Fundamentos Químicos y Procedimientos de Laboratorio: Sal de Mohr y Alumbres

Práctica 1: Preparación y Valoración de la Sal de Mohr

Pre-laboratorio

1. Reacciones en la preparación de la sal de Mohr:

• Oxidación: Fe → Fe²⁺
• Reducción: 2H⁺ → H₂
• Reacción redox principal: 5Fe²⁺ → 5Fe³⁺ + 5e^- | MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- → Mn²⁺ + 4H₂O
• Ecuaciones de formación:
  • H₂SO₄ + H₂O → HSO₄^- + H₃O⁺
  • Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂
  • H₂SO₄ + (NH₄)₂CO₃ → (NH₄)₂SO₄ + H₂CO₃
  • FeSO₄ + 6H₂O + (NH₄)₂SO₄ → Fe(NH₄)₂(SO₄)₂·6H₂O

Post-laboratorio

1. Rendimiento de la sal de Mohr: Rendimiento (%) = (g experimentales / g teóricos) × 100.
2. Ecuación de valoración: MnO₄^- + 8H⁺ + 5Fe²⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O.
3. Producto de reducción del KMnO₄: En medio ácido, el permanganato se reduce a Mn²⁺ (8H⁺ + MnO₄^- → Mn²⁺ + 4H₂O).
4. Estabilidad del KMnO₄: No se debe utilizar una disolución preparada hace 6 meses debido a su inestabilidad y tendencia a descomponerse. Es necesario estandarizarla justo antes de su uso.
5. Importancia del medio ácido: Es necesario para asegurar la reducción a Mn²⁺ (incoloro). Sin ácido, se formaría MnO₂, lo que impediría visualizar el punto final de la valoración.
6. Indicador: No es necesario, ya que el propio exceso de permanganato actúa como autoindicador, tiñendo la mezcla de rosa al finalizar la oxidación del Fe²⁺.
7. Cálculo del pH: La hidrólisis del complejo [Fe(H₂O)₆]²⁺ → [Fe(H₂O)₅(OH)]⁺ + H₃O⁺ provoca que el pH sea inferior a 7.

Práctica 2: Síntesis de Alumbres

Pre-laboratorio

1. Reacción entre aluminio y NaOH: 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2NaAl(OH)₄ + 3H₂.
2. Precipitación con amoniaco: Al₂(SO₄)₃ + 6NH₃ + 6H₂O → 3(NH₄)₂SO₄ + 2Al(OH)₃. Se obtiene sulfato de amonio y un precipitado blanco de hidróxido de aluminio.
3. Disolución del aluminio: Se prefiere NaOH porque el aluminio se disuelve lentamente en ácido. En medio básico se forma el complejo soluble [Al(OH)₄]^-, facilitando la posterior precipitación de Al(OH)₃ al neutralizar con H₂SO₄.

Post-laboratorio

1. Definición de alumbre: Es una sal doble hidratada con fórmula general M⁺Al(SO₄)₂·12H₂O. Cristalizan en estructura cúbica con el catión trivalente coordinado octaédricamente.
2. Comentario de reacciones:
   • Medio básico: El aluminio se oxida mientras el agua se reduce, formando el complejo soluble.
   • Neutralización: Al añadir H₂SO₄ al complejo [Al(OH)₄]^-, se precipita Al(OH)₃ según la reacción: 2Na[Al(OH)₄] + H₂SO₄ → 2Al(OH)₃ + Na₂SO₄ + 2H₂O.