Práctica No. 5 Funciones Químicas

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA GRA NADA

Práctica No. 5 Identific ación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas

Guías Guías de d e Práct Práctic icas as de Laboratorio

Identificación: GL-AA-F-1 Número de Páginas: 18

Revisión No.: 1

Fecha Emisión: 2011/08/31 Laboratorio de: Química General para Ingeniería Título Título de la Práctic Práctic a de Laboratorio Labor atorio : Práctica No. 5 Identificación de Funciones Químicas en Sustancias Inorgánicas

Elaborado Elaborado por: Gema Acosta, M. Sc

Revisado Revisado po r: Gema Acosta, M. Sc María Claudia Sandoval, Dr. Sc

Apro Ap ro bad o p or : Comité Asesor Departamento de Química

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UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas Control d e Cambios Razones del Cambio

Cambio a la Revisión #

Fecha de emisión


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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas 1.

FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: Facultad de Ciencias Básicas y Aplicadas

2.

PROGRAMA: Ingeniería Civil, Ingeniería Mecatrónica, Ingeniería Industrial,

Ingeniería de Multimedia e Ingeniería de Telecomunicaciones

3.

ASIGNATURA: Química General

4.

SEMESTRE: II

5.

OBJETIVOS: 5.1.

OBJETIVO GENERAL

Identificar las diferentes funciones químicas de las sustancias inorgánicas, sus características y propiedades tanto físicas como químicas, así como emplear adecuadamente la nomenclatura tradicional para asignar nombres.

5.2. 











6.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Usar obligatoriamente los implementos de seguridad en el laboratorio que permitan desarrollar la práctica de manera segura. Realizar reacciones simples que permitan la obtención de sustancias representativas de diferentes funciones químicas. Usar la escala de pH e indicadores de coloración para diferenciar compuestos inorgánicos de acuerdo al carácter ácido-base en medio acuoso. Llevar a cabo la formación de una sal a partir de la reacción equimolar de un ácido con una base. Comprobar el carácter ácido y básico de algunas de las sustancias usadas y obtenidas (óxidos, ácidos, sales). Utilizar la nomenclatura tradicional para nombrar las sustancias obtenidas en la sesión de laboratorio.

COMPETENCIAS A DESARROLLAR: 



  

Obtiene compuestos representativos de las funciones químicas de las diferentes sustancias inorgánicas. Comprende el uso de la escala de pH para la diferenciación de compuestos inorgánicos empleando cinta de indicador universal. Usa fenolftaleína como indicador visual de pH. Prepara y diferencia óxidos ácidos de óxidos básicos. Obtiene bases y ácidos a partir de óxidos básicos y óxidos ácidos respectivamente.


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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas 

  

7.

Comprueba la formación de una sal a partir de la reacción de un ácido con una base. Comprueba el carácter ácido y básico de las sustancias (óxidos, ácidos, sales). Sistematiza y utiliza la nomenclatura para nombrar las sustancias inorgánicas. Identifica y usa los implementos de seguridad en el laboratorio que permiten desarrollar la práctica de manera segura.

MARCO TEÓRICO:

Antes de considerar la formación de Compuestos Inorgánicos a partir de átomos, es necesario aprender a escribir los nombres y las fórmulas correctas de dichos compuestos. Se utilizará aquí la nomenclatura común para nombrar las diferentes sustancias. Los nombres y las fórmulas de compuestos inorgánicos son e scritos de tal forma que cada compuesto puede ser nombrado a partir de su fórmula. Cada fórmula tiene un nombre particular. La porción más positi va (en compuestos iónicos el catión) se escribe primero y se nombra de último. Este puede ser un catión metálico, un catión poli atómico, un ion hidrógeno o simplemente la porción menos electronegativa del compuesto. La porción más negativa (en compuestos ióni cos el anión) , se escribe de último y se nombra primero; ésta puede ser un anión monoatómico o poli-atómico, o simplemente el átomo más electronegativo. Los compuestos más sencillos son aquellos formados por dos átomos, llamados compuestos binarios.

Función química o Grupo Funcion al Se llama función química (compuestos inorgánicos) o grupos funcional (compuestos orgánicos) al átomo o conjunto de átomos que otorgan propiedades específicas y comunes a un grupo de sustancias, sirven para caracterizarlas y diferenciarlas de las demás, ya que poseen un comportamiento particular y único durante los procesos químicos. Algunas de las funciones químicas más representativas de la química inorg ánica:

Óxidos (O=) Los compuestos más comunes y que frecuentemente se encuentran en la naturaleza son los óxidos; debido a la facilidad de combinación del oxígeno con casi todos los elementos de la tabla periódica. En los óxidos básicos , se combina un elemento metálico con el oxígeno, y en los óxidos ácidos , el oxígeno se combina con los elementos no metálicos. Para nombrarlos, se empleará el sufijo ico cuando el metal posea la mayor valencia, y oso cuando tenga la menor valencia

2Zn(s) +O2(g)→2ZnO(s)

(óxido de zinc, óxido básico)

2Cl2(g)+O2(g)→2Cl2 O(g) (óxido hipocloroso, óxido ácido) El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor GL-PS-F-1

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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas Bases (OH)-

La reacción del óxido básico con el agua produce bases o hidróxid os . Estos compuestos, que contienen el grupo (OH)-1, son comúnmente llamados bases o álcalis. Para escribir las fórmulas correctas de estos compuestos debe recordarse que el grupo hidroxilo tiene carga –1. Es importante aclarar que estas sustancias tendrán pH entre 7 y 14, y que hacen virar el papel tornasol (un indicador visual de pH) de rojo a azul. Para nombrarlos, se empleará el sufijo ico cuando el metal posea la mayor valencia, y oso cuando el metal tenga la menor valencia.

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2 (Hidróxido de calcio, base) Ácidos (H+) Los óxidos ácidos (oxácidos) al reaccionar con el agua producen sustancias de carácter ácido, conocidos con el nombre de ácidos oxácidos o ácidos t ernarios . Estos contienen siempre oxígeno junto co n hidró geno . Puesto que el ión hidrónio (H+) contiene siempre carga +1, la carga en el oxianión es igual al número de iones hidrógeno que pueden ser producidos por una molécula del ácido. Estos compuestos hacen virar el papel tornasol azul a r ojo y se mantienen en un pH inferior a 7. Para nombrarlos se empleará el sufijo ico cuando el no metal posea la mayor valencia, y oso cuando tenga la menor valencia.

P2O5(s) +3H2O(l)→ H3PO4(ac) (Ácido fosfórico, ácido oxácido) También se pueden tener ácidos binarios, o ácidos hidr ácidos en los cuales se combina un compuesto no metálico simple de grupo 16 o 17 de la tabla periódica, con el hidrógeno, estos ácidos tienen en su nomenclatura la terminación hídrico . H2 O

Cl2(g) + H2(g) → 2HCl(ac) (Ácido Clorhídrico, ácido hidrácido) Sales

Una sal es un compuesto formado cuando uno o más de los iones hidrógeno de un ácido son remplazados por un catión (un metal o un ión poli-atómico positivo) o cuando uno o más de los iones hidróxido de una base son remplazados por un anión (no metal o ión poli atómico negativo). Los compuestos binarios de cationes metálicos con aniones no metálicos y los compuestos ternarios de cationes metálicos o iones de amonio con iones poli atómicos negativos, son considerados como ejemplos de sales. En resumen una sal se forma por l a reacción de un ácido co n una base . Se obtiene una sal neutra cuando al remplazar aniones y cationes, la cantidad de grupos hidroxilo de la base es igual al número de iones hidronio del ácido, obteniendo como producto secundario agua.


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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas HBr (ac) +KOH(ac) → KCl(ac) +H2O(l) (Bromuro de Potasio sal neutra) Para nombrarlas, se empleará el sufijo ato cuando el no metal posea la mayor valencia, e ito cuando tenga la menor valencia. En las sales binarias , se combina un compuesto no metálico simple con un metal. Estas sales tienen en su nomenclatura la terminación uro.

Las sales ácidas son las sales de ácidos polipróticos (más de un ión H + reemplazable) en las cuales uno o más átomos de hidrógeno permanecen en la sal.

H2 CO3(ac)+NaOH(ac)→ NaHCO3(ac) +H2O(l) (Carbonato ácido de Sodio o Bicarbonato de Sodio sal ácida) Las sales básicas son aquellas en las que los grupos hidroxilo de la base se encuentran en mayor proporción que los iones hidronio del ácido, por consiguiente al formar la sal quedan iones hidroxilo en la estructura de la sal. La nomenclatura para estas sales sigue teniendo el mismo sufijo que las sales neutras.

Ca(OH)2(ac)+ HI(ac) → Ca(OH)I(ac)+H2 O(l) (Yoduro básico de Calcio, sal básica) La escala de pH La concentración molar de iones Hidronio [H+] en una solución acuosa es generalmente muy pequeña; por conveniencia, se expresa casi siempre en términos de pH, el cual se

define como el logaritmo negativo en base de 10 la concentración de los iones hidronio [H+] en la solución. El pH de una solución neutra es 7 pH = -log [H+].

ACIDO 0

NEUTRO 1

2

3

4

5

6

7

8

BASICO 9

10

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Indicadores de pH Los indicadores de pH son compuestos, usualmente orgánicos, que cambian de color en función del pH moléculas orgánicas (debido a una reacción en donde hay transferencia de H+). La fenolftaleína es uno de los indicadores más utilizados, generalmente en solución alcohólica, en solución básica es color rojo o fucsia y en solución ácida y neutra es incoloro.


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MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O EQUIPOS: 8.1. Materiales, Reacti vos y Equipos MATERIALES           

1 Pinzas para crisol 1 Mechero 1 Vaso de Precipitados de (100mL) 4 Tubos de ensayo 1 Espátula. 2 Cápsula de porcelana 1 Erlenmeyer (150mL) 2 Agitador de vidrio 2 Pipeta Pasteur 2 Pipeta Aforada 1 Malla de Asbesto

REACTIVOS Y EQUIPOS Magnesio (Cintas) Oxido de calcio (Polvo) Yodo (Cristales) NaHCO3 (solución) NaOH (Solución 0,5 M) HCl (Solución 0,5 M) H2SO4 (Solución 0,5 M) Papel indicador universal Papel tornasol Fenolftaleína (Solución 1%) Agua Destilada Plancha de calentamiento.

           

Deben traer los estudiantes  

8.2.    

1 Pitillo 1 Encendedor.

Implementos de Protecci ón Personal Bata de Laboratorio Gafas de Seguridad Guantes de Nitrilo Tapa Bocas.


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PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZAR: 9.1.

Descri pción y Precauciones con los reactivos por utili zar y/o primeros auxilios

Antes de realizar la práctica consulte información solicitada acerca de los reactivos químicos con los que desarrollará la práctica:

Nombre

Fórmula y Descripción

Precauciones (R) y (S)

Primeros Auxilios

Pictogramas

Magnesio (Cintas)

Oxido de Calcio (Polvo) Yodo (Cristales)

NaHCO3 (solución)

NaOH (Soluci ón 0,5 M) HCl (solución 0,5M)


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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas Nombre

Fórmula y Descripción

Precauciones (R) y (S)

Primeros Auxilios

Pictogramas

H2SO4 (Soluci ón 0,5 M)

Fenolftaleína (Solución 1%)

Registre las Referencias bibliográficas empleadas __________________________________________________________ ______________ __________________________________________________________ ______________ __________________________________________________________ ______________ ________________________________________________________ ________________

10.

CAMPO DE APLICACIÓN: Química

11.

PROCEDIMIENTO, MÉTODO O ACTIVIDADES:

11.1. Obtención de óxidos e hidróxidos de magnesio Medir 20 mL de agua destilada en un vaso de precipitados

Determinar el pH de la solución; Sacar una gota con el agitador y dejar caer sobre un trozo de cinta Indicadora. Observar y registrar

Determinar pH de la solución con fenolftaleína; Adicionar 3 gotas sobre la solución. Observar y registrar.

Tomar una cinta de Mg por el extremo, con una pinza para crisol, llevar a la llama del mechero hasta ignición; evitar ver directamente la llama brillante. Fig. 1. Observar y Registrar

Depositar la cinta luego de la ignición en el vaso con agua. Fig. 2. Observar la solución y Registrar

Escribir las ecuaciones Químicas de las reacciones presentadas


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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas

Fig. 1 Obtención

Fig. 2 Obtención de

de

MgO

Mg(OH)2

11.2. Obtención hidróx ido de calcio

Tomar una pequeña cantidad de CaO con una espátula y disponerla en tubo de ensayo

Determinar pH de la mezcla con fenolftaleína; adicionar 3 gotas sobre la solución. Observar y registrar Fig. 4

Adicionar 2,0mL H2O destilada, agitar hasta disolver la mayor cantidad. Observar y registrar

Determinar el pH de la mezcla; sacar una gota con el agitador y dejar caer sobre un trozo de cinta indicadora. Observar y registrar

Escribir las ecuaciones químicas balanceadas de las reacciones presentadas


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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas 11.3. Obtención de óxidos y ácidos de yodo

Calentar suave y lentamente la base del tubo de ensayo al baño de María. Fig. 5. Observar y registrar.

Adicionar 2,0 mL de agua destilada, agitar 1 min y Calentar al baño de María. Observar y registrar.

Escribir

Secar perfectamente un tubo de ensayo y adicionar un cristal pequeño de yodo

Determinar el pH de la mezcla; Sacar una gota con el agitador y dejar caer sobre un trozo de cinta Indicadora. Observar y registrar

las ecuaciones químicas balanceadas de las reacciones

11.4. Obtención de sal neutr a

En un crisol adicionar 2,0 mL de NaOH (0,5 M) y 2,0 mL de HCl (0,5 M)

Llevar el crisol a la plancha de calentamiento hasta evaporar. Observar y registrar formación de sal

Mezclar con agitador de vidrio y dejar en reposo 3 min. Observar y registrar

Determinar el pH de la solución; Sacar una gota con el agitador y dejar caer sobre un trozo de cinta Indicadora. Observar y registrar



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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas 11.5. Determinación del carácter ácido o básico del bicarbonato de sodio Determinar el pH de la solución; Sacar una gota con el agitador y dejar caer sobre un trozo de cinta Indicadora. Observar y Registrar

Medir en tubo de ensayo 2,0 mL de solución de NaHCO3.


11.6. Identifi cación de óxi do ácido (CO 2)

Medir 30,0 mL de agua potable en un Erlenmeyer

Observar cambio de color del agua; * bajar el vaso de la plancha y ubicar sobre malla metálica.

Dejar enfriar y antes de dejar de percibir el color rosa introducir un pitillo y soplar.

Adicionar 5 gotas de fenolftaleína. Observar y registrar.

Llevar a plancha de calentamiento hasta que haya ebullición y el volumen disminuya 1/3

Observar y registrar cambio de color al introducir CO2

Escribir las ecuaciones químicas balanceadas de las reacciones presentadas. ¿por qué la soluci ón se torna ácida o básica?

* Nota: Esta es una forma de descarbonatar el agua (o sea extraer el CO2 presente en el agua).


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RESULTADOS ESPERADOS:

Al finalizar esta práctica, se espera que el estudiante pueda diferenciar entre las diferentes funciones químicas, entender las reacciones que permiten la obtención de algunos compuestos clasificándolas una a una. El estudiante también aprenderá a usar el papel indicador de pH, así como distinguir el pH de algunas de las funciones químicas.

13.

CRITERIO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA

Esta práctica se evaluará con la entrega del informe en el formato adjunto. Así mismo, el docente evaluará el preinforme correspondiente, realizado en el cuaderno de laboratorio, que debe incluir el procedimiento, un mapa conceptual del marco teórico, unas fichas de seguridad cortas, así como también los datos obtenidos de la práctica. El docente estará en libertad de realizar un quiz o evaluación corta antes de empezar la práctica, acerca del contenido de esta guía de laboratorio.

14.

BIBLIOGRAFIA: 

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





Acosta Niño, G.E., 2010. Manual de Laboratorio de Química General, 2ª Edición, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá, 283 p Delgado Ortiz, S.E., Solís Trinta, L.N., Muñoz Solá, Y., 2012. Laboratorio de Química General, McGraw-Hill, México, 380 p. Chang, R., Goldsby, K.A., 2013. Química, 11ª Edición. McGraw-Hill, México, 1085 p. Whitten, K.W., Davis,R.E., Peck, M.L., Stanley, G.G. 2011. Química, 8ª Edición, Cengage Learning, México, 1176 p Brown, T.L., LeMay H.E., Bursten, B.E., Murphy C.J., Woodward P., 2009 Química la Ciencia Central, 11ª Edición, Pearson Education, México, 1240 p


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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas INFORME No 5 Nombres y (Códigos) ____________________________________________________ ____________________________________________ Grupo de laboratorio N o: _____

1. TÍTULO ___________________________________________________ __________________ ________________________________________________ _____________________

2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo General ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ _________________

2.2 Objetivos Específicos ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ _________________________________________________ ____________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ _________________________________________________ ___________________


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DATOS TOMADOS EN EL LABORATORIO.

OBSERVACIONES DE CADA UNA DE LAS REACCIONES y pH 1

2

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4

5

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7

8

9


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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas Nombres de las sustancias reaccionantes (REACTIVOS)

Nombre de las sustancias obtenidas PRODUCTOS

1

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5

6

7

8

9 4. RESULTADOS El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor GL-PS-F-1

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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas En la siguiente tabla deberá escribir las e cuaciones completas y balanceadas, indicando la clase de compuesto formado. Ejemplo, en la primera reacción, al someter al calentamiento la cinta de magnesio se obtiene óxido de magnesio (MgO), que deberá clasificarlo, según sus observaciones, como óxido básico.

Ecuaciones balanceadas para las reacciones estudiadas

Clasifi cación de l a sustancia principal produci da, según el función química.

1

2 3 4 5 6 7 8 9


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Práctica No. 5 Identificación de Funci ones Químicas en Sustancias Inorgánicas 5. CONCLUSIONES ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ _________________________________________________ ____________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ _________________________________________________ ____________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ___________________________________________________ __________________ ________________________________________________ _____________________

6. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA ______________________________________________________ _______________ ______________________________________________________ _______________ ______________________________________________________ _______________ ______________________________________________________ _______________ ______________________________________________________ _______________ ______________________________________________________ _______________ ___________________________________________________ __________________ ______________________________________________________ _______________


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