Práctica nº 1: Determinación de la riqueza de aluminio comercial.

1. Objetivos

El objetivo de esta práctica es determinar la riqueza del aluminio por un método bastante primitivo que se explicará en el fundamento y el procedimiento. 
Dicho método no es muy efectivo por lo que el objetivo real de esta práctica es aprender a persistir hasta que las cosas den un resultado lógico por medio de la resolución de los problemas que nos vayan surgiendo a lo largo de la práctica y no tirar la toalla. 

2. Fundamento

El fundamento de esta es hacer reaccionar una masa calculada de Al con HCl y determinar el volumen teórico que debería salir de H2. Cuando obtengamos el volumen experimental de H2, hacemos la conversión para saber la masa de Al experimental. 

La obtención del volumen de H2 se basa primordialmente en el desplazamiento de agua que este gas causará en la probeta. Esto ocurre gracias a que el H2 producido lo llevaremos a la probeta mediante un tubo.

Fundamentalmente se basa en hacer unos cálculos estequiométricos para sacar un volumen de H2 y masa de Al teórica y mediante el volumen experimental de H2 sacar por estequimetría la masa de Al experimental y después mediante la ecuación: 

%Al=(mexperimental/mteórica)*100

3. Materiales y reactivos

- Gomas.                                     - Agua del grifo.
- Kitasato.                                   - HCl concentrado del 37%.
- Tapón de corcho.                     - Aluminio comercial (el de liar los bocadillos)
- Embudo de decantación.
- Probeta de 100ml.
- Recipiente con agua.
- Embudo.
- Balanza analítica (sensibilidad +-0.0001)

4. Medidas de seguridad

 Ficha de seguridad HCL

Las medidas de seguridad generales:

- Llevar el pelo recogido.
- Calzado adecuado.
- Precaución con el fuego.
- Suelo resbaladizo.
- Precaución con los vapores que se generan.
- Encender los extractores generales generales.

5. Procedimiento

Primero vamos a realizar el montaje:

Este es el montaje. Consta de un embudo de decantación donde añadiremos el HCl, y éste, estará cerrado por un tapón para evitar fugas de gas. El tubo de decantación está conectado herméticamente con un matraz kitasato al que hemos añadido previamente una cantidad de aluminio calculada, donde reaccionará con el HCl. El matraz kitasato está conectado por una goma a una probeta boca abajo llena de agua hasta el enrase de 0, con la boca sumergida en el agua.











1. Pesamos el aluminio y lo añadimos al matraz kitasato.

2. Colocamos un tapón con un orificio lo suficientemente grande como para que pueda caber el pitorro del embudo.

3. Colocamos el embudo y lo conectamos al matraz kitasato.

4. Añadimos el HCl concentrado con ayuda de un embudo y poco a poco giramos la llave para que caiga el HCl y reacciones con el aluminio. 

5. El gas producido irá por medio de la goma hasta la probeta, lo cual provocará un desplazamiento del agua equivalente al volumen de H2 producido.

6. Observamos el volumen y lo anotamos.

Es conveniente agitar de vez en cuando el matraz con mucho cuidado para que continúe la reacción hasta el final.

6. Cálculos previos 

Reacción:

2Al + 6HCl >> 2AlCl3 + 3H2

Datos:                                                          Fórmulas que vamos a usar:

- Volumen que queremos crear: 75ml        - n=(P*V)/R*T
- Temperatura ambiente; 299K (26ºC)       - Factores de conversión
- Presión ambiente: 1 atm

7. Datos experimentales


Masa de la muestra Al (g)    Volumen obtenido H2 (ml)   Masa experimental Al (g)

0.0476                                       60                                       0.0400
0.0473                                       67                                       0.0492
0.0472                                       63                                       0.0462


8. Cálculos experimentales

Como se obtiene la masa experimental de Al:

Usando el volumen obtenido de H2, mediante la fórmula n(moles H2)=(P*V)/(R*T)
Sacamos los moles de H2 y por factores de conversión según la estequiometría de la reacción, obtenemos los gramos reales de Al:

moles H2*(2mol Al)/(3mol H2)*(masa molecular Al)/(1mol Al)= masa de Al exp

Como se obtiene la riqueza de Al en %:

%Al= masa de Al experimental / masa de Al teórica * 100

1º (0.0400/0.0466)*100= 94.46%
2º (0.0492/0.0473)*100= 103.92%
3º (0.0462/0.0472)*100= 97.93%


9. Resultados 

10. Observaciones

Hicimos bastantes intentos ya que sucedían las siguientes anomalías.

- El agua contenida en la probeta no era desplazada por el gas.
- El agua contenida en la probeta apenas si es desplazada.
- Los resultados obtenidos entre todos son muy dispares entre sí.

Estos resultados probablemente se dan por  las siguientes consecuencias que hemos ido observando a lo largo de la práctica:

El tapón con el que uníamos el kitasato al embudo de decantación estaba lleno de grietas y la goma que unía al kitasato con la probeta, estaba mal unido y con grietas tapadas con cinta adhesiva. 

Esto hizo que tuviéramos que cambiar el tipo de montaje. Se quitó el tapón y se puso un trozo de guante, también cambiamos la goma.
Añadíamos el HCl directo al matraz kitasato y con cuidado y rapidez tapábamos el kitasato con el trozo de guante. Esto dio mejores resultados pero todavía quedaba la incógnita de por qué a nadie de la clase le salió igual.

Al colocar el guante nos dábamos cuenta de que el guante se metía un poco hacia adentro y salia un poco hacia afuera, esto da que pensar, el montaje puede tomar aire por la llave del embudo y así dar un error por exceso.

11. Conclusiones

Al estar roto el tapón y la goma, el gas se escapaba y no pasaba a través de la goma. Esto hacía que el agua de la probeta se desplazase poco o nada.

El otro montaje con el guante, dio mejores resultados pero seguían siendo demasiado exagerados o dispares. Esto podría ser debido al aire que desplazamos al colocar el guante, haciendo que entre al interior del kitasato y por tanto influye en los resultados.

Este método, por lo general, es muy poco fiable ya que es bastante impreciso. Se pueden dar pérdidas por cualquier lado debido a los instrumentos usados, porque no conseguimos que en el montaje las piezas estén conectadas entre sí herméticamente ya que son muy convencionales o están deterioradas.
Se dan fugas por el tapón, por la llave del embudo de decantación, por la goma, etc...

Por todas estas consecuencias y porque cada uno ha realizado un montaje distinto, con sus propias fuga u errores, no conseguimos llegar al valor dado y si alguien lo ha conseguido es debido a repetir la práctica muchas veces y porque habrá instrumentos más deteriorados que otros. 

En general los errores se han dado por exceso y por defeco, debido a lo que he explicado antes de que las piezas no están herméticas y están deterioradas por lo que se producen fugas o el montaje toma aire del exterior por la llave el embudo u otro lado.

En conclusión, no recomiendo este método para la obtención de la riqueza de aluminio ni aun que las piezas estén herméticamente conectadas ya que este tipo de montaje es muy primitivo y dará fugas y errores mayores que con otro método que no requiera un montaje como este.