Síntesis del nitrato de plomo

Compuestos químicos. Método de obtención. Solubilidad. Solidificación. Reacciones químicas

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sintesis del Nitrato de plomo:

descripcion:

Pocas son las sales de plomo capaces de solubilizarse con el H2O , concretamente solo existen tres sales solubles en agua: Pb(ClO4)2.3H2O , Pb(CH3COO)2 y nuestro compuesto.

El Pb ( NO3)2 es un solido cristalino blanco , soluble en disolventes polares , e insoluble en apolares.

Cristaliza en octaedros regulares.

Pese a su solubilidad en el H2O tremendamente rapida, (su PkS es muy alto ) no es higroscopico , manteniendose estable en atmosferas con un cierto indice de humedad.

Gracias a su solubilidad esta sal es venenosa , el Pb+2 forma complejos con el O2 y rompe los anillos tetrapirrolicos de las porfirinas.

metodo de obtención:

En un matraz ponemos 30 ml de H2O , 7gr de Pb en limaduras y 15ml de HNO3 (concentrado)

calentamos esta mezcla al baño maria y con una columna refrigerante ( para permitir recondensar el vapor de agua y permitir el reflujo ) durante 30 min aprox al 50%.

pasado un tiempo vemos un gas parduzco anaranjado desprenderse del matraz ( NO2) al mismo tiempo que las limaduras de Pb desaparecen ..

Retiramos el matraz cuando ya no se desprende NO2 y no queda plomo en estado solido.(el matraz presenta una solución trasparente e incolora )

Filtramos con placa filtrante y recojemos el agua madre en un cristalizador , lavamos el erlenmeyer filtrante con un poco de agua caliente para resolubilizar el precipitado formado y lo vertimos en el cristalizador.

calentamos el cristalizador al 25% y vemos como precipita nuestro compuesto a medida que el agua se va evaporando.

dejamos enfriar el cristalizador en un baño de hielo , lo filtramos en placa filtrante y dejamos que se seque.

Pesamos 9.7gr de Pb(NO3)2

Cuestiones:

1-//Las reaciones en el proceso de síntesis son basicamente redox:

Pb0 ! Pb+2 + 2e //Semi ecuacion OXIDACION

NO3- + 2H+ + 1e ! NO2! + H2O // Semi ecuacion de REDUCCION

4HNO3 + Pb ! 2NO2 + H2O + Pb(NO3)2

Una vez que todo el plomo ha sido oxidado el NO3- en exceso se combina con el para dar nuestro compuesto Pb (NO3)2.

A causa de la evaporación del agua , esta se sobresatura apareciendo el precipitado que en otras condiciones debería estar disuelto.

2-// Para neutralizar la potencial amenaza del Pb +2 disuelto en medio acuoso se podría añadir un anion soluble en ese mismo medio y que al formar una sal esta fuera insoluble precipitandose.

Pk

Cl-

4.8

Br-

5.7

PO43-

42.1

Por ejemplo los distintos aniones a probar serían:

Cl- / Br- / PO43-

Evidentemente el Cl- sería el mejor dado su pk .

Otro metodo mas seguro seria desnaturalizar el Pb (NO3)2

aplicando calor :

Según la reacción :

2 Pb (NO3)2 ! 2PbO + 2 N2O4 + O2

N2O4 ! 2NO2

El PbO es un compuesto covalente insoluble por lo que no representaria peligro, ademas con este metodo inutilizamos todo el Pb+2 presente sin quedarnos restos y de una manera fiable , solo habria que calcinar hasta que ya no saliera gas naranja oscuro (NO2)

3-//Pregunta adicional : El NO2:

El NO2 es una molecula angular gracias a una hibridación Sp2 de su atomo central ( el N) , podríanos decir que el angulo es de (120º) pero nos equivocamos pues gracias a su par electronico no compartido el angulo es de (134º) .

La distancia de enlace podría ser la de un enlace sencillo N-O pero tambien aqui nos equivocamos pues la molecula presenta resonancia , siendo el enlace de (1.2 A, menor que un sencillo y mas largo que un doble).

Los oxigenos presentan una hibridación Sp, sus Pz junto al orbital Pz puro del N forman tres orbitales moleculares deslocalizados  causantes de la resonancia.

De estos 3 orbitales moleculares deslocalizados esta completo el de mas baja energia (el enlazante) , el no enlazante tiene solo 1 e ,y el antienlazante esta vacio por completo.

El color se puede atribuir a la paramagneticidad de la molecula , el e desapareado transita del Sp2 al orbital deslocalizado antienlazante (estado excitado del NO2).

Ensayos complementarios:

1-//Interpretación del experimento 1:

Lo que hacemos es solubilizar el Pb (NO3)2 y al añadir CaCO3 crear una sal doble que precipita.

Pb+2 + CO32- + OH- ! Pb(OH)2.2PbCO3

La presencia de OH- en disolucion viene dada por el CaCO3 que actua como una base (aparte de la autoprotolisis del agua ) por eso hay que saturar la solución con el CaCO3

2-//interpretación del experimento 2:

De nuevo estamos formando otro precipitado ( PbCrO4)

Pb+2 + CrO42- ! PbCrO4

La presencia de NH3 en solución solo sirve para subir el PH , pues a PH<7 aparece una reacción competidora:

CrO42- + H+ ! H CrO4-

El acetico (acido debil ) sirve para bajar el PH , pues a PH altos aparece otra reacción competidora:

Pb+2 + OH- ! Pb(OH-)2

Rendimiento:

experimentalmente obtenemos 9.7 gr de Pb(NO3)2

4HNO3 + Pb ! 2NO2 + H2O + Pb(NO3)2

Pm Pb: 207.19

Pm Pb(NO3)2: 331.15

Partimos de 7gr de Pb o lo que son : 7/207.19= 3.34.10-2 M

la relacion estequiometrica es 1:1 luego tenemos: 3.34.10-2 M de Pb(NO3)2

luego en gramos : 3.34.10-2x331.15= 11.19gr de Pb(NO3)2

El rendimiento es de: (9.7/11.9)x100= 87%