UNMSM Ingeniería Geológica UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA) FACULTAD DE I.G.M.M.G. E.A.P. Ingeniería Geológica CRISTALIZACIÓN DEL SULFATO DE HIERRO (II) Curso: Cristalografía Profesora: Ing. Rosa Medina Sandoval Integrantes: Araujo Claudio, Brian Gonzales Molina, Cesar Romero Cáceres, Hugo Sulfato Ferroso Cristalografía
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)
UNMSM Ingeniería GeológicaPrecipitación química: a partir de una disolución acuosa. Los iones disueltos se enlazan
entre sí a medida que el disolvente desaparece o cambian las condiciones de solubilidad.
Así se forman la halita o el yeso.
Sublimación: de sustancias disueltas en gases. Por ejemplo, en los conductos volcánicos,
los gases que escapan solidifican al contacto con el exterior, formando cristales. Esto ocurre
con el azufre.
Solidificación de materiales fundidos: Así se forman los cristales de las rocas plutónicas,
por enfriamiento del magma. El magma al perder temperatura, inicia el proceso de cambio
de estado de los minerales que solidifican y forman cristales de diferente tamaño según las
condiciones.
Por regla general, es bastante complicado encontrar cristales aislados de tamaño apreciable
en la naturaleza. Lo más normal es observar asociaciones de cristales denominados
agregados cristalinos que también presentan hábitos. Dos de los hábitos más comunes son
las drusas y las geodas. En las drusas, como la de la imagen inferior, los cristales se
encuentran tapizando una superficie plana (como la que muestra la imagen inferior) o
convexa.
Fuente: desconocida bajo licencia Creative Commons.
Si se trata de una cavidad esférica o una superficie cóncava hablamos de una geoda.
4.3. Mecanismo de la cristalización
Cualquier operación de cristalización debe reunir los siguientes tres pasos básicos:
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a. Sobresaturación de la solución
b. Formación de núcleos cristalinos
c. Crecimiento del cristal
a. Sobresaturación de la solución
Una solución la cual está en equilibrio con la fase sólida se dice que está saturada
con respecto al sólido. Sin embargo, es relativamente fácil prepara una solución que
contenga más sólido disuelto que el presentado por la condición de saturación, en
este caso se dice que la solución está sobresaturada.
Tanto la formación de los cristales como su crecimiento tienen la misma fuerza
impulsora que es la sobresaturación de la solución.
La sobresaturación necesaria en ciertos es tan pequeña que difícilmente podría
medirse, o bien puede ser tan grande que la solución este en alto porcentaje más
concentrado que lo que exige la curva normal de solubilidad.
Figura 1. La región por encima de la curva de solubilidad es llamada zona sobresaturada. En la zona inestable (verde) ocurre nucleación espontánea. Un cristal suspendido en la zona metaestable continuará creciendo.
La figura 1 presenta tres zonas:
La zona estable o saturada donde la cristalización no es posible.
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La zona metaestable sobresaturada entre las curvas de solubilidad y
sobresolubilidad donde no es posible la cristalización espontánea a menos que
se agreguen núcleos cristalinos.
La zona sobresaturada inestable o lábil donde la cristalización es espontánea es
probable pero no evitable.
Efectos de la sobresaturación sobre la cristalización.
La sobresaturación es una variable que puede afectar el tamaño, forma y pureza del
cristal así como el rendimiento.
La alta sobresaturación conducirá a una alta velocidad de producción de cristales y
estos serán de un tamaño pequeño y no uniformes, a menudo estos adoptan formas
dendríticas o arborescentes.
Empleando soluciones con bajas sobresaturaciones, resultara una baja velocidad
de producción de cristales y estos serán grandes y uniformes reteniendo una
porción mínima de licores madre al separarse de la solución, lo que conduce a
obtener un producto cristalino relativamente puro.
Cuando la solución sobresaturada alcanza el nivel de saturación la cristalización
cesa, a menos que se siga evaporado el solvente por evaporación natural o por
ayuda de calor entonces la cristalización continuara.
b. Formación de núcleos cristalinos
La preparación de la materia cristalina partiendo de una solución comprende dos
etapas: primero tienen que formarse los cristales y después crecer alrededor de
núcleos, por consiguiente la teoría puede dividirse en dos partes:
Nucleación o formación de núcleos cristalinos
Crecimiento resultante de los mismos
Nucleación
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La nucleación es la formación espontanea o inducida de los primeros cristales de
soluto o puede definirse como la generación espontánea o inducida de una fase
más estable en la cual un cristal es capaz de crecer.
Probablemente el mecanismos de nucleación es como sigue: pequeñas estructuras
son formadas, primero por la colisión de dos moléculas, luego el choque de otra con
el par formado y así sucesivamente hasta formas nuevos núcleos, estos núcleos
pueden existir momentáneamente porque, además de la fuerzas atractivas y
repulsivas entre moléculas, existe otra fuerza destructiva de las moléculas del
solvente sobre los núcleos formados. El proceso de construcción, el cual ocurre muy
rápidamente solamente puede continuar en regiones locales de muy alta
concentración, muchos de estos núcleos se disuelven debido a su extrema
inestabilidad, sin embargo, cuando estos núcleos alcanzan un tamaño critico pasan
a ser estables y el proceso de desarrollo del cristal alrededor de ellos.
c. Crecimiento del cristal
Tan pronto como un núcleo estable, o sea partículas más grandes que el tamaño
critico han sido formados en un sistema sobresaturado, empiezan a crecer en la
forma de cristales de tamaño visible.
Básicamente el crecimiento del cristal consiste en dos pasos: difusión de los iones o
moléculas a la superficie del cristal en crecimiento y la deposición de estos iones
sobre la superficie.
El crecimiento del cristal es un proceso difusional modificado por el efecto de la
superficie solida sobre la cual ocurre crecimiento. Las moléculas o iones del soluto
llegan a las caras en desarrollo del cristal por difusión a través de las fase de
liquida. Cuando llegan a la superficie las moléculas o iones deben ser aceptadas
por el cristal y organizados dentro del enrejado.
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4.4. Sulfato de hierro (II)
El sulfato de hierro (II) es un compuesto químico iónico de fórmula (FeSO4).
También llamado sulfato ferroso, caparrosa verde, vitriolo verde, vitriolo de hierro,
melanterita o Szomolnokita, el sulfato de hierro (II) se encuentra casi siempre en
forma de sal heptahidratada, de color azul-verdoso.
4.4.1. Forma anhidra e hidratos
El sulfato de hierro (II) puede encontrarse en varios estados de hidratación, y varias
formas de estas existen en la Naturaleza:
FeSO4·H2O (mineral: szomolnokita)
FeSO4·4H2O
FeSO4·5H2O (mineral: siderotilo)
FeSO4·7H2O (mineral: melanterita)
A 90 °C, el heptahidratado pierde agua para formar el monohidrato incoloro, también
llamado vitriolo verde o caparrosa.
El sulfato ferroso forma una solución turbia en agua, y precipita al cabo de un
tiempo. Por lo tanto, NO es soluble en agua a temperatura ambiente.
La fórmula química de esta sal es FeSO4, la cual se origina de la reacción del
hidróxido ferroso Fe (OH)2 y el ácido sulfúrico H2S04
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4.4.2. Obtención
En el proceso de acabado del acero antes de la galvanoplastia o el recubrimiento, la
lámina o la barra de acero se pasa a través de un baño decapante de ácido
sulfúrico. Este tratamiento produce grandes cantidades de sulfato de hierro (II) como
producto.
Otra fuente de grandes cantidades de esta sustancia es la producción de dióxido de
titanio a partir del mineral ilmenita.
Comercialmente se prepara por oxidación de la pirita, o tratando hierro con ácido
sulfúrico.
4.4.3. Reactividad química
Estable en condiciones normales de uso y almacenamiento.
En cualquiera de sus formas hidratadas, pierde agua en contacto con aire
seco.
Bajo exposición a la humedad, se oxida formando un recubrimiento marrón de
sulfato de hierro (III) muy corrosivo.
Al quemarse puede producir óxidos de azufre.
Usar crema de manos.
4.4.4. Usos
El sulfato ferroso se usa para purificación de agua por floculación y para eliminar
fosfatos en las plantas de depuración municipales e industriales para prevenir la
eutrofización de masas de agua superficiales.
Grandes cantidades de esta sal se usan como agente reductor, sobre todo para la
reducción de cromatos en cemento.
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4.4.5. Nutrición
El sulfato ferroso se usa para tratar la anemia ferropénica. Efectos secundarios de
esta terapia pueden incluir náuseas y molestias epigástricas después de tomar el
hierro. Estos efectos pueden minimizarse si se toma antes de ir a dormir o también
se puede consumir después del almuerzo, puesto que el estómago se encuentra
lleno. La caparrosa se dio indiscriminadamente a personas tratadas como esclavos
en los siglos XVIII y XIX con varios alimentos. El conocimiento de que podía causar
violentas náuseas y vómitos la convirtió en un remedio ideal para todo cuanto podía
enfermar a un esclavo y apartarlo de su trabajo. Muchos esclavos se envenenaron y
murieron por esta práctica
4.4.6. Propiedades físicas y químicas
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5.0. METODOLOGÍA
Día 24 de abril del 2015.
Hora 2:00 pm. – Compra de materiales.
Se realizó la compra de los materiales que se usaran para la obtención de cristales de
sulfato de hierro (II) heptahidratado.
Sulfato de hierro (II) (solido)
Agua destilada o desmineralizada
Una varilla de vidrio
Termómetro
Contenedor plástico o de vidrio
Placa de calentamiento
Una lupa
Vaso de precipitado
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Hora 8:00 am. – Realización del ensayo.
Para poder realizar el ensayo de una manera adecuada es necesario saber:
Con cuánta sustancia deberás trabajar, lo cual puedes determinar midiendo su
masa en una balanza.
La solubilidad en agua a temperatura ambiente de la sustancia, la cual puedes
obtenerla de un manual de datos de química.
También es útil conocer la solubilidad de la sustancia a temperaturas elevadas,
información que se encuentra disponible en manuales de datos fisicoquímicos. La
figura 1 muestra la solubilidad del sulfato de hierro (II) heptahidratado. en agua en
función de la temperatura.
Figura 1. Solubilidad de sulfato ferroso en agua en función de la temperatura.
También debes saber los riesgos a los que te expones al momento de manipular el sulfato
de hierro (II), para prevenir cualquier incidente debes seguir ciertos procedimiento que te
ayudaran a realizar el ensayo de una manera segura.
Busca el manual de seguridad de laboratorio.
Hay que asegúrate de no tocar con los dedos el sulfato ferroso.
Utilizar materiales de vidrio seguros u otro material de laboratorio apropiado.
Hay que usar bata de laboratorio, guantes y lentes de protección al momento de
realizar el ensayo.
Procedimiento Sulfato de Hierro (II) 15 Cristalografía
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Hora 6:30 am. – observación.
Añadí 40g de sulfato de hierro (II) en el vaso de precipitado que contiene 80ml de agua destilada.
Removí y puse a calentar en baño maría hasta que se disuelva todo el soluto.
Deje enfriar por 40 minutos.
Después de 3 horas se nota el crecimiento de cristales.
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Se notó el crecimiento de cristales.
Después de 12 horas se nota el crecimiento de cristales con formas prismáticas.
Se notó el crecimiento de cristales
Día 29 de abril del 2015.
Hora 6:30 pm. – observación.
Se vertió el líquido sobrante en un recipiente plano y se dejó reposar.