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Parte experimental Experimento N°1: Preparación del ion complejo [Cu (NH3)4]+2(ac) a) Observaciones Experimentales 1. Disolvemos 2 g de sulfato de cobre anhidro color celeste en 17.5 ml de agua destilada con agitación. Observamos que la solución acuosa se torna color cian. 2. Observamos que la solución preparada con los cristales de sulfato de cobre pentahidratado es de color azul claro, y los cristales que se encuentran en el frasquito es de color celeste intenso. 3. A la solución preparada, en la campana extractora de gases, agregamos poco a poco 6.25 ml de amoniaco acuoso concentrado con la pipeta, con agitación continua. 4. Observamos que al añadir las primeras gotas, la solución se torna color azul oscuro en la parte superior de la solución y al añadir en exceso se torna azul oscuro noche. 5. Al momento de agregar 22.5 ml de alcohol etílico a la solución que contiene el ion complejo [Cu (NH3)4]+2(ac) con agitación continua, se forma el complejo sulfato de tetra amino cobre (II) monohidratado. 6. Dejamos reposar y observamos la formación de un precipitado color azul en una solución color azul morado. 7. Posteriormente, filtramos la solución en el aparato de filtración al vacío ubicada en nuestra mesa de trabajo. Lavamos el producto solido con dos porciones de 2.5 ml de alcohol etílico y lo dejamos secar al ambiente, posteriormente en la estufa eléctrica. 8. Pesamos nuestro producto seco y realizamos nuestros cálculos.

b) Diagrama de procesos

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Taramos 2 gramos de sulfato de cobre anhidro color celeste

Agregamos 6.25 ml de amoniaco acuoso a la solución en la campana extractora de gases

Armado del sistema de filtración al vacío

Disolvemos los cristales en 17,5 ml de agua destilada con agitación continua

Formación del complejo sulfato de tetramino cobre (II) monohidratado al momento de agregar 22.5 ml de alcohol etílico

Filtración de la solución

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Secamos la muestra en la estufa

Obtención del producto solido

c) Ecuaciones químicas  2 CuSO4(s) + 2 NH4OH (cc)  Cu2+(ac) + 4 NH3(ac)

CuSO4.Cu (OH) 2(s) + (NH4)2SO4 (ac) [Cu (NH3)4]2+(ac)

 CuSO4.Cu(OH) 2(s)+(NH4)2SO4 (ac)+6NH4OH (ac)

2[Cu (NH3)4]SO4(s)+8H2O (l)

d) Explicación acerca de las reacciones químicas 1. Se obtiene un precipitado color celeste de una sal básica, soluble en exceso de reactivo con la formación de una solución color azul intenso que contiene la sal compleja sulfato tetramincuprico [Cu (NH3)4] SO4. 2. Al momento de agregar el alcohol etílico a la solución que contiene el complejo sulfato tetramincuprico, se obtiene la sal compleja sulfato tetraamino cobre (II) monohidratado. e) Cálculos y resultados Reacción global: CuSO4(s) + 4 NH3 (ac) + H2O (l)

[Cu (NH3)4] SO4.H2O (s) NH3 (ac) 15 [Cu (NH3)4] SO4.H2O H2O (l) M (s)

Reactivo

CuSO4(s)

Masa (g)

2

1.594

17.5

x

159.5

4 x 17

18

245.5

0.0125

0.0234

0.972

x/245.5

Masa (g/mol)

molecular

Numero de moles

Reactivo Limitante: Sulfato de cobre anhidro – CuSO4(s)

Calculamos la masa teórica del complejo solido: 0.0125 =

𝑥 245.5

𝑥 = 3.068 𝑔

Calculamos la masa experimental del complejo solido:

3

Masa del papel filtro (g)

1.2

Masa del papel filtro + masa del precipitado solido (g)

4.45

Masa experimental del complejo solido (g)

3.23

Calculamos el porcentaje de error:

% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

3.23 − 3.068 𝑥 100 % = 5.28 % 3.068

Por lo tanto, calculamos el rendimiento:

% 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 94.72 %

Estructura del complejo de coordinación:

f)

Explicación e interpretación de resultados

1. Obtuvimos un porcentaje rendimiento favorable durante nuestra experiencia, a partir de cálculos estequiometricos. 2. A partir de su geometría, determinamos su número de coordinación, y que el cobre actúa como un ácido de Lewis y sus ligandos, en este caso el amoniaco, como una base de Lewis. g) Observaciones finales

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1. Durante la extracción del amoniaco acuoso, el gotero que lo contenía, presentaba una coloración rosada, esto debido a la presencia del indicador fenolftaleína, sin embrago, esto no intervino en nuestros cálculos. 2. El alcohol etílico actúa como catalizador en la reacción, pues acelera el proceso en reacción, actuando como secador, de esta manera elimina el exceso de agua, favoreciendo la formación del complejo. h) Comentarios y/o apreciaciones 1. La extracción del amoniaco acuoso a la pipeta para posteriormente añadirlo a la solución que contiene iones Cu+2, se realizó en la campana extractora de gases, esto debido a que la solución concentrada de amoniaco emite vapores tóxicos e irritantes para nuestro tracto respiratorio. 2. El alcohol etílico es una sustancia volátil e inflamable, es por ello que durante nuestro desarrollo del trabajo, debe estar alejado de ciertas sustancias incompatibles y del mechero de Bunsen cuando se encuentre encendido. 3. Tener mucho cuidado con el amoniaco es acuoso, pues con la que trabajamos en nuestra experiencia, posee una concentración 15 M (concentrado), es por eso que es recomendable utilizar a parte de guantes de látex, una mascarilla y lentes de protección. i)

Conclusiones

1. Obtuvimos experimentalmente el complejo solido sulfato de tetra amino cobre (II) monohidratado, solido cristalino color azul fuerte. 2. Determinamos nuestro porcentaje de error, y partir de ello nuestro porcentaje de rendimiento, equivalente a 94.72 %. 3. A partir de la estructura del ion complejo, determinamos que posee una geometría plana cuadrada y posee como ligandos al amoniaco; además que su número de coordinación es 4.

Experiencia Nº2: Prueba de solubilidad

a) Observaciones experimentales 

En esta experiencia observamos que al agregar agua y alcohol etilico a cada tubo correspondiente no se formaba nada extraño.Solo vimos que el color se iba esclareciendo.

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b) Ecuaciones quimicas  [Cu(NH3)4]SO4*H2O(s) + 4H2O(ac) ↔ [Cu(H2O)4]SO4*H2O(ac) + 4NH3(ac)  [Cu(NH3)4]SO4*H2O(s) + CH3CH2OH(ac) ↔ Cu[(NH3)4]OH*H2O(s) CH3CH2SO4(ac)

+

c) Explicacion de las ecuaciones quimicas   

En la primera reaccion el complejo reacciona por doble desplazamiento. Al agregar agua al complejo seco no estamos haciendo reaccionar al producto solido.Solo lo estamos hidratando y estariamos formando el amoniaco. Al agregar alcohol etílico al complejo seco estaríamos formando el ion Cu[(NH3)4]2+

Diagrama de procesos

En primer lugar el complejo seco se separa en dos tubos de ensayo.

En el primer tubo se adiciona alcohol etílico

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En el segundo tubo también echamos un poco del complejo seco

Adicionamos agua destilada y agitamos

d) Calculos y resultados 

En ambos tubos vimos que el complejo seco presentaba un color azul claro.Tenia un aspecto granular,como de polvo. Al adicionar el agua y alcoho letilico vimos como en el tubo con agua se iba disolviendo y aclarando su color,mientras que en el otro tubo con alcohol etilico el complejo presentaba su coloracion inicial

e) Explicacion e interpretacion de resultados 

El color azul característico del catión tetramino cobre(II) puede encontrarse en objetos de latón y en aleaciones de cobre, cuando reaccionan con amoniaco presente en la atmósfera por diversos motivos. Esta corrosión se conoce como agrietamiento estacional

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f) Observaciones finales 

El complejo seco emana un olor caracteristico a amoniaco cuando adicionamos alcohol etilico.

g) Comentarios y/o apreciaciones 

No debemos dejarlo por mucho tiempo en la estufa, ya que se puede quemar o se puede adherir parte del complejo al papel filtro.

h) Conclusiones 

El complejo sulfato de tetramino cobre es poco soluble en alcohol etilico, gran parte no se disuelve,en cambio con el agua se disuelve buena parte de este.

Experiencia Nº 3: Identificación de cobre en una muestra de mineral a) Observaciones experimentales Al disolver el HNO3 con el mineral en polvo se tora de un color verde, nos da también la liberación del gas rojo pardo y observamos que poco a poco la solución tiende a un color azul claro pero después de un tiempo determinado. Al calentar la solución a liberación del gas color rojo pardo se hace más notorio y luego este gas es absorbido por la campana y el color q era tan notorio en las paredes del tubo de ensayo desaparece, lo realizamos una y otra vez hasta que nos da un color celeste oscuro la solución y ya no se dé la liberación del gas. Luego echamos a la solución 2mL de agua destilada y observamos que la coloración baja en tonalidad a un color celeste. Echamos luego gota a gota el amoniaco y observamos que en cada gota formaba en la parte superior un color azul y luego disolvía al agitarlo con facilidad al inicio luego dada una cierta cantidad de gotas la última gota hizo que la solución quede en un color azul eléctrico. Luego echamos cierta cantidad de gotas en exceso y seguía persistiendo el color azul eléctrico. Al filtrar la solución no queda pequeñas manchas de color anaranjado tendiendo a un color rojo.

b) Ecuaciones químicas     

3Cu(s) + 8HNO3 === 3Cu(NO3)2(ac) + 2NO(g) +H2O(l) 2NO(g) + O2(g) === 2NO2(g) 3Cu(NO3)2(ac) + 6H2O(l) === [Cu(H2O)6]2+(ac) + 2NO3-(ac) 2+ [Cu(H2O)6] (ac) + 4NH3(CC) ===[Cu(NH3)4]2+(ac) + 6H2O(l)

c) Explicaciones de las reacciones químicas Al agregarle ácido nítrico a la muestra del mineral, se observa una solución de color celeste levemente verdoso y un desprendimiento de un gas color rojizo los cuales son el óxido de cobre y el óxido nitroso. Además puede que se halla formado el complejo

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acuo de cobre (II), pero en mínimas cantidades comparado con el nitrato de cobre. El óxido nitroso reacciona con el aire formando el óxido nítrico gaseoso el cual es incoloro. Para acelerar la formación del óxido nítrico le brindamos calor a nuestra solución y el óxido nitroso con el oxígeno del aire reacciona. Al añadirle 2 mL de agua destilada a la solución se convierte en el complejo hexa-acuo cobre (II) el cual es de color celeste pálido, le proporcionamos calor y un enfriamiento lento para que así no den la formación de cristales ya que se si hace un enfriamiento brusco puede que los cristales que deseamos formar en la reacción nos salgan amorfos. Al echarle gota a gota el amoniaco concentrado se da un cambio de ligandos en el complejo reemplazando las 6moleculas de agua por 4 de amoniaco, formándose así el complejo tetra amino cobre(II) que nos da una solución de color azul intenso. El cambio de la coloración se debe a la diferencia de pares electrónicos no enlazantes (en el oxígenos del agua son dos pares y en el N del amoniaco es solo un par) y el cobre forma iones complejos de distintas geometrías, por lo que absorbe la luz de diferente manera. d) Diagrama de proceso

Disolvemos el mineral con HNO3

Agregamos 2ml de agua a la solución

Eliminación del NO al acelerar la reaccion mediante calentamiento

Calentamos la nuevo solucion para que se produzca el ion complejo

Solución final despues de la eliminación total del gas NO

Enfriamos la solución y asi se realiza la formación de critales y ordenamiento molecular

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Eliminación del NO al agregamos NH3

Formación de un nuevo ion complejo el tetra amino cobre (II)

Filtramos la solución final

e) Cálculos y resultados Complejo de coordinación

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f) Observaciones finales El óxido nitroso es un gas toxico ya que la reacción en la que se forma tenemos que realizarlo en la campana La reacción en la cual el óxido nitroso se convierte en óxido nítrico es endotérmica ya que necesita calor para acelerar su proceso La solución final presenta un precipitado La formación del ion complejo hexaaquo cobre (II) es un proceso endotérmico ya que necesita calor para acelerar su proceso. Se da un cambio de ligando, el amoniaco desplaza al ligando aquo, formando así el tetra amino cobre (II). g) Recomendaciones y/o apreciaciones Usar mascarillas ya que algunos reactivos y productos presentan un olor fuerte e incluso algunos son tóxicos. Usar guantes de seguridad ya que se trabajó con ácidos concentrados h) Conclusiones La muestra de mineral si presenta cobre, esto se observa en las distintas reacciones que se desarrollan, por ejemplos teóricamente el nitrato de cobre es de color verde y el complejo formado por el agua y el ion cobre(II) es celeste pálido, los cuales se observan inicialmente, luego de añadirle amoniaco observamos el color característico del complejo tetra-amino cobre (II). Por ultimo al filtrar esta solución en el papel de filtro nos queda un color característico del cobre.

Cuestionario 3. Busca en la bibliografía las aplicaciones industriales del complejo obtenido en la práctica. Una de las aplicaciones industriales más resaltantes es las producciones de fibras de la celulosa en la producción del rayón. Por lo que es una fibra muy versátil y tiene las mismas propiedades en cuanto a comodidad de uso que otras fibras naturales y puede imitar el tacto de la seda, la lana, el algodón o el lino. Las fibras pueden teñirse fácilmente de otros colores como por ejemplo rojo. Los tejidos de rayón son suaves, ligeros, frescos, cómodos y muy absorbentes, pero no aíslan el cuerpo, permitiendo la transpiración. Por ello son ideales para climas calurosos y húmedos. La resistencia del rayón con el paso del tiempo es, sin embargo, baja, especialmente si se humedece; además posee la menor recuperación elástica de todas las fibras. Obtención fibras de celulosa, es el compuesto orgánico natural más abundante y, por tanto, materia prima potencial para la I.Q.O. La madera contiene del 40 al 60% de celulosa y la paja un 30%. Más del 90% de la producción de celulosa se obtiene de la madera y el 10% restante de las plantas. La celulosa es el componente fundamental de la pared de las células vegetales en plantas, madera y fibras naturales, y se encuentra combinada, generalmente, con sustancias como la lignina, hemicelulosas (carbohidratos más cortos principalmente pentosanos), pectinas y ácidos grasos. En el algodón y en el lino las fibras de celulosa son de gran pureza (90-95%) y tienen aplicación textil.

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4. Investiga los factores que influyen en el color azul celeste y azul intenso que adquiere la sustancia en el proceso de preparación del complejo. El color azul es exclusivo del catión tetramino cobre (II), ya que se puede evidenciar en aleaciones del cobre y objetos de latón cuando reaccionan que se encuentra en la atmosfera por diversos motivos. Además de tener en cuenta los iones proviene de la disolución de Amoniaco .Si se agrega mas NH3 , el precipitado azul se disuelve y la disolución adquiere un hermoso color azul intenso , que ahora se debe a la formación del ion complejo [Cu(NH3)4]2+

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