---Semana n°13--- ---Sección 2--- ---Grupo 1---
Asignatura: QUIMICA GENERAL
Profesores: JOSE ÁVILA, ANTONIO ALMONACID MOSCOSO Y GUSTAVO RUIZ
Tema: METALES ALCALINOS y ALCALINOS TERREOS
Integrantes
-Rodrigo Ian Cotos Barranzuela -Dave Hinostroza Marallana
-Sergio Jesús Colca Zuta -María Elita Vega Dávila
-Diego David Casani de la Cruz
Objetivos de la sesión
- Precisar los datos generales y particulares de los metales alcalinos y los alcalinos térreos
- Desarrollar los experimentos o métodos de obtención que se vieron en la sesión de metales alcalinos y
alcalinos térreos
- Extraer y compactar los conocimientos impartidos
durante la sesión en una idea grupal.
MARCO TEORICO
Los metales alcalinos:
Los metales alcalinos se agrupan en una serie de seis elementos químicos en el grupo IA del sistema periódico. Comparados con otros metales son blandos, tienen puntos de fusión bajos, y son tan reactivos que nunca se encuentran en la naturaleza si no es combinado con otros elementos. Son poderosos agentes
reductores, o sea, pierden fácilmente un electrón, y reaccionan violentamente con agua para formar hidrógeno gas e hidróxidos del metal, que son bases fuertes. Los metales alcalinos son, por orden de número atómico creciente: litio, sodio, potasio,
rubidio, cesio y francio.
Litio: Es un elemento químico de símbolo Li y número atómico 3.
En la tabla periódica, se encuentra en el grupo 1, entre los elementos alcalinos. En su forma pura, es un metal blando, de color blanco plata, que se oxida rápidamente en aire o agua. Es el elemento sólido más ligero y se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas y, sus sales, en el tratamiento de ciertos tipos de depresión.
Potasio: Nombre con que lo bautizó Humphrey Davy al
descubrirlo en 1807, siendo el primer elemento metálico aislado por electrólisis, en su caso del hidróxido de potasio KOH,
compuesto de cuyo nombre latino, Kalium, proviene el símbolo químico del potasio. Es un metal alcalino de color blanco-
plateado, que abunda en la naturaleza en los elementos
relacionados con el agua salada y otros minerales.
Cesio: Es el elemento químico con número atómico 55 y peso atómico de 132,905 uma. Su símbolo es Cs, y es el más pesado de los metales alcalinos en el grupo IA de la tabla periódica, a excepción del francio (hasta febrero de 2007). El cesio es un metal blando, ligero y de bajo punto de fusión. Es el más reactivo y menos electronegativo de todos los elementos. El cesio reacciona en forma vigorosa con oxígeno para formar una mezcla de óxidos.
Sodio: Es un elemento químico de símbolo Na (del latín, natrium y de árabe natrun) número atómico 11, fue descubierto por Sir Humphry Davy. Es un metal alcalino blando, untuoso, de color plateado, muy abundante en la naturaleza, encontrándose en la sal marina y la mineral halita. Es muy reactivo, arde con llama amarilla, se oxida en presencia de oxígeno y reacciona
violentamente con el agua. El sodio está presente en grandes cantidades en el océano en forma iónica. También es un
componente de muchos minerales y un elemento esencial para la vida.
Los metales alcalinos térreos:
Los metales alcalinos térreos constituyen algo más del 4% de la corteza terrestre (sobre todo calcio y magnesio), pero son
bastante reactivos y no se encuentran libres. El radio es muy
raro. Se obtienen por electrólisis de sus haluros fundidos o por
reducción de sus óxidos. Son metales ligeros con colores que
van desde el gris al blanco, con dureza variable (el berilio es
muy duro y quebradizo y el estroncio es muy maleable). En el
grupo IIA se encuentra un comportamiento con relación a la
naturaleza del enlace.
Magnesio: Es el elemento químico de símbolo Mg y número atómico 12. Su masa atómica es de 24,305 u. Es el séptimo
elemento en abundancia constituyendo del orden del 2% de la corteza terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua de mar. El ion magnesio es esencial para todas las células vivas.
El metal puro no se encuentra en la naturaleza. Una vez
producido a partir de las sales de magnesio, este metal alcalino térreo es utilizado como un elemento de aleación. El nombre procede de Magnesia, que en griego designaba una región de Tesalia (Grecia).
Calcio: Elemento químico, Ca, de número atómico 20; es el quinto elemento y el tercer metal más abundante en la corteza terrestre. Los compuestos de calcio constituyen 3.64% de la corteza terrestre. Las propiedades del calcio se muestran en la tabla. El metal es trimorfo, más duro que el sodio, pero más blando que el aluminio. Al igual que el berilio y el aluminio,
pero a diferencia de los metales alcalinos, no causa quemaduras sobre la piel. Es menos reactivo químicamente que los metales alcalinos y que los otros metales alcalinotérreos
Estroncio: Es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Sr y su número atómico es 38. El estroncio es un metal blando de color plateado brillante, algo maleable, que rápidamente se oxida en presencia de aire adquiriendo un tono amarillento por la formación de óxido, por lo que debe
conservarse sumergido en queroseno. Debido a su elevada
reactividad el metal se encuentra en la naturaleza combinado
con otros elementos y compuestos. Reacciona rápidamente con
el agua liberando el hidrógeno para formar el hidróxido.
Bario: Elemento químico, Ba, con número atómico 56 y peso atómico de 137.34. El bario ocupa el decimoctavo lugar en
abundancia en la corteza terrestre, en donde se encuentra en un 0.04%, valor intermedio entre el calcio y el estroncio, los otros metales alcalinotérreos. Los compuestos de bario se obtienen de la minería y por conversión de dos minerales de bario. La barita, o sulfato de bario, es el principal mineral y contiene 65.79% de óxido de bario. La witherita, algunas veces llamada espato
pesado, es carbonato de bario y contiene 72% de óxido de bario.
Radio: Elemento químico, símbolo Ra, de número atómico 88. El radio es un elemento radiactivo raro, encontrado en minerales de uranio en proporción de una parte por aproximadamente 3 millones de partes de uranio. Desde el punto de vista químico, el radio es un metal alcalinotérreo y tiene propiedades muy
semejantes a las del bario. Biológicamente, el radio se concentra en los huesos al reemplazar al calcio y, tras una irradiación
prolongada, causa anemia y neoplasias cancerosas.
Berilio: Elemento químico, Be, número atómico 4, con un peso atómico de 9.0122. El berilio, metal raro, es uno de los metales estructurales más ligeros, su densidad es cerca de la tercera parte de la del aluminio. Algunas de las propiedades físicas y químicas importantes del berilio se dan en la tabla. El berilio tiene diversas propiedades no comunes e incluso especiales. El principal uso del berilio metálico se encuentra en la manufactura de aleaciones berilio-cobre y en el desarrollo de materiales
moderadores y reflejantes para reactores nucleares.
PARTE EXPERIMENTAL O PROCEDIMENTAL
EXPERIMENTO 1: REACCIÓN DE LOS METALES CON EL AGUA 1.- materiales y reactivos:
Beaker Agua destilada Fenolftaleína
Sodio metálico Potasio metálico Magnesio metálico
2.- procedimiento:
- Colocar en un recipiente, agua destilada (la 1/3 parte si es un tubo de ensayo, y las 3⁄4 partes si es un beaker), añadir fenolftaleína.
- Luego, adicionar un trozo pequeño de un metal (sodio metálico, potasio metálico y magnesio), respectivamente y tapar.
- Enseguida, encender un fósforo en la boca del Beaker.
- Ecuación general de la reacción:
Me0 (s) + H2O (l) → Me(OH)x (ac) + H2
En esta reacción podemos observar que cierto metal reacciona con 1 mol de agua generando así un hidróxido del cual sus características dependerá mucho del metal
que vayamos a utilizar durante este experimento y de manera general se generará también el gas hidrógeno.
OBS:La reacción de metales alcalinos con el agua, produce la formación del
hidróxido correspondiente para cada caso, además de ser explosivas; la reacción es exotérmica, explosiva, y el color de la llama que desprenden es característica.
REACCIONES QUIMICAS:
Li0(s) + H2O(l) → LiOH(ac) + H2 ↑
Na0(s) + H2O (l) → NaOH (ac) + H2 ↑
K0(s) + H2O(l) → KOH(ac) + H2 ↑
Mg0(s) + H2O(l) → Mg(OH)2 (ac) + H2 ↑
EXPERIMENTO 2: IDENTIFICACIÓN DE METALES ALCALINOS 1.- materiales y reactivos:
Tubos de ensayo Sal de sodio Sal de potasio
Sal de litio Fluoruro de sodio Acetato de zinc uranilo
Ácido perclórico
2.- procedimiento:
- En tres tubos de ensayo, añadir mL de una solución de sales de sodio, potasio y litio, respectivamente.
- Emplear los siguientes reactivos de reconocimiento:
Fluoruro de sodio: catión litio
Acetato de zinc uranilo: catión sodio Ácido perclórico: catión potasio
- REACCIONES QUIMICAS:
Li+ (ac) + NaF(ac) → LiF↓ + Na+ (ac)
En esta ecuación podemos observar como 1 mol de catión litio reacciona con 1 mol de fluoruro de sodio generando así 1 mol de fluoruro de litio
(que podemos encontrarlo en la solución a manera de precipitado) y también 1 mol de catión sodio.
Na+ (ac) + Zn[(UO2)3(CH3COO)8] (ac) + CH3COO- (ac) + 9H2O (l) → NaZn[(UO2)3(CH3COO)9].9H2O ↓
En esta ecuación podemos observar que 1 mol de catión sodio reacciona con 1 mol de acetato de uranil zinc, 1 mol anión acetato y 9 mol de moléculas de agua generando así 1 mol de acetato de sodio-zinc-uranilo
nonahidratado (recordar que este producto se encuentra como precipitado dentro de la solución).
K0(s) + HClO4 (l) → KClO4 (s) + H2 ↑
En esta ecuación podemos observar que 1 mol de potasio reacciona con 1 mol de ácido perclórico generando así 1 mol de perclorato de potasio
y 1 mol de gas hidrogeno.
EXPERIMENTO 3: COMPORTAMIENTO QUÍMICO DE LAS SOLUCIONES ALCALINO TÉRREAS
1.- materiales y reactivos:
Tubos de ensayo Solución de calcio Solución de bario
Solución estroncio Hidróxido de amonio Oxalato de amonio
Ácido acético glacial Cromato de potasio.
2.- procedimiento:
- Tomar dos series de tres tubos de ensayo que contengan 1 mL de solución de calcio, bario y estroncio.
- A la primera serie adicionar gotas de hidróxido de amonio, y posteriormente gotas de oxalato de amonio.
- Observar y decantar el precipitado, al cual se le añade gotas de ácido acético glacial
- A la segunda serie adicionar gotas de cromato de potasio.
- Ecuaciones generales de la reacción:
Me++ (ac) + (NH4)2C2O2 (ac) → MeC2O2 ↓ + NH4+ (ac)
En esta ecuación podemos observar que 1 mol de cierto metal reacciona con 1 mol de oxalato de amonio generando así 1 mol de oxalato del metal que se esté utilizando (recordar que este producto estará en la
solución a manera de precipitado) y produciendo también 1 mol de amonio.
Me2C2O2 (S)+ CH3COOH(ac) → Me(CH3COO)2 (ac) + H2C2O4 (ac) En esta ecuación podemos observar que 1 mol de oxalato de cierto metal
reacciona con 1 mol de ácido acético generando así 1 mol de acetato del metal que estemos utilizando (este producto se encontrará en forma
acuosa) y 1 mol de ácido oxálico.
Me++ (ac) + K2CrO4 (ac) → MeCrO4 ↓ + 2K+ (ac)
En esta ecuación podemos observar que 1 mol de catión del metal que estemos utilizando reacciona con 1 mol de cromato de potasio generando así 1 mol de cromato del metal utilizado y también 2 mol de
catión potasio.
Experimento 4: Reacción del magnesio con los ácidos Contexto:
En base de los siguientes experimentos aprenderemos cómo reacciona el magnesio al ser expuesto a un ácido.
1.- materiales y reactivos:
Tubo de ensayo Ácido sulfúrico Magnesio metálico
2.- procedimiento:
- A un tubo de ensayo añadir gramos de magnesio metálico.
- Adicionar gotas de ácido sulfúrico concentrado.
- Observar y escribir la ecuación química.
Representación:
Análisis de la Reacción - Ecuación general:
- Se evidencia un burbujeo que indica la reacción se está realizando.
- Se observa el desprendimiento de hidrogeno en forma de gas.
- Es una reacción redox de desplazamiento simple.
OBS: A través del experimento comprobamos la alta reactividad del magnesio con un ácido fuerte, además pudimos observar la necesidad de limpiar bien los materiales del laboratorio, debido a que podría
ocurrir problemas como la coloración amarillenta y afectar el control de nuestro experimento.
Mg
Formación de MgSO4
Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4)
Liberación de H2
EXPERIMENTO 5: OBTENCIÓN DE HIDRÓXIDO DE MAGNESIO 1.- materiales y reactivos:
Tubos de ensayo Cloruro de magnesio Hidróxido de amonio
2.- procedimiento:
- A un tubo de ensayo añadir gotas de cloruro de magnesio, luego añadir gotas de hidróxido de amonio hasta la presencia de un precipitado.
- Se produce una precipitación parcial de hidróxido de magnesio, blanco, gelatinoso.
- Ecuaciones de la reacción:
Mg++ (ac) + NH4OH (ac) → Mg(OH)2 ↓+ NH4+ (ac)
En esta ecuación podemos observar que 1 mol de catión magnesio reacciona con hidróxido de amonio generando así 1 mol de hidróxido de
magnesio (recordar que este producto lo encontraremos en forma de precipitado dentro de la solución) y 1 mol de amonio.
OBS: Este experimento sirve para obtener hidróxido de manganeso de manera simple y eficaz, podemos comprobar esto debido a las
reacciones que se presentarán a lo largo del procedimiento ya que debido a sus características y propiedades esta va a tener una reacción muy particular y fácilmente identificable.
EXPERIMENTO N° 6: ANÁLISIS POR COLORACIÓN A LA LLAMA
1.- materiales y reactivos:
Cloruro de litio Cloruro de sodio Cloruro de potasio Cloruro de calcio
Cloruro de bario Cloruro de estroncio Alambre de platino Mechero bunsen
2.- procedimiento:
En este experimento observaremos y analizaremos la coloración
presentada por algunos metales del grupo IA y IIA. Para este ensayo se requiere que los compuestos sean lo más volátiles posibles y para ello se humedece con ácido clorhídrico, generalmente.
a. Se humedece la punta del alambre de platino con ácido clorhídrico (HCl) y con esta se toca la sustancia, se acerca a la zona inferior externa de la llama del mechero ascendiendo suavemente por el borde de la misma. Se observará una coloración, que varía dependiendo del metal, en la llama.
Se observa un color rojo carmín, que identifica al elemento litio (Li)
El color amarillo brillante es característico del sodio (Na)
La presencia del potasio (K) se puede reconocer al observar una coloración lila
Presenta un color anaranjado o rojo ladrillo debido al calcio (Ca)
Se observa una coloración verde-clara, característica del elemento bario (Ba)
Este característico color rojo evidencia la presencia del estroncio (Sr)
RESULTADOS Y DISCUSION
En esta clase nos enseñó las características físicas y química de los metales alcalinos y alcalinotérreos en fin de comprender sus
aplicaciones y propiedades.
En la clase experimental observamos las diferentes llamas que producen los metales del IA y IIA al ser expuesto al calor, comprobando sus
propiedades al tener un electrón excitado con el espectro de luz;
además también aprendimos el protocolo de análisis, que nos instruyó a reconocer compuestos tras la identificación del producto luego de una reacción.
También vimos que debido a sus propiedades estos elementos deben ser almacenados de manera especial ya que son altamente reactivos con sustancias como el agua.
Agregar también que durante la clase se vio las distintas aplicaciones que se les da a los elementos principales de cada grupo para de esta manera nosotros poder saber la generalidad con la cual son usados en la industria, en el área de salud, entre otros.
Culminar afirmando que sin duda estos conocimientos, nos enseñaran a ahorrar valioso tiempo y recursos y nos da un vistazo más profundo sobre la química cuantitativa.
CUESTIONARIO
1. Indique las propiedades de los iones Na+, K+, Ca+2, Mg+2 en las funciones biológicas de los seres vivos
PROPIEDADES DE NA+
El sodio es un componente de muchas comidas, por ejemplo, la sal común. Es necesario para los humanos para mantener el balance de los sistemas de fluidos físicos. El sodio es también requerido para el
funcionamiento de nervios y músculos. Un exceso de sodio puede dañar nuestros riñones e incrementa las posibilidades de hipertensión.
PROPIEDADES DE K+
El potasio puede ser encontrado en vegetales, frutas, patatas, carne, pan, leche y frutos secos. Juega un importante papel en los sistemas de fluidos físicos de los humanos y asiste en las funciones de los nervios. Cuando nuestros riñones no funcionan bien se puede dar la acumulación de
potasio. Esto puede llevar a cabo una perturbación en el ritmo cardiaco.
PROPIEDADES DE Ca+2
Cuando hablamos del calcio algunas veces nos referimos a él con el nombre de cal. Es comúnmente encontrado en la leche y productos lácteos, pero también en frutos secos, vegetales, etc. Es un componente esencial para la preservación del esqueleto y dientes de los humanos.
También asiste en funciones de los nervios y musculares. El uso de más de 2,5 gramos de calcio por día sin una necesidad médica puede llevar a cabo el desarrollo de piedras en los riñones, esclerosis y problemas en los vasos sanguíneos.
PROPIEDADES DE Mg+2
Efectos de la exposición al magnesio en polvo: baja toxicidad y no considerado como peligroso para la salud. Inhalación: el polvo de
magnesio puede irritar las membranas mucosas o el tracto respiratorio superior. Ojos: daños mecánicos o las partículas pueden incrustarse en el ojo. Visión directa del polvo de magnesio ardiendo sin gafas
especiales puede resultar en ceguera temporal, debido a la intensa llama blanca. Piel: Incrustación de partículas en la piel. Ingestión: Poco posible; sin embargo, la ingestión de grandes cantidades de polvo de magnesio puede causar daños.
2. Explique por qué los metales alcalinos reaccionan más violentamente con el agua que los alcalinos térreos
Los alcalinos cada vez reaccionan de manera más violenta con el agua, dado que su reactividad aumenta al descender en el grupo. Podemos explicarlo de manera sencilla diciendo que los alcalinos tienen a perder el electrón de su capa de energía más externa para tener la
configuración del gas noble correspondiente.
3. Explique las reacciones que se establecen dentro de las pilas alcalinas para proporcionar energía
Una pila alcalina se fundamenta en la reacción de oxidación reducción que se da entre el zinc metálico y el dióxido de manganeso en medio básico (de ahí el nombre de «alcalina»)
Como electrolito contiene hidróxido de potasio, KOH, que es el que
aporta el medio básico requerido por la reacción y cuya migración evita la polarización de la pila (recuerda que era necesario un electrolito
dentro del puente salino para el funcionamiento de cualquier celda electroquímica).
En el ánodo, es decir, en el electrodo de polaridad negativa, se produce la oxidación del Zn pulverizado, mientras que, en el cátodo, es decir, en el electrodo de polaridad positiva, se produce la reducción del óxido de manganeso (IV), MnO2, (que actúa como oxidante) para dar óxido de manganeso (III), Mn2O3. Las semirreacciónes que se producen son las siguientes:
ANODO: semirreacción de oxidación Zn + 4OH- --- Zn(OH)42-+ 2e
CATODO: semirreacción de reducción
2MnO2 + 2H2O + 2e --- Mn2O3.H2O + 2OH-
4. Algunas personas manifiestan diferencias en la actividad
antiinflamatoria del diclofenaco sódico en comparación al diclofenaco potásico. Justifique a qué se debería ello.
El Diclofenaco es un fármaco derivado del ácido acético y pertenece al grupo de los Antiinflamatorios no esteroideos (AINE), con potentes propiedades antirreumáticas, antiinflamatorias, analgésicas y
ocasionalmente, antipirético. Se piensa que, al igual como sucede con otros fármacos de este grupo (ibuprofeno, Naproxeno, Ketoprofeno, piroxicam…), el Diclofenaco ejerce muchas de sus acciones como
resultado de su capacidad de inhibir la síntesis de prostaglandinas, pues el mecanismo de acción de los AINE, no se conoce por completo, pero implica la inhibición de la ciclooxigenasa (COX-1 y COX-2). Existen en el mercado farmacéutico dos alternativas diferentes relacionadas con este fármaco: el Diclofenaco potásico y el Diclofenaco sódico. La idea de introducir al mercado farmacéutico, dos medicamentos con el mismo principio activo, Diclofenaco, pero con vehículos diferentes, fue
propuesta por los laboratorios Ciba-Geigy (hoy, novartis). Las dos
formulaciones de Diclofenaco fueron: Voltaren® tabletas de Diclofenaco sódico con recubrimiento y CATAFLAM® tabletas de Diclofenaco de
liberación inmediata de potasio, que no son necesariamente
bioequivalentes. Pretendió, en ese entonces, el laboratorio, conjugar dos sales diferentes para ejercer una farmacocinética diferente y, a la vez una alternativa para los médicos, según la necesidad. Puesto que la sal de potasio, elaborada con potasio, es más soluble en agua y se disuelve en el medio ácido estomacal, se creó el Cataflam de liberación
inmediata, con el fin de brindar un alivio rápido para los dolores agudos (dismenorrea) y bajar rápidamente la fiebre en los niños.
Mientras que la sal sódica, elaborada con sodio; menos soluble en agua y que se disuelve, por su recubrimiento, en el medio alcalino del
duodeno, hace que sea más lenta su absorción. Farmacocinéticamente, las sales del diclofenaco, influyen únicamente en la rapidez con que se absorbe el diclofenaco como tal, luego de absorbida la sustancia, las otras fases del ADME, Distribución, Metabolismo y Excreción, son
iguales para los dos fármacos. La concentración máxima del diclofenaco potásico en sangre se obtiene aproximadamente en 1 hora, mientras que el diclofenaco sódico la consigue entre 2 y 3 horas, respectivamente;
Diclofenaco potásico se absorbe en el medio ácido del estómago, actúa, por tanto, más rápido. Su absorción es casi inmediata, por eso se utiliza en caso de fiebre y dolor menstrual. El Diclofenaco sódico se absorbe en la primera porción del intestino (duodeno). Actúa por tanto más lento. Se absorbe entre dos y tres horas. Puede existir cierta duda, y de ahí la
confusión de algunos, el hecho de que el potasio ayude ligeramente a la presión arterial y de que el sodio es perjudicial, pero las
concentraciones mínimas que tienen las dos sales en los respectivos medicamentos no representan, desde el punto de vista farmacológico, ninguna consideración. (1)
5. Describa cómo se realiza la producción industrial de NaOH y KOH.
Indique a qué se debe que un producto sea más costoso que el otro.
El hidróxido del sodio (NaOH) es un sólido cristalino blanco, corrosivo, que absorbe fácilmente la humedad hasta que se licúa formando una solución alcalina. La sosa cáustica comúnmente llamada, lejía de sosa, es el hidróxido de sodio, el álcali industrial más extensamente utilizado, a
veces combinado con cloro formando hipoclorito sódico. Es altamente corrosivo a los tejidos animal y vegetal.
Las soluciones alcalinas cuando está disuelto en agua neutralizan los ácidos en varios procesos comerciales.
Obtención Industrial. “El hidróxido de sodio, que se conoce
comúnmente como soda cáustica, se produce comercialmente por dos métodos básicos: proceso químico (caustificación) y modernamente por electrólisis. La mayoría de la soda cáustica se produce a partir de celdas electrolíticas. Hay tres tipos de celdas electrolíticas: diafragma, mercurio y de membrana (que se describirán posteriormente). En esta parte se estudiará primero los métodos para producir soda cáustica diluida y posteriormente la concentración de las soluciones de soda cáustica obtenidas
Proceso de electrólisis
• La conversión de la solución de NaCl a Cl2 y a NaOH se realiza en tres tipos de celdas electrolíticas: la celda de diafragma, la celda de
membrana, y la celda de mercurio.
• La característica que distingue a estas celdas es la manera por la que el producto del electrólisis se evita que se mezclen unos con otros,
asegurando así unos productos finales con la pureza requerida.
• Las reacciones electroquímicas son por un lado la descarga de los iones cloruro, Cl–, en el ánodo, 2Cl– → Cl2 + 2 e–
• Y la generación de hidrógeno, H2, y de iones hidroxilo, OH–, en el cátodo.
2 H2O + 2 e– → H2 + 2OH–
• El cloro se produce en el ánodo en cada uno de los tres tipos de celdas electrolíticas. La reacción catódica en células del diafragma y de
membrana es la electrólisis del agua para generar H2 según lo indicado, mientras que la reacción catódica en células del mercurio es la descarga del ion sodio, Na+, para formar la amalgama diluida de sodio en
mercurio.
Na+ + Hg + e– → NaHg
• Esta amalgama entonces reacciona por separado con H2O en un reactor descomponedor formando los productos H2 y NaOH.
2 NaHg + 2 H2O → 2 NaOH + 2 Hg+H2
• La separación de los productos del ánodo y del cátodo en células del diafragma se produce usando asbesto como diafragma separador Usos del NaOH
• En la refinación del petróleo, neutraliza los ácidos sulfúricos y orgánicos
• En la elaboración del jabón, reacciona con los ácidos grasos saponificándolos y produciendo como subproducto glicerina.
• Sus soluciones alcalinas se usan en el tratamiento de la celulosa en la industria pastero-papelera y en la fabricación de muchos productos químicos.
• Se comercializa sobre todo en solución acuosa del 50% en peso, que permite su uso y dosificación en muchos procesos sin necesidad de evaporar toda el agua.
• Los tanques de NaOH 50%, son de acero al carbono, generalmente aislados para evitar la cristalización del NaOH a temperaturas bajo cero El hidróxido de potasio
También conocido como potasa cáustica es un compuesto químico inorgánico de fórmula KOH, siendo una base fuerte de uso común.
Tiene muchos usos tanto industriales como comerciales. La mayoría de las aplicaciones explotan su reactividad con ácidos y su corrosividad natural.
Producción de carbonato de potasio. El hidróxido de potasio, se aplica en una gran variedad de usos industriales. Los usos principales son:
En la producción de carbonato de potasio, fosfatos de potasio, fertilizantes líquidos y jabones y detergentes de potasio.
Producción de carbonato de potasio, el cual se usa principalmente en la fabricación de vidrios especiales, incluyendo los tubos de televisión.
Otros usos del carbonato de potasio incluyen:
- Alimentos
- Tintes y pigmentos
- Extracción de dióxido de carbono de las corrientes de gas industrial - Compuestos de calderas
- Jabones
- Baños de galvanoplastia
- Coloración en cubas e impresión de textiles - Esmaltes de titanio
- Agentes deshidratantes
Como sustancia química intermedia para la producción de varios
productos químicos del potasio, incluyendo acetato de potasio, bisulfito, ferrocianuro, fluoruro, silicato y otros.
Polvos para extinguidores de incendios Producción de fertilizantes
El hidróxido de potasio es usado en la producción de fertilizantes para la agricultura. Estos fertilizantes son usados como una gran fuente de
potasio para las cosechas que son sensibles a iones de cloruro.
Producción de jabones
Los jabones de potasio incluyen aquellos hechos de:
Indique a qué se debe que un producto sea más costoso que el otro.
CON EL NAOH TE VAS A TARDAR UNA HORA EN EXTRAER TODO EL MOLIBDENO, PERO CON EL KOH TE VAS A DEMORAR SÓLO 30
MINUTOS. ES MÁS CARO, PERO SE GANA TIEMPO”
El investigador de la Escuela de Ingeniería Química, Dr. Álvaro Aracena, en su trabajo denominado “Alternativa de extracción de Molibdeno
desde MoO3 mediante el uso de Hidróxido de Potasio en sistemas agitados”, logró probar un método alternativo de purificación de este material, el cual en una primera fase depurativa deriva en lo que
conocemos como Óxido de Molibdeno MoO3.
Pero el Dr. Aracena quiso ir aún más allá y obtener un líquido rico en esta sustancia dando vueltas en una solución. Para este proceso, que tradicionalmente se utiliza Hidróxido de Sodio NaOH, el investigador junto, a ese entonces, el alumno memorista de Ingeniería Civil en
Metalurgia Extractiva, Andrés Sanino, aplicó un proceso alternativo de purificación utilizando otro reactivo para obtener el concentrado de
Molibdeno. Fue así como utilizaron Hidróxido de Potasio KOH, lo cual los llevó a obtener excelentes resultados, demostrando incluso ser más
efectivo que el NaOH.
“A nosotros nos interesaba saber cuánto se demoraba en obtener el concentrado de Molibdeno; al aumentar la temperatura, cuál era el resultado sobre la velocidad de extracción de este material; cuál era el efecto si aumentaba la concentración de Hidróxido de Potasio; porque la idea en un futuro es reemplazar el NaOH por el KOH, ya que,
basándonos en las respuestas a las preguntas anteriores, este último es más efectivo”, sostiene el Dr. Aracena.
Cabe destacar que el Molibdeno es uno de los cinco principales metales refractarios (metales con alta resistencia al calor y al desgaste), junto con el Tungsteno, el Tantalio, el Niobio y el Renio.
El punto de fusión del Mo es de 2623°C, superior al del acero de 1000°C, por esta razón se utiliza en diversas aleaciones para mejorar la
resistencia, sobre todo a altas temperaturas.
Aproximadamente el 75% del Molibdeno producido es utilizado por las industrias del hierro y del acero. De este modo, podemos observar que una gran cantidad de este material se utiliza para la elaboración de armas, ya que el acero usado para la fabricación de éstas incorpora el Mo, evitando así la torsión del cañón del fusil manteniéndolo rígido.
Este material también es frecuentemente utilizado en el ámbito aéreo espacial, sobre todo para evitar que el brusco cambio de temperatura que sufre la nave al cruzar la atmósfera, atente contra su rigidez.
Cabe señalar que los datos obtenidos por ambos investigadores durante el proceso de purificación del Mo a través del Hidróxido de Potasio,
también podrían, en un futuro cercano, servir para el diseño y
construcción de reactores para tratar este material. “Nuestro trabajo fue experimental, realizado en laboratorio en bolas de dos litros. Sin
embargo, ahora queremos ver si funciona en una planta piloto, porque a diferencia de nuestra investigación, donde trabajamos con un litro de solución, ahí se trabaja con metros cúbicos (1000 litros). Una vez
realizadas las pruebas en un reactor, nos gustaría llevar este trabajo al campo de la industria”, indicó el profesor Aracena.
Pese a que, en la primera fase de esta investigación realizada a través de pruebas de laboratorio, se obtuvieron excelentes resultados, el costo de este proceso sigue siendo más elevado que utilizar NaOH como reactivo.
No obstante, se observa una facilidad de extracción que podría ser muy atractiva para la industria. “Con el NaOH te vas a tardar una hora en extraer todo el Molibdeno, pero con el KOH te vas a demorar sólo 30 minutos. Es más caro, pero se gana tiempo”.
Para pasar a la siguiente etapa de la investigación, se utilizará entonces la planta piloto de la Escuela de Ingeniería Química, ubicada en el
Campus Curauma de la PUCV, donde se está planificando construir, dentro de este año, el reactor para realizar las últimas pruebas antes de negociar este trabajo con la industria.
Esta investigación, que se llevó a cabo con recursos propios de la
Escuela y que formó parte del proyecto de título del ex alumno Andrés Sanino, “Lixiviación de Trióxido de Molibdeno con Hidróxido de Potasio entre 5 y 100°C como alternativa de purificación de soluciones de
Molibdeno, desarrollado en PUCV – EIQ ", fue parte además de la
Conferencia 16° SAM-CONAMET, realizada en Buenos Aires, Argentina, en el mes de noviembre de 2016, y donde se expuso el trabajo
“Disolución de MoO3 en medio alcalino con KOH”
6. ¿Por qué los elementos alcalinos y alcalinos térreos presentan diferentes coloraciones al ser sometidos a la llama?
Porque, al ser sometidos a la llama, los átomos de los elementos se
elevan a un estado de excitación debido a la temperatura y al regresar a su estado fundamental emiten una luz de una frecuencia característica. La magnitud de ésta dependerá de la energía de cada uno de los niveles entre los cuales ocurre la transición, de la carga nuclear y del número de electrones involucrados.
Debido a que los elementos tienen diferente carga nuclear, diferente tamaño y diferente número de electrones, cada elemento está
caracterizado por un espectro atómico que es diferente al de cualquier otro elemento.
REFERENCIAS
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https://www.uv.es/borrasj/ingenieria_web/temas/bloque_2/tema_9_alc alinos/tema_9_alcalinos.pdf
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4. Www.uv.es. [citado el 6 de febrero de 2021]. Disponible en:
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5. Enríquez JIZ. Tema 6. Álcalis y halógenos [Internet]. Upm.es. [citado el 6 de febrero de 2021]. Disponible en:
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https://www.researchgate.net/publication/223988158
8. Colores que hablan: ensayos de coloración a la llama para los elementos químicos [Internet]. Quimitube.com. 2012 [citado el 6 de febrero de 2021]. Disponible en: https://www.quimitube.com/ensayos- de-coloracion-a-la-llama-para-los-elementos-quimicos/.
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