Informe FisicoQuimica 7

Fisicoquímica I

INTRODUCCIÓN Una reacción química o cambio químico o fenómeno químico es todo proce proceso so termod termodiná inámico mico en el cual cual una una o más susta sustanci ncias as (llama (llamadas das reactios!" por efecto de un factor ener#$tico" se transforman en otras sustancias llamadas productos% &sas sustancias pueden ser elementos o compuestos% Un e'emplo de reacción química es la formación de óido de )ierro producida al reaccionar el oí#eno del aire con el )ierro% * la representación simbólica de las reacciones se les llama ecuaciones químicas% +os productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactios dependen de las condiciones ba'o las que se da la reacción química% No obstante" tras un estudio cuidadoso se comprueba que" aunque los productos pueden ariar se#,n cambien las condiciones" determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química% &stas cantidades constantes" las ma#nitudes conseradas" inclu-en el n,mero de cada tipo de átomo presente" la car#a el$ctrica - la masa total%

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Fisicoquímica I 1. OBJETIVO •

Obserar las diferentes reacciones que sucedan durante los eperimentos con diferentes reactios que se presentan en forma solida o liquida .

2. FUNDAMENTO TEORICO UNA REACCIÓN QUÍMICA Una reacción química consiste en el cambio de una o mas sustancias en otra(s!% +os reactantes son las sustancias inolucradas al inicio de la reacción - los productos son las sustancias que resultan de la transformación% &n una ecuación química que describe una reacción" los reactantes" representados por sus fórmulas o símbolos" se ubican a la i/quierda de una 0ec)a1 - posterior a la 0ec)a" se escriben los productos" i#ualmente simboli/ados% &n una ecuación se puede indicar los estados físicos de las sustancias inolucradas de la manera si#uiente2 (s! para sólido" (l! para líquido" (#! para #aseoso - (ac! para soluciones acuosas% +os catali/adores" temperaturas o condiciones especiales deben especi3carse encima de la 0ec)a%

UNA ECUACIÓN QUÍMICA Una ecuación química es la representación escrita - abreiada de una reacción química% * la i/quierda se escriben las fórmulas de los reactios (sustancias reaccionantes! * la derec)a se escriben las fórmulas de los productos (sustancias resultantes! 4eparadas por una 0ec)a%  Tambi$n pueden contener información sobre el estado físico de las sustancias - sobre las condiciones de la reacción%

FENÓMENO QUÍMICO 4e llama fenómeno químico a los sucesos obserables - posibles de ser medidos en los cuales las sustancias interinientes 5cambian6 al combinarse entre sí% * niel subatómico las 7 In#eniería *mbiental - Recursos Naturales

Fisicoquímica I !accio"!s químicas implican una interacción que se produce a niel de los electrones de los átomos de las sustancias interinientes% &n estos fenómenos" no se consera la sustancia ori#inal" se transforma su materia" mani3esta ener#ía" no se obsera a simple ista - son irreersibles en su ma-oría% +a sustancia sufre modi3caciones irreersibles" por e'emplo2 Un papel al ser quemado no se puede re#resar a su estado ori#inal% +as ceni/as resultantes fueron parte del papel ori#inal" - )an sido alteradas químicamente% 8$anse tambi$n2 9uímica analítica - &nsa-o químico

TI#O$ DE REACCIONE$ +os tipos de reacciones comunes a la química or#ánica e inor#ánica son2 :cido;base (neutrali/ación!" combustión" solubili/ación" reacciones redo - precipitación% Desde un punto de ista de la física se pueden postular dos #randes modelos para las reacciones químicas2 reacciones ácido; base (sin cambios en los estados de oidación! - reacciones Redo (con cambios en los estados de oidación!% 4in embar#o" podemos clasi3carlas de acuerdo al tipo de productos que resulta de la reacción% &n esta clasi3cación entran las reacciones de síntesis (combinación!" descomposición" de sustitución simple" de sustitución doble2

Nom%!

Reacción síntesis

Reacción

D!sci&ci'" R!&!s!"(aci'" &lementos o compuestos sencillos que se unen para formar un compuesto de más comple'o% +a si#uiente es la forma #eneral que presentan este tipo de reacciones2 de Un compuesto

E)!m&*o

*<= > *= Donde * - = representan cualquier sustancia química% 7Na(s! < Cl7(#! > Un e'emplo de 7NaCl(s! este tipo de reacción es la síntesis del cloruro de sodio2 *= > *<=

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7?7O(l! > 7?7(#! <

Fisicoquímica I se fra#menta en elementos o compuestos más sencillos% &n este tipo de descomposición reacción un solo reactio se conierte en /onas o productos%

Reacción de despla/amiento o simple sustitución

Un elemento reempla/a a otro en un compuesto%

+os iones en un compuesto Reacción de cambian doble lu#ares con los despla/amiento iones de otro o doble compuesto sustitución para formar dos sustancias diferentes%

Donde * - = representan cualquier sustancia química% Un e'emplo de O7(#! este tipo de reacción es la descomposición del a#ua2 * < =C > *C < = Donde *" = - C representan cualquier sustancia química% Un e'emplo de este tipo de Ae < Cu4OB > reacción se Ae4OB < Cu eidencia cuando el )ierro(Ae! despla/a al cobre(Cu! en el sulfato de cobre (Cu4OB!2 *= < CD > *D < =C Donde *" =" C - D representan NaO? < ?Cl > NaCl cualquier < ?7O sustancia química% 8eamos un e'emplo de este tipo de reacción2

REACCIONE$ DE +A QUÍMICA OR,-NICA Respecto a las reacciones de la química or#ánica" nos referimos a ellas teniendo como base a diferentes tipos de compuestos como alcanos" alquenos" alquinos" alco)oles" alde)ídos" cetonas" etc% que encuentran su clasi3cación - reactiidad en el #rupo funcional que contienen - este ,ltimo será el responsable de los cambios en la estructura - composición de la materia% &ntre los

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Fisicoquímica I #rupos funcionales más importantes tenemos a los dobles - triples enlaces - a los #rupos )idroilo" carbonilo - nitro%

RENDIMIENTO DE UNA REACCIÓN +a cantidad de producto que se suele obtener de una reacción química" es menor que la cantidad teórica% &sto depende de arios factores" como la pure/a del reactio" las reacciones secundarias que puedan tener lu#ar"es posible que no todos los productos reaccionen"la recuperación del . de la muestra es prácticamente imposible% &l rendimiento de una reacción se calcula mediante la si#uiente fórmula2

Cuando uno de los reactios est$ en eceso" el rendimiento deberá calcularse respecto al reactio limitante% E el rendimiento depende del calor que epone la reacción%

REACCIÓN EOT/RMICA0 4e denomina reacción eot$rmica a cualquier reacción química que desprende ener#ía" es decir con una ariación ne#atia de entalpía% 4e da principalmente en las reacciones de oidación% Cuando $sta es intensa puede dar lu#ar al fue#o% Cuando reaccionan entre sí dos átomos de )idró#eno para formar una mol$cula" el proceso es eot$rmico%

REACCIÓN ENDOT/RMICA0 4e denomina reacción endot$rmica a cualquier reacción química que absorbe ener#ía" con una ariación de entalpía positia" es decir" que tiene un incremento de entalpía% Reacciones de óido F reducción%

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Fisicoquímica I +A$ REACCIONE$ DE OIDO  REDUCCIÓN O R/DO  Tienen lu#ar cuando los reactios contienen átomos de n,meros de oidación ariables1 por tanto durante la reacción ocurren cambios en el #rado de oidación de los mismos por transferencia de electrones% &l elemento que cede electrones se oida pues aumenta su #rado de oidación Ae ; @ Ae <@% Hero a su e/ otro elemento debe #anar esos electrones" o sea que reduce disminu-endo su #rado de oidación2 O < 7e; O ;7 &l elemento que cede electrones es un reductor el elemento que los recibe es un oidante% &' 2 9ui$n no se )a sorprendido al obserar cómo un clao de acero pierde su brillo metálico" cuando se de'a epuesto al aire por arios días - se cubre despu$s de )errumbre% &ntonces se dice2 &l Clao se oidó% &sta epresión indica que el )ierro se )a unido con el oí#eno del aire para formar un compuesto de propiedades diferentes% *l anali/ar químicamente este fenómeno se encuentra que el )ierro )a cedido electrones al oí#eno reduci$ndolo" es decir aumentándole su car#a ne#atia" mientras el )ierro se oida" es decir aumenta su car#a positia%

. MATERIA+E$ MATERIA+E$ Hin/a &spátula  Tubos de ensa-o 8aso precipitado Hi/eta Cinta de ma#nesio +unas relo' otero Hipeta Hapel aluminio

REACTIVO$ 8ina#re *c% Juriatico NaO? =aCl7 ?NO@ Aenolftaleína Cu4OB J#" Cu Urea NaO? solido K 7Cr7OL(liquid o! Co(NO@!@

Na74OB ?74OB NaCl ?Cl  AeCl@ *#NO@ K 7CrOB Hb(No@!7 K4CN N?@ KJnOB ?7O7

3. #ROCEDIMIENTO E#ERIMENTA+ A. R!accio"!s aci4o %as!. M In#eniería *mbiental - Recursos Naturales

Fisicoquímica I



&n dos tubos de ensa-o colocamos de . a .G #otas de ina#re diluido - acido muriático diluido% *#re#amos #ota a #ota NaO? -

7

.

8ina#re

*#re#amos #ota a #ota N?B(O?! -

*c% Juriático diluido

 A ambas agregamos 1 gota de fenolftaleína.

*l a#re#ar fenolftaleína no se obsero nin#,n cambio" pero al a#re#ar NaO? a la muestra . cambio a color ro'o #rosella al i#ual que la otra muestra pero esta el color ro'o #rosella fue más intenso%

Aormándose las si#uientes reacciones%

Muestra 1

C5COO5 6 Ec. Mo*!cu*a

C5COO 6 Na 6 52O

NaO5

5

6

C5COONa

Na 6 O5

L In#eniería *mbiental - Recursos Naturales

6

52O

C5 COO 6

Fisicoquímica I 5 6 O5 Ec. i'"ica

52O

Muestra 2

5C* 6 N537O58 Ec. mo*!cu*a

N53C* 6

5 6 C* 6 N53 6 O5 Ec. Io"ica

52O

N53 6 C* 6 52O

B. R!accio"!s 4! &!ci&i(aci'". E" ca4a  tubo se coloca G #otas muestras" para lue#o a#re#ar otras G #otas de B diferentes sustancias - se obsero lo si#uiente% NaCl

AeCl@

7

7 .

=aCl 7

@

Hb(N O@!7 B

.% Cambio un color blanco espeso formándose pequeas precipitado% 7% Cambio de color amarillo a un marrón formando precipitado% @% Tambi$n cambio de incoloro a blanco espeso formado precipitado% B% &sta cambio de color amarillo a blanco formando precipitado%

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Fisicoquímica I  Todas estas reacciones fueron endot$rmicas" formando las si#uientes ecuaciones2 =a4OB < 7NaCl  =aCl 7 < Na74OB  =a < 7Cl < 7Na 4OB  =a4OB < 7Na < 7Cl (*tracción de las car#as lo#rando la precipitación! =a < 4OB  =a4OB Na(NO@! < *#Cl  NaCl < *#NO@  Na < Cl < *#< NO@ Na < NO@ < *#Cl Na < NO@ NaNO@ NaCl@ < Ae(O?!@  AeCl@ < NaO? Ae < Cl@ < Na < O? Na < Cl@ < Ae(O?!@ Ae < O? Ae(O?!@ Hb(NO@!7 < K 7CrOB  HbCrOB < 7KNO@ Hb < NO@ < K < CrOB  HbCrOB < K < NO@ Hb < CrOB  HbCrOB 

C. R!accio"!s 4! 9omaci'" 4! com&*!)os 

4e coloco de @ a G #otas de AeCl@ (color amarillo! - Cu4OB (color Celeste! en tubos de ensa-o%

*#re#amos

.

7 *#re#amos N?@ (*marillo!

Cambiando de color2 la muestra . a color #uinda muestra 7 a color a/ulino% D% R!acci'" !"4o(:mica ; !
4e prepara tres tubos de ensa-o - se colocará J# solido(.!" urea (7! - NaO? (@! solido respectiamente en los tubos%

.

7

@

.% &s una reacción eot$rmica" el J# empe/ó a efereser - al 3nal formando una fase% 7% Hresento una reacción endot$rmica formando una sola fase%

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Fisicoquímica I @% &s una reacción eot$rmica" disipando bastante calor para que al 3nal queden dos fases" la primera de color amarillo - el precipitado de color blanco% &% R!acci'" o
M!4io aci4o0 a% &n un tubo de ensa-o colocamos .ml de KJnOB  (color morado!" lue#o adicionamos G #otas de ?74OB concentrado%

Aorma una fase - es incoloro%

< ?74OB R

KJnOB Aormando como resultado la si#uiente ecuación2 KJnOB < ?74OB < ? 7O7  Jn4O B < K 74OB < O7 < ?7O

b% &n una luna relo' colocamos KJnOB (color #ris! solido lue#o a#re#amos cinco #otas de ?Cl% &ferecio - cambio de color #ris a marrón oscuro% 4e obsero una reacción eot$rmica%ecuación2 Aormando como resultado la si#uiente

KJnOB < ?Cl

JnCl7 < Cl7 < KCl

< ?7O

c% &n un tubo de ensa-o colocamos 3lamento de cobre lue#o lo adicionamos .ml de de ?NO@ concentrado obseramos% &mpie/a a eferecer - a eaporarse formándose de color amarillo en las paredes del tubo - en el fondo de color erde% Tambi$n se obsero que la reacción es lenta pero liberando calor% Aorma la ecuación2

Cu <

7?NO@ 

Cu(NO@! <

NO7 < ?7O

“Precauciones con esta reacción es muy toxico”

4. &n un tubo ensa-o colocamos .ml de K 7Cr7OL  (color naran'a! para lue#o adicionarle G#otas de acido sulf,rico% Ainalmente a#re#amos #ota a #ota a#ua oi#enada% . In#eniería *mbiental - Recursos Naturales

Fisicoquímica I

< ?74OB

Foma *a !cuaci'"0 K 7Cr7OL < ? 74OB < ?7O7  O7 < ?7O

&l K 7Cr7OL  al 'untarse con ?74OB empe/ó una reacción eot$rmica - al adicionar a#ua oi#enada esta cambio de color

Cr(4O B!@ < K 74OB <

M!4io %asico0 a. *#re#amos .ml de KJnOB (color morado! adicionamos G #otas de KO?1 lue#o a#re#amos #ota a #ota a#ua oi#enada - se obsera% < KO?

*l combinarse con el KO? cambio a color erde petróleo" cuando adicionamos ?7O7 esta empe/ó a eferecer" a disipar calor - 3nalmente formando un precipitado

Fomo *a si=ui!"(! !cuaci'"0 KJnOB < KO? < ?7O7 JnO7 < O7 < KO?

b% &n otro tubo de ensa-o a#re#amos Q de ?7O" lue#o se adiciono de B a G lente'as de NaO? a#itamos bien para que se disuela las lente'as para lue#o colocar papel aluminio en forma de bolita% 4e obsera como el *l empie/a a eferecer% 4e da reacción !cuaci'"2 una

Foma *a Na@*l(O?!MS < ?7 < *l < NaO?

Na@*l(O?!MS

< ?7 c% &n un tubo de ensa-o a#re#amos .ml Co(NO@!@(color rosado! - adicionamos G #otas de N*O? posteriormente adicionamos #ota a #ota ?7O7 obseramos% *l combinarse con el N*O? cambia de a color lila formando precipitado%  E al adicionar ?7O7 < NaO? eferece - cambia a color .. In#eniería *mbiental - Recursos Naturales marrón formando dos

Fisicoquímica I

>. RECOMENDACIONE$ Janipular con cuidado los ácidos debido a su propiedad corrosia - toica1 - me/clar con el a#ua en el momento que se laa en el cao% *l usar los ácidos puros es recomendable tapar inmediatamente sacada la muestra para uso% 4er cuidadoso con la manipulación de materiales de idrio% De'ar limpio los materiales usados - la mesa de traba'o%

?. CONC+U$IONE$ +as reacciones dadas en este +aboratorio" son e'emplos muclaros como se dan los diferentes tipos de reacciones% &4 mu- importante entender que atrees de las reacciones eperimentadas nos permitió reconocer - aprender que tipo de reacciones se dan al combinarse un elemento con otro -a sea en solido o liquido% *demás aprendimos como reconocer o distin#uir una reacción endot$rmica o eot$rmica% Tambi$n obseramos que las reacciones se pueden manifestar por el cambio de color" la formación de precipitado" por el calor que libero o absorbe" etc%

@. BIB+IO,RAFIA 

=RON" T%+% +&J*E" ?%&%  =UR4T&N" =%&% V9uímica2 +a ciencia centralW% Hearson;Hrentice" noena edición% J$ico 7B%

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