lunes, 15 de diciembre de 2008

Sintesis de tricloruro de aluminio anhidro


1. Aspectos teóricos

El tricloruro de aluminio es un compuesto iónico (fase sólida).

Su síntesis es a partir de cloro (gas) y aluminio (sólido) se obtiene el tricloruro de aluminio.

El tricloruro de aluminio se hidroliza muy rápidamente obteniéndose:

AlCl3 + 3H2O à ALl(OH)3 + 3HCl

2. Síntesis

Síntesis a partir de cloro (gas) y aluminio (sólido) se obtiene el tricloruro de aluminio.

2Al(s) + 3Cl2(g) à 2AlCl3(s)

El cloro se obtiene a partir de hacer reaccionar el acido clorhídrico con permanganato potásico, según la reacción:

16HCl + 2KMnO4 à 5 Cl2(g) + 2KCl + 2MnCl2 + 8 H2O

El ión Cl- se oxida a Cl2 gas y el ión MnO4- se redice a Mn2+.

Realizo el montaje que se puede observar en la imagen:


Nota: ya que el cloro es un gas muy toxico trabajo en vitrina de gases, por lo que el montaje se realizara en campana de gases.

El material empleado para el montaje es el siguiente:

- Embudo de presión compensada de 100 ml

- Matraz esférico de dos bocas de 250 ml

- 2 frascos lavadores de gases

- 2 adaptadores macho 29,2/32 acodado con oliva

- Adaptador macho 29,2/32 recto con oliva

- Tuvo de combustión

- Tubo con oliva

- Nueces, pinzas y soportes

- Mechero

- Tozos de goma de caucho

- Roscas y juntas de precisión más grasa

- Lana de vidrio y pinzas

Material para los reactivos:

- Balanza, espátula y navecilla

- Embudo de sólidos

- Probeta de 100ml

Los reactivos utilizados son:

- Ácido clorhídrico

- Ácido sulfúrico

- Cloruro de calcio

- Permanganato potásico

- Agua

Para el montaje, sujeto el matraz esférico de dos bocas a un soporte con la ayuda de un pinza y una nuez, a continuación en la boca más grande coloco el adaptador macho29,2/32 acodado con oliva, sujeto con una rosca y una junta de precisión, que ira conectado con una goma de caucho a uno de los frascos lavadores y a continuación el otro unidos por una goma de caucho, este último se conecta con otra goma de caucho que esta unido al tubo de combustión mediante un adaptador macho 29,2/32 recto con oliva, sujeto por una rosca y una junta de precisión, el tubo de combustión esta conectado a un tubo con oliva que esta unido por un adaptador macho 29,2/32 acodado con oliva, sujeto por una rosca y una junta de precisión, y una goma de caucho. En la otra boca del matraz esférico, en la boca estrecha se conecta el embudo de presión compensada que estará unido por una rosca y una junta de precisión, en la parte de arriba se coloca un tapón que estará sujeto con una rosca y una junta de precisión.

En el primer frasco lavador coloco agua que me va a servir para lavar el cloro gas de todas las impurezas que pueda tener. En el otro frasco lavador coloco ácido sulfúrico que me va a servir como adsorbente de las moléculas de agua que pueda llevar el cloro gas.

En el tubo con oliva coloco cloruro de calcio, en los extremos pongo unas bolas de lana de vidrio. El cloruro de calcio lo pongo en piedras no en polvo para evitar que forme un tampón y se pueda creas una sobrepresión. La misión del cloruro de calcio es la de adsorbente de la humedad el ambiente, ya que lo que tengo que obtener es tricloruro de aluminio anhidro.

Después de la realización del montaje según imagen, pesamos en la balanza con la ayuda de un vidrio de reloj los 20,85 gr. de permanganato que con la ayuda de un embudo de sólidos paso al matraz esférico de dos bocas (coloco el triple de lo que necesito, para asegúrame que si existe un escape me reaccione el cloro gas con el aluminio).

En el embudo de presión compensada coloco 90 ml de ácido clorhídrico (misma razón).

En la navecilla peso 2 gr. de aluminio que coloco en el tubo de combustión con la ayuda de las pinzas en el centro del tubo, en los extremos coloco una bola de lana de vidrio. Debajo de la navecilla coloco un mechero lo más próximo al tubo de combustión.

Cierro todo el montaje.

Enciendo en mechero y dejo que se caliente el aluminio como unos 15 minutos. A continuación comienzo a añadir el ácido clorhídrico que esta en el embudo de presión compensada, gota a gota, al permanganato potásico que esta en el embudo esférico de dos bocas, se observa que la primera gota que añado produce una reacción muy violenta, con lo que añado poco a poco las gotas de ácido clorhídrico, pero es complicado controlar la reacción al principio, pero tras unos minutos la reacción ya no es tan violenta. Para controlar la reacción lo que observo es el burbujeo en los frascos lavadores, miro que sea un burbujeo constante, de una burbuja cada 2, 3 segundos.

La reacción que tiene lugar es:

16HCl + 2KMnO4 à 5 Cl2(g) + 2KCl + 2MnCl2 + 8 H2O

Se observa que el montaje va adquiriendo un ligero tono marrón eso se debe al gas cloro.

Coloco en el final del tubo de combustión un paño mojado en agua fría para ayudar a la condensación del gas cloro.

En el momento de la reacción se observa una incandescencia en el aluminio, en cuando cesa la incandescencia se observa que el aluminio adquiere un todo más claro. También observó un precipitado de color amarillo en el tubo de combustión cerca de la lana de vidrio.

La reacción que tiene lugar es:

2Al(s) + 3Cl2(g) à 2AlCl3(s)

Dejo de añadir ácido clorhídrico al permanganato.

3. Resultados y conclusiones

Se obtiene 0,25 gramos de tricloruro de aluminio anhidro de un polvo de un color amarillo que tendría que ser de color blanco, el tener ese tono amarillo puede ser que el precipitado pueda tener moléculas de cloro por eso le da ese ligero tono de color amarillo.

El rendimiento a sido del 2,53%, es un rendimiento bajo, esto puede ser debido a que el aluminio se pasiva, es decir, que se cubre la parte exterior de oxido impidiendo que reaccione con lo cual solo a reaccionado una pequeña parte del aluminio, otro factor por el que el rendimiento es bajo puede ser debido a que a la hora de retirar el precipitado del tubo de combustión se ha perdido el sólido debido a que estaba muy pegado a las paredes del tubo de combustión y era difícil de retirar de él.

Tricloruro de aluminio sólido.

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