Informe de La Práctica 4 - RodrigoMR

 

Número de la práctica: 4. Nombre de la práctica: Estabilidad relativa de estaño (IV) y plomo (IV). Nombre: Rodrigo Morales Redón.

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Resultados.

Experimento 1: el primer experimento consistió en la formación del hexacloroplumbato de amonio (NH4)2PbCl6, el cual se formó gracias a una reacción redox en dos etapas, debido a las condiciones oxidantes en las que se tiene que trabajar para pasar del plomo (II) al plomo (IV). Las reacciones que se llevaron a cabo en este experimento fueron las siguientes:

Se realizó en la campana usando el siguiente sistema que genera el cloro gaseoso, el cual es el oxidante que se utilizó:

 

Por último, se agregó cloruro de amonio al matraz kitasato de 50 mL que contenía al compuesto de  plomo formado para formar el complejo complejo (NH4)2PbCl6:

Experimento 2: el complejo hexacloroestanato de amonio (NH 4)2SnCl6 se formó en una etapa, ya que ya se contaba con cloruro de estaño (IV) pentahidratado, el cual ya estaba en el estado de oxidación deseado, por lo que solo bastó con añadir una disolución de cloruro de amonio y agua al compuesto de estaño (IV) en disolución mientras estaba en agitación. La reacción y esquema de trabajo experimental son los siguientes:

 

Ambos productos se filtran y se secan en la estufa, aunque el complejo de estaño (IV) se tuvo que enjugar con etanol frío antes de secarlo.

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Discusión de resultados.

En el experimento 1 se tuvo que usar un oxidante fuerte como el cloro (Cl 2) para poder llevar al cloro a su estado de oxidación 4+, lo cual indica que las condiciones de este experimento fueron muy oxidantes para poder llevarse a cabo, además, se le suministró energía mecánica mediante la agitación para hacer posible la oxidación del plomo, ya que este proceso requiere de bastante energía. Fue importante trabajar en la campana debido a que se trabajó con un gas muy peligroso  para el ser humano y medio ambiente, ambiente, por lo que todos lo loss gases que se pudieron pudieron haber filtrado fueron eliminados en la campana. Al acabar esta parte, se observó una disolución amarilla, que indicaba que se había formado un compuesto de plomo con el cloro y el ácido clorhídrico (H2PbCl6). Al añadir cloruro de amonio, se formó rápidamente un precipitado amarillo, el cual resultó ser (NH4)2PbCl6. Se dejó secar en la estufa para eliminar residuos de la reacción que  pudiesen afectar las pruebas pruebas de estabilidad co como mo el HCl que se pudo haber formado formado con la adición de cloruro de amonio.

En las pruebas de estabilidad, se observó que, al añadir agua, este se descomponía, dando un  precipitado, que es el cloruro cloruro de plomo (II) y cloro g gas, as, este último tiene un o olor lor característico que confirma su presencia. Al agregar agua, calentar y añadir indicador universal, se tornó de color rojo la solución, lo que indica un pH ácido, lo cual se puede deber a la formación de cloruro de amonio  por la descomposición térmica del complejo, el cual eess ligeramente ácido en sol solución ución debido a la formación de iones H + al reaccionar con el agua. En la prueba de yoduro de potasio, se observó que la capacidad oxidante del centro metálico del complejo de plomo es alta, ya que pudo oxidar al yoduro. Esto se nota por la coloración morada de la solución.

 

En el experimento 2 se observó que el estaño (IV) es más estable que el plomo (IV), debido a que las condiciones a las que se sometió la reacción fueron bastante simples en comparación con las del  plomo, el cual requirió de de un medio oxidante para su reacción, mientras que esta rea reacción cción se efectuó rápidamente entre el cloruro de amonio y el compuesto de estaño (IV). Al igual que con el complejo de plomo, se dejó secar en la estufa (aunque este se lavó con etanol antes) para remover residuos de la reacción que pudiesen interferir en los resultados de las pruebas de estabilidad que se llevaron a cabo. El sólido que que se formó fue de color blanco. blanco.

En las pruebas de estabilidad, al añadir agua este no reacciona, ya que no se presentan cambios en la disolución. Al añadir agua, calentar y añadir indicador universal, se observó un comportamiento similar al del complejo de plomo, ya que el pH fue ácido, debido al color rojo de la disolución, que se justifica por la formación de cloruro de amonio por descomposición térmica. Por último, en la  prueba del yoduro de hidrógeno hidrógeno no se observó ningún tipo de reacción reacción entre el centro metálico y eell ion yoduro, por lo que se puede asumir que este no reaccionó y no es capaz de oxidar al yoduro, por  lo que su poder oxidante no es tan fuerte como el del plomo (IV). Al corroborar este resultado por medio de valores de potencial estándar, se puede notar que la reacción entre estos dos iones no es espontánea y, por lo tanto, las pruebas de estabilidad están en lo correcto ([I 2/I-]E0= 1.07 V, [Sn4+/Sn2+] E0= 0.15 V). 

Cuestionario.

1. Escriba Escriba la o las rreacci eacciones ones que llevó llevó a cabo cabo pa para ra obtener obtener (N (NH H 4)2SnCl6. R=

2. Escriba Escriba la o las rreacci eacciones ones que llevó llevó a cabo cabo pa para ra obtener obtener (N (NH H 4)2PbCl6. R=

3. El (NH4)2SnCl6 se prepara por medio m edio de una reacción de simple complejación, mientras que el (NH4)2PbCl6 requiere de una reacción redox de dos pasos ¿por qué? R= debido a que partimos de una sal de estaño (IV), lo que indica que el estaño (IV) tiene cierta estabilidad a comparación del plomo (IV), ya que, en el caso de este elemento,  partimos de una sal de plomo plomo (II) estable, por lo que para para oxidar al plomo hasta su su cuarto estado de oxidación se requiere de un gran suministro de energía (que también se debe al

 

efecto del par inerte que hace a su orbital 6s menos accesible para la formación de enlaces,  por lo que requiere más energía energía de lo usual) y de condiciones condiciones sumamente oxid oxidantes antes para obtener este catión inestable.

4. El cloro cloro que no reaccionó reaccionó con con la disolució disolución n que contiene contiene plomo plomo reacciona reacciona con el el NaOH de la trampa ¿Qué productos se forman de la trampa? R=

5. En un cuadro cuadro comparativo comparativo anote anote las observac observaciones iones qu quee hizo para cada prueba prueba de estabili estabilidad dad relativa realizada. (NH4)2SnCl6

(NH4)2PbCl6

Prueba

1

2

3

1’

2’

3’

1

Disolución

Disolución

----

Se

Se

----

 parcial del

 parcial del

descompone

descompone

compuesto

compuesto

en cloro gas

en cloro gas

y cloruro de

y cloruro de

 plomo

 plomo

Se torna

Se torna

2

----

Se torna

Se torna

roja al

roja al

roja al

roja al

 poner 

 poner 

 poner 

 poner 

indicador 

indicador 

indicador 

indicador 

----

----

----

----

3

No hay cambios

----

Se forma un sólido morado

6. ¿Cuál ¿Cuál de los los compu compuest estos os es m más ás ox oxid idant ante? e? R= el compuesto de plomo (IV), ya que este fue capaz de oxidar al yoduro en las pruebas de estabilidad. 7. Ecológic Ecológicament amente, e, es muy import importante ante recicla reciclarr el plo plomo mo recobrado recobrado (PbCl (PbCl2) para posteriores  prácticas. ¿Cuáles son los los productos de la descomposición descomposición térmica qu quee llevó a cabo? R=

 

8. Mientras Mientras que todos todos los halogenu halogenuros ros de es estaño taño (SnX4) son sales termodinámicamente estables que puede sintetizar y manejar con relativa facilidad, el PbBr 4 y el PbI 4 no lo son. Proponga una explicación. R= A pesar de que los iones yoduro y bromuro no son de los reductores más fuertes, estos son capaces de reducir al plomo (IV) (el cual es un oxidante fuerte) de forma espontánea -

-

4+

2+

según sus potenciales estándar ([Br 2/Br ] E0= 1.07 V, [I2/I ]E0= 1.07 V, [Pb /Pb ] E0= 1.69 V). Esta podría ser la razón principal de la inestabilidad de estos compuestos de plomo (IV). 

Conclusiones.

Con base en el problema propuesto, se puede concluir que. 

Los complejos con un centro metálico de estaño (IV) o plomo (IV) dependen su estabilidad relativa para tener una mayor fuerza oxidante, debido a que las pruebas de estabilidad (específicamente la del yoduro de potasio) mostraron la gran capacidad oxidante del plomo (IV), que es menos estable que el estaño (IV). El estaño (IV) mostró



se poco oxidante y más estable que el plomo (IV). El plomo (IV) y sus compuestos y/o complejos son más inestables que los de estaño (IV), debido a que el efecto del par inerte es más fuerte en los elementos del grupo 6 a comparación de los del grupo 5, por lo que se requiere de una mayor inversión de energía para llegar a su máximo estado de oxidación, lo que genera tal inestabilid inestabilidad. ad.

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Comentario.

La práctica es bastante interesante, debido al uso de las propiedades periódicas y a algunas anomalías en ella como el efecto del par inerte y el como este afecta a las energías de ionización de los elementos de bloque p ubicados en los periodos 5 y 6 principalmente. Esta práctica deja en claro que la química inorgánica tiene fuertes bases que derivan de las propiedades periódicas y las anomalías en la tabla periódica. Esta práctica sirve como un repaso de teoría que habla sobre las generalidades de la tabla periódica, así como la introducción al grupo 14 de esta y sus característicaas. 

Tratamiento de residuos.

Residuos de plomo (PbCl2): se colocan todos los desechos sólidos de plomo en un matraz

Erlenmeyer de 50 mL. Se calienta la mezcla en la campana, todo el amonio hexacloroplumbato se descompondrá térmicamente para regenerar el cloruro de plomo. La reacción acaba cuando el compuesto amarillo cambia a color blanco o transparente. Se evapora el agua y se filtra el PbCl 2   para que se vuelva a utilizar utilizar en próximas prácticas prácticas..

 

Residuoss de estaño Residuo est año (Sn (S n 2+ y Sn 4+): Descomponer todo el amonio hexacloroestanato para obtener las

sales de estaño. Llevar la disolución a un pH cercano a 7 o menor (6 como mínimo), para formar el hidróxido insoluble y separar por filtración a vacío. El sólido se seca en un horno a 80 °C y se coloca en una bolsa de plástico etiquetada para su envío a la Unidad de Gestión Ambiental (UGA), quienes se encargarán de su confinamiento. La disolución resultante del filtrado tiene pH neutro y puede desecharse a la tarja. Residuos de la trampa de NaOH (NaClO y NaCl): Este grupo de residuos requiere solamente ser

neutralizado y desechado a la tarja. El pH se mide con un potenciómetro (pH´metro) y debe estar entre 6 y 7.

Residuos de yodo (el que se usó para las pruebas de estabilidad): se neutraliza y desecha a la

tarja. El pH se mide con un potenciómetro (pH´metro) y debe estar entre 6 y 7.

Cloro gaseoso (Cl2): se elimina en la campana.

Residuos de la formación de los complejos de estaño (IV) y plomo (IV) (NH4Cl, HCl, MnCl2):

 NH4Cl, HCl: se neutraliza y desecha a la tarja. El pH se mide con un potenciómetro (pH´metro) y debe estar entre 6 y 7. MnCl2: Llevar la disolución a un pH cercano a 7 o menor (6 como mínimo), para formar el hidróxido insoluble y separar por filtración a vacío. El sólido se seca en un horno a 80 °C y se coloca en una bolsa de plástico etiquetada para su envío a la Unidad de Gestión Ambiental (UGA), quienes se encargarán de su confinamiento. La disolución resultante del filtrado tiene pH neutro y  puede desecharse a la tarja. tarja. En este caso, la adición de NaO NaOH H favorece la formación del MnO2 MnO2 (café)

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Referencias.

Tabla de potenciales redox (slideshare.net). Sitio consultado el 30 de septiembre de 2021 a las 9:15  p.m. https://www https://www.slideshare.net/sowi .slideshare.net/sowilo01/tabla-de-po lo01/tabla-de-potenciales-de-reduccin tenciales-de-reduccin

Tratamiento de desechos (amyd.quimica.unam.mx). Sitio consultado el 30 de septiembre de 2021 a las 9:25 p.m.

 

https://amyd.qu https://amyd.quimica.unam.mx/plugin imica.unam.mx/pluginfile.php/12021/mod_ file.php/12021/mod_resource/content/1/ resource/content/1/Tratamiento%20de Tratamiento%20de %20residuos.pdf