Objetivo: preparar sulfato de zinc partiendo de zinc y ácido sulfúrico.

Hoy vamos a sintetizar el sulfato de zinc para poder trabajar con él a posteriori. El sulfato de zinc lo vamos a obtener a partir del ácido sulfúrico y de zinc metálico siguiendo la siguiente reacción:

Zn(s.) + H2SO4(aq.) –> ZnSO4(aq.) + ^H2(g.)

s.: sólido           aq.: disolución            g.: gas

El ácido sulfúrico se emplea en las baterías de motos y coches por lo tanto se puede sacar de las baterías o bien comprarlo. El ácido de las baterías a parte de ser diluido suele contener trazas de plomo de la misma batería por lo tanto es más aconsejable comprarlo que aprovecharlo de las baterías. El ácido sulfúrico se utiliza principalmente en la industria química ya que tiene numerosos usos desde la obtención de fertilizantes y fitosanitarios hasta productos de limpieza e incluso baterías para los automóviles. Además el sulfúrico concentrado tiene la particularidad de ser un poderoso agente deshidratante capaz de reducir a carbono el azúcar.

Yo emplearé sulfúrico para esta experiencia diluido al 25%, este puede conseguirse puro en tiendas de suministros químicos. (Véase www.letslab.com).

Nota de autor: el uso de productos químicos es realmente peligroso y no es para tomárselo a broma por lo tanto se desaconseja manipularlo si no se tienen conocimientos sobre cómo debe procederse con su manipulación. No me hago responsable de los posibles daños producidos por un mal uso de cualquiera de los reactivos aquí mencionados.

pila2El zinc puede sacarse de una pila salina(no alcalina) como la que se muestra en la fotografía, donde el recubrimiento(carcasa de la pila) es de zinc metálico.  De todas formas yo conseguí chapa de zinc en una empresa que se dedica a trabajar el metal bastante bien de precio. En caso de querer aprovechar el zinc de la pila el procedimiento es el mismo y sirve igual sólo que debemos ir con cuidado y limpiar bien la pila ya que suelen quedar restos de la pasta negruzca de MnO2.

 

 

 

 

Material y reactivos:

-Balanza de precisión 0.01g.

-Placa calefactora

-Vasos de precipitados y probeta graduada de 100ml.

-Embudo y papel de filtro

-Bandeja plástica

-Hielo

-Agua destilada

-Ácido sulfúrico 25%

-Zinc metálico

-Mascarilla para vapores inorgánicos

-Gafas de seguridad

 

Procedimiento:

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1. Pesamos aproximadamente 8 gramos de zinc metálico y 2 gramos a parte por si las moscas.

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2. Con una probeta graduada tomamos 40mililitros de ácido sulfúrico

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3. Enrasamos con agua destilada a 80ml, es decir adicionamos 40ml de agua destilada a los 40 de sulfúrico.

 

 

 

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4. Dejamos que reaccionen los 8 gramos de zinc con el sulfúrico en un amplio vaso de precipitados.

En este paso se desprende hidrógeno gas que es inflamable por lo que conviene no acercar ninguna llama.

 

Durante la reacción se desprende energía provocando la dispersión de partículas de sulfúrico en el aire. Además conviene vigilar que no se caliente demasiado ya que todavía facilitaría más la volatilización. El sulfúrico en contacto con las mucosas provoca irritación por lo que conviene mantener el espacio debidamente ventilado.

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DSC02671Si la reacción sucede muy rápidamente puede aumentar la concentración de sulfúrico en el aire produciendo sensación de asfixia para prevenir esto diluimos con agua destilada y enfriamos el recipiente con hielo para que todo el vapor condense y disminuya la concentración en aire. De todas formas es conveniente emplear una mascarilla para vapores inorgánicos como la de la fotografía, esta nos costará unos 30€ y otros 15€ los recambios del filtro de carbón activo. Estas están a la venta en ferreterías ya que se utilizan también para los pintores que trabajan con disolventes químicos.

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5. Durante la reacción empleamos tiras indicadoras de pH que nos indicarán al subir el pH el final de la reacción cuando no quede más sulfúrico en disolución. El pH final está entre 4 y 6.

El pH ligeramente ácido de la solución de sulfato de zinc se debe a la hidrólisis de la sal. En términos de andar por casa podemos considerar que al venir de un ácido fuerte(sulfúrico) y una base débil(Zn(OH)2)el pH resultante es ácido ya que la base no es capaz de neutralizar el ácido.

Ficha de seguridad del sulfato de zinc:

http://pub.panreac.com/msds/ESP/1787.Htm

6. Cuando el pH llegue a 4 adicionamos los 2 gramos restantes de zinc para asegurarnos que haya finalizado la reacción. Una vez finalizada observamos que tiene turbiedad.

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Al hacer pasar un haz láser por dos disoluciones, (la de la derecha es agua destilada y la de la izquierda la que contiene iones zinc) observamos que la luz se dispersa en el vaso de precipitados de la izquierda lo que confirma que hay partículas en suspensión. Si no hubieran partículas en suspensión este fenómeno no sucedería, a esto se le llama el Efecto Tyndall.

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7. Filtramos la disolución para separar las partículas en suspensión del resto de la disolución. A continuación evaporamos la disolución con la placa calefactora.

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8. Una vez evaporado todo el agua queda la sal de sulfato de zinc lista para su uso.

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9. Finalmente después del proceso hemos obtenido 8.01gramos reales de sulfato de zinc.

Como último paso confirmamos la presencia de sulfatos empleando cloruro de bario 0.1M. La aparición de un precipitado blanco muy denso de sulfato de bario confirmaría la existencia de sulfatos.

Primero disolvemos parte del precipitado obtenido y a posteriori agregamos un poco de disolución de cloruro de bario 0.1M.

 

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Como era de esperar el resultado es positivo para sulfatos.

 

 

 

 

 

 

Observaciones y conclusiones:

El sulfato de zinc es una sal que se puede obtener sin demasiadas complicaciones por síntesis directa con zinc y ácido sulfúrico. El sulfato de zinc en disolución tiene un pH ligeramente ácido debido a la hidrólisis en disolución. Al evaporar la disolución es necesario emplear gafas de seguridad para prevenir posibles salpicaduras.

Se desaconseja el manejo de sustancias químicas a toda persona que no esté familiarizada con su manipulación.

 

Tratamiento de residuos:

Los residuos de sulfúrico deben neutralizarse y los restos sólidos de zinc pueden desecharse a la basura. Es de vital importancia evitar que esta sal pase al desagüe, ya que es potencialmente tóxica para los organismos.

En el próximo articulo podréis observar en qué voy a emplear el sulfato de zinc que he obtenido. Guiño

Espero que os haya gustado este artículo no dudéis en comentar!!

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