INTRODUCCIÓN
En el siguiente informe daremos a conocer los cambios que pueden realizar la materia, uno de estos son los cambios fisicos y químicos en el cual utilizaremos la experiencia de la liberación del gas hidrógeno mediante una reacción química simple y las diferencias de temperatura de ebullición que pueden tener sustancias diferentes.
OBJETIVOS
El objetivo principal de este experimento es poder diferenciar un cambio químico de uno físico.
Comprender que es necesario saber las propiedades físicas y químicas de un cuerpo, para poder identificarlos.
Conocer que todos los elementos no tienen un mismo punto de ebullición, sino que estos varían de acuerdo a la composición de la sustancia, como se ha podido experimentar con la cetona, el carbono y el agua.
FUNDAMENTO TEÓRICO Conceptos Básicos: Mezcla: es la combinación de 2 o más sustancias puras cuya composición es variable (Ejemplos: Plástico, Vidrio, Aire, Piedras, Agua y Aceite, etc) Mezcla Heterogénea: es una mezcla no uniforme y consiste de partes que son físicamente distintas (Piedras en Agua, Agua y Aceite, etc). Mezcla Homogénea: es una mezcla uniforme en su Totalidad y suele llamarse solución (Ejemplo: Aire, Sal en Agua). Las Aleaciones (Mezcla de Metales) son soluciones sólidas. Cambios Físicos: son cambios que no involucran la obtención de nuevas especies químicas. (Ejemplo: Cambios de Estado, Disolución, Cristalización, Filtración, Fragmentación). Cambios Químicos: son cambios que implican la transformación de una sustancia en otras sustancias. (Ejemplo: Combustión, Oxidación, Polimerización, Neutralización de ácidos y Bases, Precipitación, Formación de Complejos, Explosiones, etc.).
Reacción química El calor también puede causar cambios químicos, pero éstos pueden ser provocados -además- por otras formas de energía. Se caracterizan porque se altera la naturaleza de la sustancia, son irreversibles y -siempre- dan origen a nuevas sustancias. Al proceso de unión y transformación de dos o más sustancias en otras nuevas y con distintas características se le llama reacción química.
Toda reacción química se puede representar a través de una ecuación química, es decir, la ecuación química es la representación escrita de una reacción química. Cuando decimos que tras un cambio químico se forma una nueva sustancia, hacemos referencia a que las sustancias iniciales que participan en él son diferentes a las sustancias finales que se obtienen. Las sustancias iniciales se llaman reactantes y son las que inician un cambio al reaccionar entre sí. Las sustancias finales se llaman producto y son las que se obtienen después del cambio; corresponden a sustancias nuevas. Si se quiere representar una reacción química a través de una ecuación química, ésta se puede escribir como: A+ B (C+D) A+B son los reactantes y C+D son los productos
Tres tipos de reacciones Tanto en el medio ambiente natural como en forma experimental es posible observar diferentes tipos de reacciones químicas, que pueden ser de sustitución, descomposición o síntesis. De sustitución Las reacciones de sustitución se producen cuando, al reaccionar ciertos compuestos entre sí, un átomo es desplazado por otro y se forman, de este modo, nuevas sustancias. Por ejemplo: a) Metano + Oxígeno = Dióxido de Carbono + Agua b) Sulfato de Cobre + Hierro = Sulfato de Hierro + Cobre
Si esta última fórmula la experimentáramos en el laboratorio, uniríamos el sulfato de cobre, que se presenta como una solución azul, con una virutas de hierro. El resultado sería el sulfato de cobre, el que se presentaría como una solución amarillo-verdosa, y el cobre quedaría como un sedimento café. De descomposición Son reacciones en las cuales sustancias complejas pueden llegar a formar sustancias más simples por efecto del calor. Por ejemplo: a) Óxido de Mercurio + Calor = Mercurio + Oxígeno b) Agua + Corriente eléctrica = Hidrógeno + Oxígeno Si esta última fórmula la experimentáramos en el laboratorio, a una sustancia líquida (agua) le aplicaríamos energía eléctrica (corriente) y el resultado sería la formación de dos gases (Hidrógeno y Oxígeno), ambos incoloros. De síntesis Estas son reacciones en las cuales participan dos o más sustancias, que forman una nueva. Por ejemplo: a) Cal + Anhídrido Carbónico = Carbonato de Calcio b) Hidrógeno + Cloro = Ácido Clorhídrico Si esta última fórmula la experimentáramos en el laboratorio, haríamos reaccionar dos sustancias, en que el hidrógeno se presenta como un gas incoloro y el cloro como un gas verdoso. El resultado sería la formación de un nuevo gas, el ácido clorhídrico.
Velocidad de reacción La transformación de reactantes en productos requiere de un cierto tiempo. Existen reacciones que ocurren con una gran rapidez, mientras que otras son más
lentas. Al tiempo que se demoran los reactantes en transformarse en productos se denomina velocidad de reacción. Considerando el tiempo, se pueden observar: -Reacciones rápidas: son aquellas en las cuales no es posible medir el tiempo mientras ocurren, por ejemplo, una explosión. -Reacciones lentas: son todas aquellas en que es posible medir el tiempo en que ocurren. Para ello se usa un instrumento denominado cronómetro. Por ejemplo, se puede medir el tiempo que tarda una manzana en descomponerse. Factores La velocidad de reacción se puede modificar si se utilizan o manejan ciertos factores, tales como: -Temperatura: Si una determinada reacción se realiza a una mayor temperatura, se obtendrán más rápidamente el o los productos. Esto indica que el tiempo de reacción es menor. -Concentración de los reactantes: Mientras mayor sea la cantidad de reactantes que se utilice en una determinada reacción, mayor será la velocidad con que se forman el o los productos. Por ejemplo, si al encender un brasero se aplica aire (oxígeno) con un cartón o un secador de pelo, más rápidamente se encenderá el carbón. -Grado de división de los reactantes: Si a una sustancia se le hace reaccionar dividida en pequeños trozos, más rápidamente ocurrirá la reacción. Por ejemplo, para hacer un puré de papas, éstas estarán cocidas antes si las cortamos en trozos pequeños, que si son cocidas enteras. Existe otro factor que modifica la velocidad de reacción. Este corresponde a algunas sustancias que, al ser adicionadas a los reactantes, aceleran la reacción, es decir, ocurre en menor tiempo. Estas sustancias reciben el nombre de catalizadores. Ejemplos de ellas son el Óxido de Manganeso y el Zinc. Lo novedoso de estos catalizadores es que ellos aceleran la transformación de los reactantes en productos, pero no sufren modificación en su estructura interna.
AGUA. Se define como un cuerpo mineral, de máxima importancia en la naturaleza y para la vida vegetal, animal y humana. La media de esta sustancia en los organismos es del 75%, con un máximo del 98% en las medusas y un mínimo del 55% en el lución o serpiente de vidrio. Una persona puede aguantar sin beber agua hasta diez días a temperaturas de 101 C; siete días a los 321 y dos días a más de 451. La deshidratación es causa de muerte. Temperatura de Ebullición: Es la temperatura con la que el agua se convierte en gas (vapor de agua) y depende de la altitud (presión atmosférica): A mayor altitud (menor presión), menor temperatura de ebullición. Por otra parte, los compuestos más ligeros se evaporan a menor temperatura que los más pesados. Siguiendo esta regla, sabiendo que el peso molecular del agua es 18 y comparándolo con otras sustancias, deducimos que la temperatura de ebullición del agua debería ser 91º bajo cero y entonces, a temperatura ambiente no habría agua líquida y, por tanto, no habría vida. Sin embargo, la temperatura de ebullición del agua es, por fortuna, bastante mayor: 100ºC aproximadamente. Esto es así debido a que los átomos de agua están tan fuertemente unidos que se necesita mucha energía (calor) para separarlas (convirtiéndolas en gas). En una olla a presión, como el vapor de agua no puede escapar, aumenta la presión y así aumenta la temperatura de ebullición del agua, situándose por encima de los 100º y consiguiendo que los alimentos se cocinen más rápidamente
PROPIEDADES DEL AGUA Podemos calcificarlas en: Físicas y Químicas Propiedades físicas:
Es un cuerpo líquido, incoloro, inodoro e insípido.
En grandes cantidades toma una coloración azul-verdosa.
Su densidad es igual a 1 g/cm3 cuando se determina a 40°C y al nivel del mar.
Hierve a la temperatura de 100°C al nivel del Mar.
Su punto de solidificación es de 0°C (forma el hielo).
Tiene gran poder disolvente por lo que se les llama "disolvente universal".
Propiedades Químicas
Se combina con metales y no metales dando oxido.
Se combina con óxidos metálicos y da bases.
Se combina con óxidos no metálicos y de ácidos oxácidos.
Se descompone por electrolisis de hidrógeno y oxigeno.
Para descomponerse por otro procedimiento necesita temperatura superiores a 27°C
ALCOHOL. m. Líquido que se obtiene por destilación. desnaturalizado: el que se mezcla con sustancias para hacerlo desagradable al gusto. Su temperatura de ebullición es de 78C BENCINA. f. Sustancia líquida, incolora, de olor aromático, penetrante, que se obtiene de la hulla y se usa para quitar manchas a la ropa, combustible para encendedores, etc.
DESARROLLO EXPERIMENTAL
1. Para el experimento de cambio químico
Se prepara y limpian los materiales a utilizar como son el matraz, la pipeta, el ácido, el zinc y un globo.
Se pasa a obtener el zinc de las pilas alcalinas.
Se mide la cantidad precisa de ácido (HCL) a utiliza, en este caso 40mL.
Se vierte el ácido (HCL) necesario, previa medición en el matraz.
Se procede a juntar el zinc obtenido de las pilas con el ácido en el matraz.
Inmediatamente ponemos el globo en la boca del matraz.
La reacción ácido – zinc toma un color negruzco.
Esperamos que termine la reacción química para liego hacer un nudo al globo y comprobar la liberación del hidrogeno.
2. Para el experimento de Cambio Físico
Se preparan y limpian los materiales de laboratorio a utilizar en el experimento como los tubos de ensayo, gradilla, calentador y las muestras de Alcohol, Bencina y Agua.
Se llenan los tubos de ensayo con las muestras de H 2O, C6H6, C2H5OH ( Agua, Bencina y Alcohol respectivamente)
En un vaso precipitado lleno de agua colocamos los tres (3) tubos de ensayo con sus respectivas muestras.
Procedemos a colocar el vaso precipitado sobre el calentador.
Después de cierto tiempo se toman las temperaturas de ebullición de cada una de las muestras.
Se
anotan
los
valores
experimentales
para
posteriormente
determinar el porcentaje de error con respecto a los valores teóricos de ebullición de cada unas de las muestras.
(1) Se deposita 25g de zinc en 40ml de ácido con el propósito de liberar gas hidrógeno con el cual se infla el globo según la reacción: Zn + HCl → ZnCl
+H ²
²
(2)Se calientan en tres tubos de ensayo tres sustancias diferentes (alcohol, bencina, agua) con el fin de comparar las temperaturas de ebullición entre ellas y entre sus valores reales y sus valores teóricos.
Teb(Teórico): (AGUA) → 100Cْ (BENCINA) → 80.2ْC (ALCOHOL) → 78,4ْC Las temperaturas de ebullición obtenidas fueron:
(AGUA) → 91Cْ (BENCINA) → 75.7Cْ (ALCOHOL) → 74.5ْC
CONCLUSIONES
Un cambio químico modifica la estructura interna de una sustancia alterando su composición formándose así nuevas sustancias, los cambios efectuados en esta son irreversibles (esto quiere decir que no se puede regresar a su forma original). Acá los cambios de energías involucrados son muy altos.
En un cambio físico no se altera las propiedades de la materia sino tan solo en la forma de esta, los cambios producidos son reversibles (se puede regresar a la materia a su estado original). Los cambios de energía involucrados son menores. Es necesario estar atentos al momento de ebullición del agua, alcohol y bencina para obtener resultados lo más precisos posibles. Se debe tratar de ser exactos con las cantidades a mezclar, pues el ser demasiado impreciso en ello puede desencadenar un mal resultado en el primer experimento.
RECOMENDACIONES
Tener los materiales adecuados en buen estado antes de empezar con el experimento. A medida que se sigue las pautas para el experimento debemos ir trabajando en orden, e ir ordenando y lavando los materiales que no se utilizaran mas. Utilizar en la reacción las cantidades de sustancia exactamente (o lo mas aproximada posible) como lo establece el encargado, ya que al trabajar con cantidades desproporcionales a las mencionadas llevaría a la ineficiencia del experimento (no reaccionaria como se esperaba). Tomar las precauciones necesarias al momento de la reacción verificando que todo salga tal cual como se había planificado. Lavar los instrumentos que se van a usar durante la experiencia preferiblemente con agua destilada. Tener precaución con el ácido clorhídrico en el uso de la experiencia porque es muy corrosivo.
BIBLIOGRAFIA
QUÍMICA DE LA CIENCIA CENTRAL PEARSON EDUCACIÓN, MÉXICO 2004 NOVENA EDICIÓN BROWN LEMAY BURSTEN PÁG. 10
QUIMICA RAYMOND CHANG CUARTA EDICIÓN PÁG. 8
QUÍMICA INORGÁNICA JORGE VIDAL PÁG. 12, 53, 54, 137, 136 EDITORIAL ROMAN SOPENO, SIA PROVENZO 95 – BARCELONA
ENCICLOPEDIA CONSIGA SOPENA TOMO II PÁG. 802
http://icarito.latercera.cl/enc_virtual/c_nat/materia/5.html
http://www.ur.mx/cursos/diya/quimica/jescobed/defcap1.htm#homo
Índice I. Introducción......................................................1 II. Objetivo.............................................................2 III. Fundamento teórico........................................3 IV. Descripción del experimento........................9 V. Conclusiones.....................................................12 VI. Recomendaciones............................................13 VII. Bibliografía.......................................................14
