 5 mL de solución A, y en los otros dos 5 mL de solución B. Acidular los tubos con una gota de ácido sulfúrico diluido. A uno de los tubos con solución A, agregar 2 mL de solución de ferricianuro de potasio, repetir la operación con un tubo con solución B. Anotar las observaciones.

A los dos tubos restantes, agregar 2 mL de solución de ferrocianuro de potasio. Observar y anotar.

En un tubo de ensayo, agregar 5 mL de solución A y unas gotas de hidróxido de sodio, observar la reacción. Agregar más hidróxido de sodio hasta exceso y dejar en reposo el tubo de ensayo por 10 minutos. Adicionar unas gotas de solución de peróxido de hidrogeno.

Colocar 2 mL de solución A en un tubo de ensayo y acidular con una gota de ácido sulfúrico diluido, adicionar 1 mL de solución de peróxido de hidrogeno.

Disponer de 2 mL de solución B en un tubo de ensayo y colocar un clavo de hierro, agitar por unos minutos y adicionar unas gotas de solución de solución de ferricianuro de potasio. Anotar las observaciones.

A 4 mL de solución B en un tubo de ensayo, agregar unas gotas de solución de yoduro de potasio, agitar unos minutos. Separar aproximadamente la mitad del contenido del tubo de ensayo en otro tubo, al primero agregar unas gotas de ferricianuro de potasio y a la segunda fracción, unas gotas de almidón.

En un tubo de ensayo, colocar 2 mL de solución de permanganato de potasio y agregar lentamente gotas de solución A previamente acidulada con una gota de ácido sulfúrico. Anotar las observaciones.

Después del experimento

Escribir las reacciones realizadas en el experimento. Calcular el rendimiento de la reacción de síntesis de sulfato de hierro (II) heptahidratado. Identificar los productos obtenidos en la reacción y en la caracterización del producto.

Recomendaciones de seguridad

Cuando se hace reaccionar limadura de hierro con ácido sulfúrico, se debe tener cuidado con el gas que se desprende, pues es hidrogeno que es altamente inflamable.

En todo momento se deben utilizar los elementos de seguridad básicos en el laboratorio de química (bata de laboratorio, guantes, gafas de seguridad y demás que sean exigidos por las normas internas, locales o nacionales. Los residuos generados por la práctica deben ser dispuestos de manera adecuada según las normas de laboratorio y las normas locales y nacionales respectivas.

Mayor información

Characteristic Reactions of Iron (Fe³⁺)

Clasificación

Nivel: Universitario

Tipo: Practica de enseñanza

Riesgo: medio