Obtención y Caracterización de Cl Elemental Objetivo Obtener cloro gaseoso a partir de ácido clorhídrico y conocer u aprender sus propiedades químicas, para ello llevándolo a diferentes reacciones. Introducción El cloro es el halógeno más abundante en la naturaleza, se encuentra cono ión cloruro presente en el agua de mar y en los pozos de salmuera. El cloro elemental es el punto inicial para producir por lo menos 10000 compuestos derivados importantes, sin embargo su toxicidad y los riesgos asociados con su preparación limitan su estudio a nivel laboratorio. El cloro es un elemento del grupo VII de la familia de los Halógenos; su símbolo químico es Cl. En la naturaleza sólo se encuentra formando sales, como el NaCl en el agua de mar, o cloruros de potasio (KCl) y magnesio (MnCl2) en el suelo. En estado libre el cloro es un gas amarillo verdoso, de olor penetrante e irritante, muy soluble en el agua. Por su acción decolorante, se utiliza como agente blanqueador. Su fórmula es Cl2, tiene número número atómico 17 y masa atómica de 35.4, presenta valencias variables variables -1, +1, +3, +5 y +7. +7. Reacciona con los metales formando cloruros y desplaza elementos como el hidrógeno, el yodo y el Bromo en reacciones de sustitución. Con el hidrógeno libre, reacciona violentamente produciendo ácido clorhídrico (HCl), al reaccionar con el agua forma el ácido hipocloroso (HClO). Por su acción decolorante, se utiliza como agente blanqueador. La decoloración se debe a su oxidación, por lo que no debe usarse en fibras de origen animal como lana o seda, pues las destruye. Sustancias HCl, Hipoclorito, NaOH, AgNO3, H2O, NaBr, KI, Na, Jugo de uva. Material 2 Charolas pequeñas, 2 tapones de plástico, 2 jeringas de 60 ml, 4 tubos de ensayo, tubo de latex de 15 cm de longitud, mechero bunsen. Procedimiento 1.
Obtener cloro gaseoso a partir del método de Mattson.
2.
Lavar el gas (Cl2) de la jeringa para quitarle trazas de sustancias químicas de la jeringa. Para ello succionamos 5 mL de agua destilada y agitamos suavemente, después quitamos el agua sin quitar el gas.
Experimento 1 Colocamos 5 mL de NaOH 3M en un recipiente pequeño, con una jeringa llena de cloro, succionamos la solución de NaOH 3M con la jeringa que contiene el cloro y ya adentro lo agitamos vigorosamente y observamos que el émbolo de la jeringa se fue empujando conforme reacciona el cloro. Experimento 2 Dismutación (o desproporción) del cloro en agua Colocamos 50 mL de agua destilada en una botella o matraz pequeño. Generemos una jeringa de Cl2 y burbujeamos lentamente 10 mL de cloro en el agua y utilizando un pHmetro, tomando nota del cambio en el pH. Después añadimos unas gotas de nitrato de plata y observamos los cambios. Experimento 3. Propiedad decolorante Preparamos una jeringa de cloro, y lo lavamos (como anteriormente). Colocándolo en vasos pequeños de plástico 5 mL de cada uno de los jugos de fruta. Conectamos a la jeringa de cloro en un tubo de hule con una pipeta Pasteur para descargar 10 o 15 mL en cada uno de los viales con jugo, con ello lo enjuagamos cada vez que cambiamos de un jugo a otro. Experimento 4.- Poder oxidante relativo de los halógenos Añadimos unos pocos cristalitos de NaBr a un tubo de ensayo y en otro t ubo añadimos pequeños cristales de NaI, añadiéndoles 5 mL de agua a cada tubo para disolver los cristales. Después preparamos una jeringa llena de cloro. Descargando 20 mL de cloro gaseoso en la solución del tubo de ensayo que contiene bromuro acuoso, tapando el tubo y agitamos la mezcla de gas y líquido. Quitando el tapón y colocando sobre la boca del tubo. La mezcla reaccionó inmediatamente para tornarse amarillo-anaranjada.
Repetimos el experimento anterior con solución de yoduro. En este caso la solución inicial se vuelve café oscura y en el transcurso de unos minutos se vuelve amarillo pálido con pedazos de un sólido oscuro.
Preparamos otro tubo con unos cristales de Kl disueltos en 5mL de agua y añadimos la mezcla resultante de la reacción entre el cloro y el bromuro
Experimento 5 Cloro gaseoso y sodio metálico. Para terminar con la práctica unimos el tubo de hule de 15 cm con una pipeta Pasteur, esto se conecta a la jeringa y se usa para dirigir cloro gaseoso al sodio fundido. Preparamos una jeringa de cloro gaseoso. Calentamos en un tubo de ensayo una pizca de sodio metálico, usando una flama suave producida por el mechero. Cuando el sodio empezó a fundir quitamos la flama.
Usando la jeringa equipada con el tubo de hule y la pipeta Pasteur, adicionamos el cloro gaseoso sobre el sodio fundido, a una distancia de alrededor de un cm, primero 5 mL y después otros 5 mL, esto produce una reacción brillante, vigorosa y de corta vida, añadimos nuevamente 5 mL de cloro, hasta que se termine. Cuestionario Previo ↑Cl2
↑Cl
0.42--------
↑Cl2
---------1.36--------------1.63--------E°/(V)
↓HClO
↓Cl2
↓HClO
Medio ácido: Cl + H2O -
→
Cl +1e
+
HClO + H + 1e
→
Cl
-
Cl + Cl + H2O
→ 2Cl
+ HClO + H
Medio Básico: Cl + OH → 2HClO + H2O + 1e -
Cl + 1e -
Cl + Cl
→ Cl + OH → 2HClO + H2O + 1e
Resultados y Análisis de Resultados. Experimento 1 Debido a que el cloro gaseoso reacciono con la sosa y debido a esto el OH- reacciona produciendo agua, cloruro de sodio e hipoclorito de sodio. Basándote en el cuestionario previo, escribe la reacción química que se llevó a cabo: Cl2 + 2NaOH ↔ N aCl + NaClO + H 2O Experimento 2 Completa y balancea la siguiente reacción: Cl2 + H2O ↔ HCl + HClO
De acuerdo con lo anterior: ¿En qué medio (ácido o básico) se favorece la dismutación del cloro elemental? Como se pudo observar la dismutacion del cloro se favorece en el medio básico, ya que al +
reaccionar con el agua hace que se rompa el enlace covalente que presenta, quedando como H y -
-
OH los cuales son atraídos por el Cl formando HCl y el ácido hipocloroso. Experimento 3 Al agregarle cloro gaseoso al jugo de uva, este va presentando decoloración debido a que es un agente oxidante y tiende a actuar como blanqueador. Experimento 4 a) Completa la siguiente ecuación química: -
-
Cl2 + 2 Br → 2Cl + Br 2 b) Completa la siguiente ecuación química: Cl2 + 2I c)
-
-
→ 2Cl +
I2
Completa la siguiente ecuación química:
Cl2 + 2KI → 2KCl + I 2 Cl2 + 2NaI → NaCl + I 2 De acuerdo a la gráfica de potencial (E°) cada una de las reacciones es posible. Experimento 5 El sodio fundido genera una chispa al estar en contacto con el cloro formando cloruro de sodio, el cual se observa de color blanco e n el fondo del tubo de ensayo debido a su reacción en forma espontánea. Escribe la reacción que se lleva a cabo: 2Na + Cl → 2NaCl
Conclusión Pudimos realizar la obtención de cloruro gaseoso y comprender algunas de las características que presenta como lo son la reactividad, su actuación como agente oxidante y de esta forma actúa como blanqueador además de observar que para su obtención es en un medio acido con un potencial de reducción positivo. Samuel Obtuvimos y comprendimos las principales propiedades químicas e características del cloro, el cual es un gas muy tóxico, sin embargo por su propiedad de ser tan oxidante lo utilizamos en el laboratorio para realizar diferentes reacciones químicas y hasta en la casa para diferentes cosas domésticas. Finalmente aprendimos como obtenerlo a partir de ácido clorhídrico, comprendiendo que el cloro es el más estable de los halógenos, donde reacciona con diferentes oxígenos para ello se va estabilizando con sus diferentes estados de oxidación, formando diferentes aniones. Miriam Bibliografía
Brown, T. Química. La ciencia central. Editorial Pearson Educación, Novena Edición, México, 2004, 1152 pp. Chang, R. Química. Editorial Mc Graw Hill, décima edición, México, 2010.
