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Práctica # 5 LA REACCIÓN QUÍMICA INTRODUCCIÓN Fórmulas químicas: Son agrupaciones de símbolos que representan a los elementos que intervienen en su formación. Algunos símbolos son afectados por subíndices, que se colocan a la derecha e indican el número de átomos de cada elemento que forma el compuesto. Y cuando se antepone el número (coeficiente), este indica el número de moléculas que se tienen del compuesto. Clasificación de las fórmulas: Pueden ser de dos tipos: ♦ Fórmulas condensadas (moleculares): son las que representan la clase y el número de átomos que integran a la molécula. ♦ Fórmulas desarrolladas, estructurales o de Lewis-Langmuir: indican la clase y el número de átomos y la posible estructura de la molécula, es decir, la forma en que se unen. Los enlaces entre átomos se representan por un guión. Valencia: Capacidad que tienen los átomos de ceder o ganar electrones durante un cambio químico. Los electrones de valencia son aquellos que se encuentran encuentran en la última capa externa. Enlace químico: Es la fuerza electrostática con que se atraen los átomos de una molécula para poder completar 8 electrones en su úl tima capa de valencia para hacerlo estable. Tipos: ♦ Enlace iónico (electrovalente): Lleva a cabo una transferencia completa de electrones de un átomo a otro, formándose un anión y un catión que se mantienen unidos por fuerzas electrostáticas dando lugar a la formación de un compuesto iónico; se forma al unirse u nirse los átomos de un elemento metálico con uno no metálico. ♦ Enlace covalente: Un átomo completa su ni vel externo (capa de valencia) compartiendo electrones con otro átomo átomo para lograr la estabilidad del compuesto, por lo que se combinan combinan 2 elementos no metálicos, formando un compuesto covalente. Enlace simple: Es covalente y consiste en que 2 átomos de elementos no metálicos o comparten un solo par de electrones. • Enlace covalente coordinado: Cuando 2 átomos comparten un par de electrones, dos átomos, pero sólo un átomo es el donador, por lo tanto, tiene una distribución desigual del par electrónico, produciendo una carga parcial negativa en el átomo receptor; la mayoría de las veces estos tipos de enlaces se representan por medio de una flecha que apunta hacia el átomo receptor de los electrones de enlace. • Enlaces dobles: Se presentan cuando dos átomos comparten un par de electrones. • Enlaces triples: cuando los átomos de 2 moléculas se unen de tal manera que cada uno de los átomos comparte 3 pares de electrones o enlace triple 1. REACCIONES QUÍMICAS: (cambio químico) Proceso mediante el cual una o más sustancias (elementos o compuestos) denominadas reactivos, sufren un proceso de transformación o combinación para dar lugar a una serie de sustancias (elementos o compuestos) denominadas productos. En una reacción química se produce d esprendimiento o absorción de calor o diversas formas de energía. Presentan 3 tipos de cambios que se desarrollan cuando los reactantes se transforman en diferentes productos: • Cambio de propiedades físicas y químicas • Cambio de composición porcentual de los átomos de cada compuesto • Cambio de energía que se verifica durante la reacción al desprender calor y luz
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Puig, Ignacio, S.J. ,CURSO GENERAL DE QUÍMICA, editorial Marín, 1961, México. Pp. 245-249
2 Ecuación química es una descripción simbólica de una reacción química. Muestra las sustancias que reaccionan o reactivos, las que se obtienen o productos y nos indican además las cantidades relativas de las sustancias que intervienen en la reacción. Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha representan las sustancias de partida denominadas reactivos, a la derecha de la flecha están las formulas químicas de las sustancias producidas denominadas productos. Los números al lado de las formulas son los coeficientes (el coeficiente 1 se omite). Primer miembro Segundo miembro A + B → C + D Reactivos o Productos o Sustancias reaccionantes sustancias producidas Reacción endotérmica: Para producirse necesita calor; absorbe calor o energía. Reacción exotérmica: Al efectuarse libera calor. Información contenida en una reacción: → = Produce o da lugar a... + = Se utiliza para indicar el numero de sustancias que participan en una reacción ↑ = Gas que desprende ↓ = sólido que precipita ∆ = En química, significa aplicación de calor (g) = gas (l) = líquido (aq) = solución acuosa (S) = sólido (c.e.) = corriente eléctrica Reacciones reversibles : Los productos pueden reaccionar entre sí para formar de nuevo las sustancias que reaccionaron inicialmente para obtener el producto. Se indican con una doble fecha Reacciones irreversibles: irreversibles: Se realizan en un solo sentido y se indican con un sola flecha 2. Tipos de reacción química: Síntesis o combinación directa: Se unen qu ímicamente 2 o mas elementos o compuestos, para formar un solo compuesto. Descomposición: Un compuesto se descompone en sus ele mentos o compuestos mas sencillos. Sustitución simple o desplazamiento: Se realizan cuando un elemento toma el lugar de otro en un compuesto. El elemento que está en estado libre, es mas activo químicamente que el que está en solución, por lo que lo desplaza o sustituye. Sustitución doble o doble reemplazo : Dos elementos o radicales de diferentes compuestos se intercambian. Balanceo de reacciones (de síntesis) químicas: Se utiliza para ajustar reacciones. Para efectuar el balanceo de la ecuación, se debe tomar en cuenta lo siguiente: − Buscar la igualdad entre los átomos del primer miembro con los mismos á tomos del segundo miembro. − Se hace uso de coeficientes afectando a todos los átomos; los subíndices del compuesto no pueden ser alterados. − Balancear consiste en obtener el mismo número de átomos de un elemento en cada uno de los miembros de la ecuación química, por lo que el número de átomos de un elemento en cada uno de los miembros de la ecuación será igual a los que están representados en el segundo miembro de ella. Balanceo por tanteo: Consiste en balancear una ecuación tomando en cuenta los siguientes pasos: • Conocer a los elementos que forman partículas diatómicas (H 2, O2, N2, I2, Br 2 y Cl2) 2
Talanquer Artigas Vicente A. Etal QUÍMICA Editorial Santillana, Santillana, México DF 2000, 6ta edición pp. 18-22
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Sumar los átomos de un mismo elemento el emento que se encuentran en el primer miembro y compararlos con los del segundo miembro, lo que nos permitirá determinar los coeficientes que se van a utilizar. utili zar. Comprobar que en los coeficientes del primer miembro y el segundo miembro existan la misma cantidad de átomos de cada elemento. El balanceo de ecuaciones químicas debe regirse por las leyes ponderables con el fin de que se cumpla con la ley de Lavoisier (Ley de la conservación de la materia), que, tratándose de ecuaciones químicas dice: “La suma de las masas de los reactantes o reactivos es igual a la l a suma de las masas de los productos”.
NOMENCLATURAS DE COMPUESTOS POR FUNCIÓN: Función óxido básico: Son Son las combinaciones de compuestos bi narios formados entre un metal y el oxígeno. Metal + Oxígeno = Óxido Para nombrarlos se antepone la palabra óxido, se agrega la preposición de , seguido del nombre del metal, se pone entre paréntesis la valencia con que este trabajando el metal en números romanos. Función anhídrido “óxidos ácidos”: No Metal + Oxígeno = Anhídrido Para nombrarlos se antepone el prefijo griego que indique la cantidad de oxígenos, la preposición de y al final el número de veces que se encuentre en la fórmula el no metal, seguida del nombre del no metal. Función base o hidróxido: Se caracterizan por tener en solución acosa el radical hidroxilo (OH) -1. Óxido Metálico + H 2O = Hidróxido del metal Se nombran con la palabra genérica hidróxido; la preposición de , el nombre del metal y el número romano entre paréntesis que indique la valencia del elemento o radical electropositivo. Función ácido: Son compuestos que en solución acuosa contienen iones de hidrógeno (H1+). Se clasifican en 2 grupos: Hidrácidos: compuestos binarios formados siempre por el ion hi drógeno y en elemento electronegativo. No contienen oxígeno en su molécula. Se nombren con la palabra ácido, la raíz del elemento o ion electronegativo que forma el ácido y la terminación hídrico. Oxiácidos: ácidos cuya molécula contiene oxígeno, formados por el ion H1+, el ion O 2- y otro elemento que da el nombre al ácido. Para nombrarlos, dependiendo del número de oxidación se utilizan las siguientes sigui entes terminaciones: Per-ico (+7), -ico (+6, +5), -oso (+4, +3), hipo-oso (+2, +1). Se escribe la palabra ácido, seguida de el prefijo (si lo necesita), la raíz del elemento y la terminación que le corresponde. Función Sal: Son compuestos que resultan de la sustitución parcial o total de los iones hidrógeno, de un ácido por un metal o radical electropositivo. Hay sales derivadas de los hidrácidos y sales derivadas de los oxiácidos. Ambas pueden ser ácidas o neutras. Sales neutras de los hidrácidos: se denominan con el nombre del anión radical electronegativo terminado en uro y el nombre del catión (elemento electropositivo); con la terminación en en oso o ico si el metal presenta mas de una valencia. Oxisales: Pueden formar 2 tipos: • Neutras: cuando se sustituyen totalmente los hidrógenos ácidos (H1+). • Ácidas: cuando se sustituyen parcialmente los hidrógenos á cidos por un metal electropositivo. Las oxisales se conocen con el nombre del anión o radical electronegativo que indica el ácido de donde proviene. Si el ácido termina en oso la sal termina en ito, si el acido termina en ico, la sal termina en ato, si hay oxisales con un número de oxidación menor a las terminadas en oso, se antepone el prefijo hipo; si tiene mayor número de oxidación se anteponle prefijo per, conservando inalterable el nombre del Ácido3. 3
Allier Rosalía etal LA MAGIA DE LA QUÍMICA editorial EPSA, México DF 1995 1era edición pp.211-237
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PROBLEMAS : 1.- ¿Cuáles son los productos de las reacciones químicas involucradas? involucradas? 2.- ¿Cómo se expresa estos procesos mediante ecuaciones químicas? 3.- ¿Cómo se pueden clasificar estas reacciones? OBJETIVOS: GENERAL: Producir diferentes tipos de reacciones químicas. PARTICULARES: Mediante diferentes tipos de reactivos, producir reacciones químicas entre ellos, en medios y condiciones diferentes para obtener los diversos productos que se formaran durante el proceso y observar los cambios que ocurren e n esta. Clasificar los tipos de reacciones químicas que se produzcan al final de cada reacción.
MATERIAL:
Pinzas para reactivos 2 Cápsula de porcelana 15 tubos de ensayo espátula agitador vidrio de reloj papel encerado 1 pipeta volumétrica de (1ml) 4 pipetas graduadas (5ml) 4 vasos de precipitado (50ml, 80ml, 10 0ml, 200ml) 1 probeta (100ml) 1 tubo de desprendimiento papel PH 1 popote 1 encendedor 1 tubo adaptador para desprendimiento de gases 2 papel filtro 1 punta de ignición 1 matraz kitazato 1 embudo büchner 2 matraces aforados (10ml) 1 frasco
EQUIPO: mechero bunsen balanza analítica campana bomba de vacío con manguera REACTIVOS: Hielo seco / Dióxido de carbono (CO 2)
Óxido de calcio (CaO) (II) [CuCO3] Carbonato de cobre (II)
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Óxido de cobre (II) [CuO] Agua (H2O) Fenolftaleína Hidróxido de bario [Ba(OH)2] Dicromato de amonio [Cr 2(NH3)2 Agua de cloro (Cl 2.H2O) Tetracloruro de carbono (CCl4) Hidróxido de sodio (NaOH) Sulfato de cobre (II) [Cu(SO 4)] Zinc (Zn) Azufre (S) Sulfuro de sodio (Na 2S) Sulfito de sodio (Na 2SO3) Sulfato de sodio (Na 2SO4) Tiosulfato de sodio (Na 2S2O3) Yodo (I2) Ácido clorhídrico (HCl) Magnesio (Mg) Yoduro de potasio (KI) Nitrato de plata (AgNO 3) Nitrato de aluminio [Al(NO3)3] Cloruro de sodio (NaCl) Amoniaco acuoso (NH3. H2O) Nitrato de cadmio [Cd(NO 3)2] Silicato de sodio (Na 2Si3O7) Sulfato de níquel (II) [NiSO 4] Cloruro de calcio (CaCl 2) Sulfato de cobalto (II) [CoSO 4] Cloruro de hierro (III) [FeCl] Sulfato de cromo (II) [CrSO 4 ] Peróxido de sodio (Na2H2O2) Nitrato de cobalto (II) [CoN] Alcohol amílico (C5H12O) Tiocianato de amonio (CNNH3S)
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL : 1. Lea cuidadosam cuidadosamente ente las instruc instrucciones ciones para para realizar realizar las reaccio reacciones nes propuesta propuestas. s. 2. Realice cada una de las reaccio reacciones nes indicadas indicadas dependi dependiendo endo de los los reactivos reactivos y catalizadores a utilizar, tomando en cuenta las precauciones debidas. 3. De acuerdo acuerdo con la informació información n proporcion proporcionada ada en cada cada inciso, inciso, plante plante la ecuación ecuación correspondiente y balancéela.
EXPERIMENTACIÓN, EXPERIM ENTACIÓN, RESULTADOS RESULTADOS DISCUSIÓN DISCUSIÓ N DE RESULTADOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES PARTICULARES PARTICULARES POR EXPERIMENTO :
6 1) Tome un trozo trozo de cinta cinta de magnesio magnesio con una pinza pinza y somételo somételo a calentam calentamiento iento con con el mechero mechero hasta que observe un cambio. Manipule con precaución. RESULTADOS: 2Mg ( s ) + O2 ( g ) → → 2MgO( s ) + calor + luz ∆
Cuando prendió la flama se tornaba color verde hasta que quedo como producto un polvo blanco muy fino y un poco espeso
DISCUSIÓN DE RESULTADOS: RESULTADOS : calentar magnesio, este reacciono con el oxígeno y el aire para formar óxido de magnesio, además de desprender calor y luz verde (que eran la energía liberada), por lo que se produjo una reacción exotérmica. Se produce un enlace iónico Hay cambio de propiedades físicas y químicas ya que cambia su composición y su aspecto al formarse el producto. Se produce una reacción de síntesis ya que se unieron los elementos para formar un solo compuesto, que resulto un óxido básico. Al
CONCLUSIONES: Al quemar el magnesio, hubo un cambio de energía que se observo durante la reacción al liberar luz y calor, por lo tanto, se formo una reacción exotérmica de la combinación del metal y el oxígeno, formando el óxido de magnesio, además del enlace iónico que fue producido por la transferencia completa de electrones de un átomo al otro, que se unieron por fuerzas electrostáticas, dando lugar a un compuesto iónico. 2) Coloque Coloque en una cápsula cápsula de porcelana porcelana una pequeña pequeña cantida cantidad d de cinc en polvo polvo y mézclela mézclela con el doble de masa de azufre en polvo, caliente en la campana la mezcla hasta obtener un cambio. RESULTADOS: Zn ( S ) + S ( S ) → → ZnS ( S ) + calor + luz ∆
Las cantidades de cinc y azufre eran de (1:2) , cuando se expuso al calor comenzó con una flama pequeña en el recipiente después se dieron varias reacciones en las que se veían pequeñas proyecciones de azufre, esto con un olor a pólvora. Quedo una sal binaria amarillo-verdosa al fondo del recipiente, que fue el producto, o sea el sulfuro de zinc.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS: Se produjo un enlace covalente coordinado y una reacción de síntesis ya que del metal y el no metal se obtuvo un solo producto. Se obtuvo una reacción exotérmica ya que se desprendió calor y energía. Hubo cambio de propiedades físicas y químicas Se formo como producto una sal neutra : sulfato de zinc. CONCLUSIONES: De la reacción entre el azufre y el zinc, al someterse al calor, se obtuvo una sal binaria, que durante la reacción, desprendió calor y un poco de luz, al reaccionar el azufre con el calor, para después reaccionar con el zinc, produciendo una reacción exotérmica y cambiando sus propiedades originales, es decir, sus propiedades químicas, y por lo tanto, las físicas, dando lugar a una reacción de combinación directa para producir sulfato de zinc. 3) En un tubo de de ensayo, ensayo, coloque coloque un trozo pequeño pequeño de de hielo seco seco (dióxido (dióxido de carbono) carbono) y añádale añádale oxido de calcio sólido, mezclando con la espátula para que la reacción sea completa.
7 RESULTADOS: CO 2 ( S ) + CaO( S ) → CaCO3 (S) •
Se observó que en el fondo del vaso quedó un polvo blanco inodoro y durante la reacción, el hielo se transpiro alrededor del vaso, quedando parte de este afuera de las paredes del vaso. DISCUSIÓN DE RESULTADOS: Al completarse la reacción, se obtuvo obtu vo como producto el carbonato de los reactivos. No hubo desprendimiento de energía, por lo tanto es una reacción endotérmica. Se obtuvo una reacción de síntesis, ya que los compuestos reaccionaron para dar lugar a un solo producto: el carbonato de calcio. CONCLUSIONES: Se observó como el producto producido, el carbonato de calcio, es una oxisal neutra, formada formada de la reacción de combinación directa, donde hubo absorción de energía para poder reaccionar, formando el carbonato de calcio, que quedo en estado sólido. 4) Al producto producto de la reacció reacción n anterior anterior añádale añádale unas gotas gotas de ácido ácido clorhídri clorhídrico co diluido. diluido. RESULTADOS: CaCO3( S ) + 2 HCl ( aq ) → CaCl 2( S ) + H 2 O( l ) + CO 2 ( g ) ↑
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se desprendió gas alrededor del vaso, cubriéndolo de adentro hacia fuera y calentándose, dentro del vaso quedó un líquido con pequeños cristales en el. DISCUSIÓN DE RESULTADOS: Se produjo una reacción de doble sustitución. Al reaccionar el carbonato de calcio con el ácido clorhídrico, se produjo cloruro de calcio y agua, con desprendimiento de dióxido de carbono que fue el gas que salió del vaso y los cristales fueron el cloruro de calcio que sobrenadaban en el agua de la reacción CONCLUSIONES: Al liberarse el CO2 como producto de la reacción, se produjo una reacción exotérmica, además de ser una reacción de doble reemplazo ya que los elementos se intercambiaron, además, se produjeron productos en los 3 estados de la materia de reactivos en estado sólido y acuoso que al mezclarse reaccionaron muy rápidamente ya que al combinarlos resultaron sumamente reactivos. 5) En un tubo de de ensayo adaptad adaptado o a un tubo de despren desprendimien dimiento, to, calentar calentar una una pequeña pequeña cantidad cantidad de carbonato de cobre y burbujee burbujee el gas que se desprende en 5 ml de agua. Determine el PH del agua antes y después de la reacción. RESULTADOS: CuCO3( S ) → → CuO( S ) + CO2 ( g ) ↑ ∆
2CO2 ( g ) + 2 H 2 O(l ) → → 2 H 2 CO2 ( aq ) + O 2( g ) ↑ ∆ •
Al calentarse el carbonato, quedo quedo un sólido en el tubo y se desprende gas que al burbujear con el agua produce otro compuesto líquido. El PH inicial es de 7 y el final de 4 DISCUSIÓN DE RESULTADOS: El carbonato de cobre, reaccionó con el calor para formar óxido de cobre (II) y dióxido de carbono, que después este gas reaccionó con el agua para formar ácido carbónico y desprender oxígeno. El PH cambió de neutro a ácido por la presencia del ión H+ que en solución acuosa, lo volvió un ácido; un oxiácido. Inicialmente la reacción era endotérmica, ya que necesitaba de calor para poder reaccionar, pero al formarse los producto, estos desprendieron energía, por lo que se volvieron exotérmicas.
8 CONCLUSIONES: En la primera reacción, se obtuvo una reacción de descomposición ya que el carbonato se descompuso en sus compuestos mas sencillos, dando lugar al óxido de cobre y liberando el oxígeno que con el calor que se le estaba aplicando reaccionó con el agua dando lugar a un oxiácido y desprendiendo el oxígeno, por lo que se tuvo una reacción de desplazamiento, lo que dio lugar a un cambio de PH por la acidez que se produjo. 6) A una una disolución disolución saturada saturada de hidróxido hidróxido de bario, bario, añádele añádele unas unas gotas de fenolft fenolftaleina aleina y con con un popote soplar hasta observar un cambio de color. Considere que la fenolftaleina es un indicador que si cambia de color da lugar a un compuesto básico. Mida el PH. RESULTADOS: Ba(OH ) 2 ( S ) + H 2 O( L ) ← → BaO( S ) ↓ +2 H 2 O(l ) fenolftaleina , O 2
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Al mezclar el hidróxido de bario con agua se disuelve muy poco, al agregar la fenolftaleina, cambia a rosa y al soplar, vuelve a su estado original la disolución, se precipita el sólido. PH = 14 DISCUSIÓN DE RESULTADOS: El Ba(OH)2 reacciona con el agua, para producir óxido de bario, pero al aplicarle oxígeno, este produce que se vuelva a formar de nuevo hidróxido de bario que se precipita en el agua para regresar a sus compuestos originales, por lo que fue una reacción reversible. Se produce una reacción básica que se puede comprobar tanto con el cambio de color de la fenolftaleina como con el papel PH que dio 14, por lo tanto es básica. Se obtuvo una reacción de doble sustitución ya que el bario reaccionó con el oxígeno del agua y esta con el hidróxido para formar 2 moléculas de agua. CONCLUSIONES: En esta reacción se pudo observar una reacción reversible, de doble reemplazo, endotérmica y que produjo un óxido básico, donde por medio de 2 diferentes indicadores se obtuvo la basicidad de los elementos.
7) Coloque Coloque una pequeña pequeña cantidad cantidad de dicromato dicromato de amonio amonio en un tubo tubo de ensayo ensayo con un adaptado adaptadorr para el desprendimiento de gases formado por un tubo de ensayo (donde se colocará el sólido), sól ido), conectado a un tubo para desprendimiento que a su vez se conectara a una probeta (que se encontrará volteada sobre un vaso de precipitados de 200ml al que se le agregará agua). Caliente ligeramente y recolecte el gas desprendido por desplazamiento de agua. RESULTADOS:
→ → Cr 2 O3( S ) + 4 H 2 O(l ) + N 2 ( g ) ↑ + H 2 ( g ) ↑ Cr 2 ( NH 3 ) 2 ( S ) + H 2 O( L ) + 3O 2 ( g ) ∆
* En la probeta queda un gas blanco transparente que l a ocupa por completo, dicromato de amonio era naranja y se hizo verde con puntos naranja y negros, además de que se esponjo (subió su volumen) y en el tubo también quedó otro gas menos denso y mas claro. DISCUSIÓN DE RESULTADOS: El dicromato de amonio reaccionó con el agua y con el oxígeno para formar óxido de cromo (III) que fue el producto que quedó en el tubo tubo de ensayo, en el tubo conector conector quedó hidrógeno, en el vaso siguió quedando agua y en la probeta nitrógeno que la probeta midió hasta el volumen de 100ml. Fue una reacción de desplazamiento, donde quedaron libres los elementos de nitrógeno e hidrógeno. Fue una reacción endotérmica con desprendimiento de gases. CONCLUSIONES: Observamos una reacción tanto endotérmica, como de desplazamiento y de liberación de gases que se pudieron contener en los tubos para poder observar sus características y poder determinar el tipo de reacción.
9 8) Coloque Coloque en un tubo de ensaye ensaye 2 ml de agua agua de cloro y una una o dos gotas gotas de tetracloru tetracloruro ro de carbono carbono (este (este reactivo no interviene en la reacción, únicamente disuelve al producto formado). Añádale 2 ml de disolución de yoduro de potasio. Agite y observe el cambio de color en la fase orgánica que corresponde a la formación del yodo. RESULTADOS: CCl 4 2 KI ( S ) + Cl 2 H . 2 O → I 2 ( aq ) + 2 KCl ( aq ) + H 2 O(l ) *Primero, la disolución se torno amarilla, pero al agitar, esta se volvió incolora y además se calento. DISCUSIÓN DE RESULTADOS: El yoduro de potasio reaccionó con el agua de cloro para formar yodo en estado elemental, además de cloruro de potasio y agua que se disolvieron al agregar el catalizador de tetracloruro de carbono con ayuda también de la agitación de la solución. CONCLUSIONES: Se produjo una reacción de desplazamiento para dejar al Yodo en estado libre, una sal (el cloruro de potasio) y agua; el catalizador permitió que las sustancias se disolvieran mas rápido, hubo desprendimiento de calor, por lo tanto es una reacción exotérmica. 9) Envu Envuelv elva a con con pape papell filt filtro ro una una pequ pequeñ eña a cant cantida idad d del del oxido oxido de cobr cobre e obte obtenid nido o en el inci inciso so numero 10 y, sobre una cápsula de porcelana y en la campana, prenda el papel con el mechero hasta que se queme completamente. RESULTADOS: 2CuO( s ) + C ( s ) → → 2Cu ( s ) + CO2 ( g ) ↑ ∆ *Queda un polvo café marrón oscuro y desprende gas DISCUSIÓN DE RESULTADOS: El óxido de cobre reacciona con el papel filtro que al quemarse se convierte en carbón para obtener cobre metálico y desprender dióxido de carbono. Es una reacción endotérmica ya que requiere de calor para llevarse a cabo. Fue una reacción de descomposición ya que se formaron productos mas simples. CONCLUSIONES: En esta reacción de descomposición sólido formado resulto ser cobre y el gas el dióxido de carbono que se genero por la combustión del papel y del óxido 10) A 5 ml de una disolución disolución de sulfato de cobre añádele añádele una granalla (perla) (perla) de cinc pequeña y espera a que la disolución se torne incolora. RESULTADOS: CuSO4 ( aq ) + Zn ( s ) → ZnSO( aq ) 4 + Cu ( s ) ↓ *La disolución de sulfato de cobre cobre era de color azul al agregar la granalla de cinc fue muy poco a poco el cambio pero al final se obtuvo la disolución incolora aunque con el cobre en estado sólido en el fondo de el tubo de ensaye. DISCUSIÓN DE RESULTADOS: Al reaccionar el sulfato de cobre con el zinc, los productos obtenidos son cobre y sulfato de zinc, donde el cobre se precipita al fondo del tubo. No libera ni absorbe energía Es una reacción de desplazamiento CONCLUSIONES: Fue una reacción reacción de sustitución sustitución simple ya que el zinc tomó el lugar del cobre cobre dando lugar al sulfato de zinc, sin desprender ni absorber energía, por lo que no es ni endotérmica ni exotérmica.
10 11) A una pequeña cantidad cantidad de cinc (0.5g) agrégale agrégale 1ml ácido clorhídrico clorhídrico diluido. diluido. Acerque Acerque con precaución una punta de ignición a la boca de el tubo y observe el comportamiento del gas desprendido. RESULTADOS Zn ( s ) + 2 HCl ( aq ) → → ZnCl 2 ( aq ) + H 2 ( g ) ↑ *El gas desprendido es blanco y sale por las paredes del tubo, lo que hace que el semi-sólido suba y baje constantemente hasta que se sale por completo el gas. DISCUSIÓN DE RESULTADOS: Es una reacción exotérmica exotérmica ya que libera calor al desprender desprender el hidrógeno hidrógeno y sustituir sustituir el zinc al hidrógeno. El zinc reacciona con el ácido clorhídrico para formar cloruro de zinc y liberar hidrógeno. CONCLUSIONES: Se produce una reacción de sustitución simple, que además es exotérmica y desprende gas , que se altera con la presencia de calor ya que lo puede volver a hacer reaccionar. 12) Coloque Coloque 3 ml de disolución disolución de sosa 1M en un tubo de ensaye, mídale mídale el PH y añada 3 ml de disolución 1M de ácido clorhídrico al que previamente se le midió también el PH. Registre si hay cambio de temperatura y de PH al finalizar la reacción. RESULTADOS: *NaOH (1M) en 10ml de agua: n = (1mol/L)(0.01L) 40g---1mol x-----0.01mol m = 0.4g de NaOH en 10ml de agua *HCl (1M) en 10ml de agua PM = 36,5 Densidad = 1.19g/ml Pureza = 37% (1mol/L)(36,5g) = (36,5 g/ L)(0.01L) = 0.365 g V = 0.365g / 1.19g/ml = (0.036ml)(100%) / 37% = 0.82ml de HCl en 10 ml de agua NaOH ( aq ) + HCl ( aq ) → NaCl ( aq ) + H 2 O(l ) PH, HCl = 0 PH, NaOH = 14 PH Final = 8 DISCUSIÓN DE RESULTADOS: Se produjo una reacción exotérmica ya que al mezclar los reactivos, estos reaccionaron muy rápidamente, produciendo calor. El PH cambió ya que hubo un equilibrio equil ibrio entre las 2 sustancias donde una era demasiado ácida y la otra sumamente básica. El hidróxido de sodio reaccionó con el ácido clorhídrico para producir cloruro de sodio y agua CONCLUSIONES: Hubo una reacción de neutralización, exotérmica y de sustitución doble ya que ambos reactivos se intercambiaron entre sí para dar paso a l a formación de la sal y el agua, de carácter básico. 13) 13) A una una disol disoluc ució ión n satu satura rada da de sulf sulfitito o de sodi sodio o añád añádale ale azufre azufre y calie calient nte e en un vaso vaso de precipitados de 5 a 10 minutos. Filtre y divida el filtrado en dos porciones para llevar a cabo las reacciones de los 2 incisos siguientes. RESULTADOS La disolución saturada de sulfito de sodio fue 5ml de agua y 1g de el reactivo mencionado de azufre se le agrego .5g . Al filtrar, se obtuvo muy poca cantidad de tiosulfato de sodio, se calentó este en baño Maria ya que no se debía perder muestra y exponiendo este directamente al calor se perdería agua ya que esta se evaporaría. ∆ Na 2 SO3( aq ) + S ( S ) → Na 2 S 2 O3( aq ) 14) A una parte de la disolución disolución de tiosulfato tiosulfato de sodio obtenido obtenido en el inciso anterior anterior,, añádale 2ml de ácido clorhídrico diluido.
11 RESULTADOS Al agregar el ácido clorhídrico diluido la disolución cambio de color de incolora paso a tornarse amarilla 2 Na 2 S 2 O3(( aq ) + 2 HCl ( aq ) → 2 NaH (ClO3 ) 2 ( aq ) + 4S (C ) 15) A la otra porción de tiosulfato añádale disolución de yodo. RESULTADOS La disolución de yodo tomo un color naranja, pero al combinar con el tiosulfato se volvió incolora. Na 2 S 2 O3( aq ) + I 2 ( aq ) → 2 NaI ( aq ) + S 2 O3( aq ) DISCUSIÓN DE RESULTADOS: ⇒ En la primer reacción, el sulfito de sodio reacciono con el azufre en una reacción endotérmica para obtener como producto tiosulfato de sodio. ⇒ En la segunda reacción se reacciono el tiosulfato de sodio con el acido clorhídrico para obtener clorato ácido de sodio y azufre en estado coloidal; se produce un a reacción exotérmica. ⇒ En la tercer reacción se reaccionó el tiosulfato de sodio con el yodo para obtener tetrationato y yoduro de sodio, se produce una reacción exotérmica. CONCLUSIONES: En la primera reacción, se obtuvo una reacción de síntesis, endotérmica, y acuosa, en la segunda se obtuvo una reacción de desplazamiento y en la tercera de sustitución doble. 16) A 2ml de disolución disolución de nitrato de plata agréguele agréguele 2ml de disolución de cloruro cloruro de sodio hasta que ya no solubilize. RESULTADOS *Al poner en contacto el cloruro de sodio con el nitrato de plata se forma forma un sólido blanco blanco en una solución blanca transparente. AgNO3( aq ) + NaCl ( aq ) → AgCl ( aq ) + NaNO3( S ) ↓ DISCUSIÓN DE RESULTADOS ⇒ El nitrato de plata reacciona con el cloruro de sodio para formar cloruro de plata y nitrato de sodio que se precipita al fondo del tubo de ensayo ⇒ Se forma una reacción levemente exotérmica ya que desprende un poco de calor. CONCLUSIONES: Esta reacción fue exotérmica exotérmica y de doble sustitución con precipitación del sólido. 17) Mezcle Mezcle en estado estado sólido sólido una pequeña pequeña cantidad cantidad de nitrat nitrato o de cadmio cadmio con sulfato sulfato de sodio, sodio, presionando para tener mayor superficie de contacto. Uno de los productos obtenidos es sulfuro de cadmio. RESULTADOS Se obtienen cristales blancos, brillantes sobre las piedras blancas y partículas blancas mas agua que dan una disolución entre amarillo y transparente. Cd ( NO3 ) 2 ( S ) + Na 2 S ( S ) → CdS + 2 Na( NO3 ) 18) A 2ml de disolució disolución n de nitrato nitrato de alumin aluminio io agregu agregue e gota gota a gota gota sosa sosa diluida diluida y observ observe e los camb cambio ioss que que se prod produc ucen en.. Al inici inicio o se form forma a hidr hidróx óxid ido o y post poster erio iorm rmen ente te el alum alumina inato to correspondiente. RESULTADOS Al agregar la sosa se observo como un tipo de mezcla grasosa tipo aceite. Al ( NO3 ) 3( aq ) + 3 NaOH ( aq ) → Al (OH ) 3( aq ) + 3 NaNO3( aq ) 19) Coloque Coloque 20ml de disolución saturad saturada a de silicato de socio en un frasco pequeño pequeño y añada uno o dos cristalitos de las siguientes sales: sulfato de níquel (II), cloruro de calcio, sulfato de cobre
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(II), sulfato de cobalto (II), cloruro de hierro (III) y sulfato de cromo (III). Deje en reposo aproximadamente 24 horas. Para plantear sus ecuaciones considere que en cada caso se forma el silicato de cada uno de los cationes añadidos. RESULTADOS queda un líquido café vino muy oscuro con varias granulitas dentro que se observan a contraluz.. Na 2 Si3 O7 ( aq ) + NiSO4 ( S ) → Na 2 SO 4( S ) + NiSi3 O7 ( aq )
NiSi3 O7 ( aq ) + CaCl 2( s ) → CaSi 3 O7 ( aq ) + NiCl 2( s ) CaSi 3 O7 ( aq ) + CuSO4 ( S ) → CuSi3 O7 ( aq ) + CaSO4 ( S ) CuSi 3 O7 ( aq ) + CoSO4 ( S ) → CoSi3 O7 ( aq ) + CuSO4 ( S ) CoSi 3 O7 ( aq ) + FeCl ( s ) → FeSi3 O7 ( aq ) + CoCl ( s ) FeSi3 O7 ( aq ) + CrSO4( S ) → CrSi3 O7 ( aq ) + FeSO4 ( S ) 20) A 3ml de sulfato sulfato de cromo (II) añádale añádale peroxido peroxido de sodio, mida el pH y observe el cambio cambio de coloración. CrSO4( aq ) + Na 2 H 2O2 ( aq ) → Na 2CrO4( aq ) + SH 2O2 ( aq ) PH del sulfato de cromo = 3, PH del peróxido de sodio =13, PH de la solución de cromato de sodio y peróxido de azufre = 14, cambia a color verde pasto oscuro 21) En un tubo de ensaye coloque 1ml de nitrato nitrato de cobalto (II), (II), unas gotas de alcohol amilico amilico (no interviene en la reacción) y tiocianato de amonio sólido. Agite.
Co( NO3 ) 2 + CNNH 3 S → ALCOHOLAMÍ LICO E nitrato de cobalto tenía un color rojizo, al agregar tiocianato de amonio y alcohol amílico, la solución se torno color morado con una sustancia insoluble azul, como si fueran agua y aceite.
BIBLIOGRAFÍA: • • •
Puig, Ignacio, S.J. ,CURSO GENERAL DE QUÍMICA, editorial Marín, 1961, México. Pp. 245-249 Allier Rosalía etal LA MAGIA DE LA QUÍMICA, QUÍMICA, editorial EPSA, México DF D F 1995 1era edición pp.211-237 pp.211-237 Talanquer Artigas Vicente A. Etal QUÍMICA, Editorial Santillana, México DF 2000, 6ta edición pp. 18-22
GLOSARIO: ÁCIDOS: Especie química que dona iones H+ (protones) en una reacción química; acepta pares electrónicos. Características: colorea de rojo el papel tornasol, sabor agrio, ataca a los carbonatos desprendiendo CO2, corroe metales, reacciona con las bases, produce efervescencia cuando se pone en contacto con metales como el zinc y cambia de color extractos vegetales. BASES: Especie química que acepta iones H+ en una reacción química; cuando se disuelven en agua producen el ion hidroxilo u oxidrilo (OH -), es capaz de ceder un par de electrones. Características: Soluciones acuosas, sabor amargo, colorea de azul el papel tornaso, reacciona con los ácidos para formar sales y agua, aspecto jabonoso y resbalosas al contacto. CALOR: Es la transferencia de energía entre dos cuerpos por acción del desequilibrio térmico entre ellos. Su concepto está ligado al Principio Cero de d e la Termodinámica, Termodinámica, que dictamina que dos cuerpos en contacto intercambian energía en forma de calor hasta que su temperatura se equilibra. Aunque se entiende como una forma de energía, estrictamente hablando se diferencia entre la Energía Interna de un cuerpo (Energía Térmica debida al movimiento de las moléculas del cuerpo)
13 y el Calor que transmite un cuerpo a otro (La transferencia de energía que ocurre al ponerlos en contacto). CATALIZADOR: Sustancia que afecta la velocidad de una reacción química sin que sufra ningún cambio permanente. COMPLEJO ACTIVADO de una reacción química es el intermedio de reacción, meta estable, entre los reactivos y los productos. La estabilización del complejo activado a través de enzimas o catalizadores en general conlleva generalmente una aceleración sustancial de la reacción. COMPOSICIÓN PORCENTUAL: porcentaje de cada elemento en un compuesto. CONCENTRACIÓN: Rela Relaci ción ón entr entre e el peso peso del del solu soluto to y el peso peso del del diso disolv lven ente te.. La concentración del soluto se expresa como la proporción que existe entre el número de gramos del soluto, por cada 100 gramos del disolvente, o bien, la proporción entre el número número de gramos gramos de soluto soluto por cada cada litro litro de disolu disolució ción; n; de acuerd acuerdo o con esto, la concentrac concentración ión de una solución dependerá dependerá de la cantidad cantidad de soluto soluto que pueda disolverse disolverse en el disolvente, tanto por su peso como por su volumen CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN MOLAR: La relación entre la cantidad de soluto presente en una cierta cantidad de solución se conoce como concentración. Se utiliza para soluciones valoradas. Las medidas de concentración que emplean el concepto de mol son muy útiles, pues dan una idea precisa de cuantas partículas de soluto están disueltas en un cierto volumen de disolución. Un mol de mol de partículas equivalen a 6.02 × 10 23 partículas. La masa molecular de un compuesto es la masa de un mol de moléculas. La molaridad es la concentración molar se refiere al número de moles de soluto que hay en un litro de disolución (mol/ L) M =
n mol [ =] Vsol L
n=
m [=]mol PM
m= (n)(PM)
DISOLUCIÓN: Son mezclas tanto homogéneas como heterogéneas de 2 o más sustancias. Partes Fundamentales: • Soluto: Componente en menor proporción • Solvente: Componente en mayor proporción. Propiedades de las soluciones: Solubilidad y concentración. Tomando en cuenta la concentración, las di soluciones se dividen en: •
Solución Diluida: Es aquella que contiene una pequeña proporción del soluto disuelto en una gran cantidad de disolvente.
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Solución Concentrada: Gran cantidad de soluto disuelta en una pequeña cantidad de disolvente.
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Solución Solución Saturada: Es aquella en la que las moléculas del soluto están en equilibrio con las moléculas del disolvente.
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Solución Soluci ón Sob Sobres resatu aturad rada: a: Es aquell aquellaa que tiene tiene soluci solución ón en mayor mayor cantidad de soluto que la saturada en la misma cantidad de disolvente, con las mismas condiciones de temperatura y presión.
FILTRACIÓN AL VACÍO: para filtrar más deprisa y siempre que el sólido no sea coloidal o gomoso se puede hacer a vacío. En ese caso se necesita un matraz kitasato sobre el que se coloca ajustado un embudo büchner o una placa filtrante. Si es un embudo büchner se debe poner un papel de filtro que recubra justo la base del embudo, sin rebordes, que se puede rectorar con mojar con agua el embudo apoyarlo sobre el papel de filtro y recortarlo por la parte interior a la señal. Para hacer el vacío se conecta el kitasato a la trompa de vacío. Si son sustancias que reaccionan con el papel de filtro es imprescindible utilizar la placa filtrante. ION:
Átomo o grupo de átomos (radical) que exhiben carga eléctrica.
MEZCLA: Es la unión de 2 o más sustancias en proporción variable, en la que los componentes conservan sus propiedades físicas o químicas; sus componentes se pueden
14 separar fácilmente por medios físicos; generalmente no hay absorción o desprendimiento de energía. •
Mezc Mezcla lass homo homogé géne neas as:: sus sus comp compon onen ente tess se uniformemente; no se distinguen sus componentes.
•
Mezclas heterogéneas: Son aquellas cuyos componentes no se distribuyen uniformemente y se distinguen con facilidad.
encu encuen entr tran an
dist distri ribu buid idos os
PROPIEDADES QUÍMICAS: Son aquellas cualidades características de una sustancia que la hacen cambiar en su estructura interna, ya sea por sí misma o por la acción de otras sustancias sobre ella, para formar una nueva sustancia, es decir, cambia su composición.
SOLUBILIDAD: Es la propiedad de una sustancia para disolverse en otra; la sustancia que se disuelve recibe el nombre de soluto y la sustancia en que se disuelve recibe el nombre de disolución. disolución. Si el soluto se disuelve en grandes cantidades, decimos que es muy soluble; si lo hace en pequeñas cantidades es poco solu solubl ble, e, pero pero si no se disu disuel elve ve en ningu ninguna na canti cantidad dad,, lo llam llamamo amoss inso insolu luble ble.. También puede definirse así: Solubilidad es la cantidad en gramos que se necesitan para saturar 100 gramos de disolvente o solvente determinado a una temperatura dada. Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto / disolvente. La solubilidad en el agua, se expresa como la cantidad en gramos de soluto que se disuelve a una temperatura dada. TEMPERATURA: es una magnitud física descriptiva de un sistema que caracteriza la transferencia de energía térmica, o calor, entre ese sistema y otros. Para medir la temperatura se utiliza el termómetro. Cuando dos sistemas en contacto están a la misma temperatura, se dice que están en equilibrio térmico y no se producirá transferencia de calor. Cuando existe una diferencia de temperatura, el calor tiende a transferirse del sistema de mayor temperatura al de menor temperatura hasta alcanzar el equilibrio térmico. Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias dependen de la temperatura, como por ejemplo su estado ( gaseoso, líquido, sólido, plasma...), la densidad, la solubilidad, la presión de vapor o la conductividad eléctrica. Así mismo determina la velocidad a la que tienen lugar las reacciones químicas
