SÍNTESIS INORGÁNICA (I): OBTENCIÓN DE ALUMBRE [AlK(SO4)2

SÍNTESIS INORGÁNICA: OBTENCIÓN DE ALUMBRE
[AlK(SO4)2.12 H2O] A PARTIR DE PAPEL DE ALUMINIO
Introducción
Todos los objetos que se encuentran a nuestro alrededor están formados de los mismos
elementos que constituyen la tierra, el aire o el agua de nuestro planeta. La Química
constituye una herramienta eficaz para transformar sustancias que carecen de interés
práctico para nuestra vida en otras que si lo tienen.
El proceso de fabricar nuevas sustancias a partir de otras se denomina síntesis. La
palabra síntesis implica la noción de juntar elementos. El opuesto a síntesis es el
análisis, el cual implica separar los elementos, es decir, determinar la composición
química de las sustancias.
En esta experiencia transformaremos el aluminio que en láminas finas constituye lo que
comercialmente se conoce como “papel de aluminio”, en una sustancia que se conoce
con el nombre de alumbre. Su nombre formal es sulfato de potasio y aluminio
dodecahidratado. El alumbre es una sustancia versátil que se utiliza en multitud de
campos: la industria de los tintes, en la fabricación del cuero, en las plantas de
tratamiento de aguas de consumo humano y en medicina. En este último caso se
aprovechan sus propiedades coagulantes y astringentes.
Objetivos
•
Realizar una síntesis inorgánica partiendo de un elemento que constituye una parte
importante de nuestra vida diaria
•
Repasar algunas de las operaciones de separación estudiadas en 3º de la ESO
Material
9
Metanol
9
Vidrio de reloj
9
Termómetro
9
9
Kitasato
Cristalizador
(compartido)
9
Ácido
sulfúrico
9,00 M
9
Papel pH
9
Hidróxido de
potasio 1,40 M
9
Espátula
9
Vasos de
9
precipitados (100 y
250 ml)
Bomba de vacío
9
9
Hielo y sal
9
9
9
Papel de
aluminio
9
Probeta
100 ml
Embudo
cónico
9
Embudo
Buchner
Soporte
Agitador de
vidrio
9
Aro
Operaciones a realizar
1.- EL DÍA ANTES EN CASA has de tomar un cuadrado de papel de aluminio de
20x20 cm. Recórtalo en 5 tiras de 4 cm de ancho, y cada tira la recortas en
pequeños rectángulos que guardarás en una hoja de papel. Procura realizar las
operaciones con las manos limpias para evitar la presencia de grasa. El papel de
aluminio no puede tener capa alguna de materia plástica.
2.- Una vez dentro del laboratorio colócate todo el material de protección: gafas y
guantes de látex.
3.- Preparar en el cristalizador compartido un baño de hielo. Para ello introducir los
dos vasos de precipitados de 100 ml y rodearlos con hielo y sal. Observa de vez en
cuando la temperatura del baño, la cual debe ser inferior a 10 ºC
4.- Toma el vaso de 250 ml y llévalo a la balanza. Táralo y deposita entre 1,00 y 1,20 g
del papel de aluminio que has recortado en casa
Masa de aluminio = ………………………………………g
5.- Mide con la probeta 50 cm3 de hidróxido de potasio 1,40 M y añádelo al vaso de
precipitados que contiene el aluminio. Anota todos los cambios que vayas
observando.
Observaciones
………………………………………………………………
………………………………………………………………
6.- Remueve continuamente con el agitador para conseguir una reacción uniforme. La
reacción termina al cabo de 5 – 7 minutos (deja de haber burbujeo y no se observa
trozo alguno de papel de aluminio). Toma una gota del vaso e impregna una tira de
papel de pH con él. Anota el valor que observes en la escala
7.- Prepara el embudo cónico sobre el soporte y el aro. Recorta papel de filtro, haz un
filtro y colócalo en el embudo, ajustándolo a las paredes del embudo con ayuda de
agua. Al mismo tiempo se limpia y se seca bien la probeta
8.- Depositar 20 cm3 de ácido sulfúrico 9,00 M sobre la probeta. AÑADIR
RÁPIDAMENTE Y CON CUIDADO TODO EL ÁCIDO SOBRE LOS
PRODUCTOS DE LA REACCIÓN ANTERIOR. Anota todos los cambios que
observes. Toma una gota con el agitador e impregna una nueva tira de papel de pH
Observaciones
………………………………………………………………
………………………………………………………………
9.- Agita continuamente hasta que el sólido que ha aparecido se disuelva
completamente. Deja enfriar y reposar la disolución y mientras limpia y seca de
nuevo la probeta.
10.- Filtra el contenido del vaso de 250 ml, recogiendo sobre el vaso de 100 ml. Una
vez terminado deposita el vaso de 100 ml sobre el baño de hielo, procurando
remover de vez en cuando y anotando los cambios que vayas observando
Observaciones
………………………………………………………………
………………………………………………………………
11.- Mientras tanto prepara un filtro para el embudo Buchner. Éste debe caber justo
dentro del embudo; no puede ser más corto que el fondo ni puede subir por las
paredes del embudo. Coloca el embudo y el filtro sobre el kitasato, abre el grifo y
observa que la bomba hace un vacío conveniente.
12.- Filtra el contenido del vaso de 100 ml cuando su temperatura sea de 6 º C o
inferior. Toma una porción de 20 cm3 de metanol y deposítala sobre el vaso de 100
ml, tratando de recuperar la mayor parte del alumbre que no se haya depositado
sobre el embudo Buchner.
13.- Toma una nueva porción de 20 cm3 de metanol y lava con ella el precipitado que
está sobre el embudo Buchner. Deja el precipitado aspirando mientras determinas
la masa del vidrio de reloj vacío
Masa del vidrio de reloj vacío= ………………………………………g
14.- Retira con mucho cuidado el filtro del embudo. Ayúdate con la espátula y deposita
todo el alumbre sobre el vidrio de reloj. Recoge el alumbre que te haya quedado en
el embudo y ponlo sobre el vidrio de reloj. Introduce el vidrio en la estufa, donde
estará toda la noche a 40 ºC
15.- Al día siguiente en el recreo, baja al laboratorio a anotar la masa de alumbre
obtenida. Con ella calcularás el rendimiento de tu síntesis
Masa del vidrio de reloj con alumbre = ………………………………………g
Cuestiones a resolver en casa
a)
En el apartado correspondiente indica el valor del rendimiento obtenido en la
síntesis química. Recuerda que se define rendimiento como el tanto por ciento de
sustancia química obtenida sobre lo que teóricamente se debería haber obtenido a
partir de la masa de uno de los reactivos. En nuestro caso, el reactivo que has de
tomar como referencia es el aluminio. Para tus cálculos es útil reconocer que a
partir de 1 mol de aluminio se puede obtener 1 mol de alumbre
b)
Indica que factores han podido influir para no obtener el 100 % del rendimiento
esperado
c)
La primera de las reacciones que se han producido para la obtención del alumbre es
de oxidación – reducción. Busca cuales han podido ser los productos de esa
primera reacción. ¿A qué era debido el desprendimiento de burbujas durante la
reacción?
d)
La segunda de las reacciones era una reacción de doble desplazamiento. Busca
cuales han podido ser los productos de esta segunda reacción.
e)
¿Puedes indicar si ambas reacciones absorbían o desprendían energía al
producirse? ¿En qué basas tu respuesta?
f)
En la introducción te indicamos algunas de las posibles utilidades del alumbre.
Busca concretamente para que se utiliza el alumbre en cada una de ellas. ¿Qué
significa la palabra astringente?