¿Cómo puedo hacer una solución de sulfato de cobre (II) bastante saturada por calentamiento?

Question

Tengo que hacer una investigación para mi clase de química. Estoy estudiando los complejos de cobre y usando amoníaco para crear un precipitado en la solución de sulfato de cobre (II), y luego redisolviendo el precipitado para completar el intercambio de ligando. Cuando intenté el experimento la primera vez, no pude hacer una buena solución. Disolví alrededor de $3.5$ gramos de $\ce{CuSO4·5H2O}$ en $200$ mL de agua, y no pudo conseguir que se disolviera más. Titulé en $1$ mL de amoníaco y la solución se volvió turbia (supuse que era el precipitado). Después de $4$ mL me detuve, ya que la solución no había cambiado en absoluto. Todo esto se llevó a cabo a temperatura ambiente.

Sé que las dos mejores maneras de hacer una solución más concentrada son el tiempo y el calor. No tengo tanto tiempo, ya que estoy de vacaciones de invierno y tendré que completar el experimento lo antes posible cuando vuelva la semana que viene. Probablemente tardaría una semana en conseguir que la solución se concentrara lo suficiente, así que he decidido utilizar el calor para ayudar a la disolución. Después de buscar en Internet, he encontrado muy poco que sea útil. Una página indicaba cómo hacer una solución sobresaturada, que no era lo que yo quería. Aconsejaba calentar hasta $100^{\circ}$ Celsius, así que sospecho que será demasiado caliente para mi experimento. Un vídeo realizados por los estudiantes mostraron que hacían una solución en $50^{\circ}$ Celsius, pero utilizaron óxido de cobre (II). No estoy seguro de si eso hace que el procedimiento sea significativamente diferente.

No estoy seguro de qué temperatura es necesaria para que esto funcione. Si todo lo demás falla, quizás cambie mi tema por una investigación de la relación entre el calor y las tasas de solubilidad. Por fin sabré cómo hacer una solución saturada en un tiempo razonable.

Otras notas: Voy a utilizar una placa caliente (Fisher Scientific, 11-500-4H) para el calentamiento, no un mechero Bunsen. El amoníaco es comercial y la concentración no está en la etiqueta.

Gracias de antemano.

Answer 1

Sugiero utilizar una combinación de calentamiento, disolución, enfriamiento de choque y filtrado del precipitado.

Como ya se ha dicho, el sulfato de cobre (II) se disuelve lentamente y es más soluble con el calor. La temperatura exacta no importa, pero por qué no subir a $80$ o $100~\mathrm{^\circ C}$ ? Esto también hará que la disolución sea más rápida. Puedes buscar la solubilidad del sulfato de cobre (II) para calcular la cantidad que necesitarías y utilizar un poco más para estar seguro.

A continuación, enfríe la solución con bastante rapidez (pero no demasiado o el cristal se agrietará). Esto creará inicialmente una solución sobresaturada, pero la parte sobresaturada se cristalizará rápidamente. Puedes filtrar este precipitado cristalino para obtener tu solución saturada de sulfato de cobre (II). No filtrar demasiado rápido, o la solución seguirá estando demasiado caliente y ligeramente sobresaturada.

Por último, recuerde que si añade demasiado amoníaco, en lugar de un precipitado de $\ce{Cu(OH)2}$ puede obtener la redistribución $\ce{[Cu(NH3)4(H2O)2]^2+}$ complejo tetraammindiaquacopper(II). Se puede distinguir por su intenso color azul oscuro.