OBTENCIÓN DE OXÍGENO 1
Alexandra Zambrano: 201421500 20142150050 50 Mauricio Alejandro Padilla: Padilla: 20142150029 20142150029 2 Jairo Alberto Montenegro Montenegro
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Estudiantes u!mica "norg#nica "norg#nica "" $ 01% 2 Pro&esor 1% 2 'ni(ersidad )istrital *rancisco Jos+ de ,aldas -ogot#% ). ). ,.% Abril 1/ de 201 201
RESUMEN: En esta esta prác prácti tica ca de labo labora rato tori rio o se obtu obtuvo vo oxig oxigen eno o molecular a partir de reacciones por descomposición térmica, utilizando oxido de mercurio, oxido de manganeso, permanganato de potasio y perc perclo lora rato to de pota potasi sio, o, los los cual cuales es se cara caract cter eriz izan an por por ser ser rico ricoss en oxígeno y presentar descomposición en presencia de calor. La obtención de oxígeno molecular fue comprobada a través de la combustión de una ceri cerill lla a de made madera ra y por por últi último mo se real realiz izó ó una una reac reacci ción ón de óxid óxido o reducción utilizando el peróxido de !idrogeno, !idrogeno, PALABRA ALABRAS S CLAVE: CLAVE: oxigeno oxigeno molecular molecular,, combustió combustión, n, producció producción n de oxígeno, oxidación, descomposición descomposición térmica. ABSTRACT: ABSTRACT: "n t!is laboratory molecular oxygen #as obtained from t!erm t!ermal al decom decompo posit sition ion reacti reactions ons using using merc mercuri uricc oxide, oxide, manga mangane nese se oxide, potassium permanganate and potassium perc!lorate #!ic! are c!aracterized for being ric! in oxygen and !ave t!ermal decomposition in #arm presence. $olecular oxygen #as c!ec%ed t!roug! of burning a #ooden matc! and by last #as realized a oxide reduction reaction using !ydrogen peroxide. KEY WORDS: $olec $olecula ularr oxygen oxygen,, combus combustio tion, n, oxygen oxygen produ producti ction, on, oxidation, t!ermal decomposition. decomposition. 1. INTR INTROD ODUC UCCI CIÓN ÓN El cientí&co ingles 'osep! (riestley en el a)o *++ descubrió el oxígeno al observar la desco descompo mposic sición ión térmic térmica a del óxido de mercurio-"", un polvo de color ro/o o naran/a, en la forma 0ue se forma 1g lí0uido y un gas gas inco incolo loro ro -oxi -oxige geno no. . El
oxíg oxígen eno o elem elemen ento to con con núme número ro atómico 2 !ace parte del grupo 3" 4 de la tabla periódica, es el segundo elemento más elect lectro ron negat egativ ivo o des despué pués del 5úor 5úor66 7ien 7iene e una una con& con&gu gura raci ción ón electrónica de *s8 8s8 8p, es un buen oxidante ya 0ue tiene la
capacidad de recibir dos electrones en su nivel de valencia, el oxígeno atómico es más activo 0ue el oxígeno molecular diatónico. El oxígeno es el elemento más abundante en la naturaleza y se encuentra libremente en el aire. Es un gas incoloro e inodoro con fórmula molecular 98, es un elemento no metálico altamente reactivo 0ue forma fácilmente compuestos -especialmente óxidos con la mayoría de elementos. El oxígeno forma óxidos por combinación directa con todos los elementos, salvo con los gases nobles y metales nobles -no reactivos -4u, (t, (d. Los óxidos son compuestos binarios 0ue contienen oxígeno, aun0ue estas reacciones suelen ser muy exotérmicas, muc!as tienen lugar con muc!a lentitud y se necesita calor para suministrar la energía necesaria para romper los enlaces fuertes de la molécula de 98. El oxígeno también existe en una segunda forma alotrópica, llamada ozono, 9:, el cual es un gas de color azul pálido, inestable a temperatura ambiente y 0ue se forma !aciendo pasar una descarga eléctrica a través de oxigeno gaseoso, es un agente oxidante muy fuerte, en forma de gas o li0uido concentrados, el ozono se descompone con facilidad de manera explosiva en 98. 2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1 Reac!"#$.
;$n9 sólido ;
ea%er 7ubo con desprendimiento lateral (robeta 4stilla de madera <ápsula de porcelana
Me#,#&#-a.
/.1 =e colocó ?,@ g de ;$n9 en un tubo de ensayo y se calentó en posición vertical por un momento y se acercó una astilla de madera en punto de ignición, se observó y describió lo observado. /.2 =e colocó en un tubo de ensayo una pe0ue)a cantidad de ;
del tubo de ensayo, se comprobó el desprendimiento de un gas con la astilla en ignición.
descendió, la solución volvió a ser sólida de nuevo pero con un poco de color rosado.
/.0 =e efectuó el monta/e de una cuba !idroneumática y se colocó en el tubo de ensayo una pe0ue)a cantidad de ;
/.+ El experimentó se realizó usando oxido de manganeso -"" y óxido de magnesio. El óxido de manganeso -"" es un sólido de color blanco. 4l combinar con el perclorato de potasio y calentarlos se observó un mayor desprendimiento de gas comparado con los experimentos anteriores y se pudo evidenciar un mayor avivamiento de llama con respecto a los puntos anteriores, al &nal del experimento se observó 0ue el tubo de ensayo tomo un color negro en sus paredes como consecuencia del desprendimiento de gas.
/. =e agregó en un tubo de ensayo 18=9 diluido y luego 1898 enseguida de esto se adiciono ;$n9. =e observó lo ocurrido. /. =e colocó en una capsula de porcelana unos pocos cristales de ;$n9 y se a)adió unas pe0ue)as gotas de 18=9 concentrado. =e observó lo sucedido. +. RESULTADOS /.1 El permanganato de potasio es un sólido color violenta oscuro, al calentar se puede observar la presencia de un gas, al acercar al astilla en estado de ignición se pudo observar un avivamiento en la llama, el sólido de permanganato 0ue permanecía en el tubo de ensayo cambio a color verde oscuro. /.2 El perclorato de potasio es un sólido de color blanco, cuando se acercó la llama este se fundió y se tornó a una solución incolora y se liberó un gas 0ue avivó la llama de la astilla en estado de ignición, este avivamiento de llama fue muc!o más leve 0ue en apartado anterior, una vez 0ue la temperatura del tubo de ensayo
La siguiente prueba fue realizada con el perclorato de potasio y el óxido de magnesio -color negro6 se pudo observar en esta prueba también el desprendimiento de gas y el avivamiento de llama, la única diferencia radicó después de terminado el experimentos, pues el sólido blanco y negro 0ue !abía en el tubo de ensayo 0uedó completamente negro. oxígeno presente en los óxidos !an podido ayudar en una mayor producción de oxígeno. /./ El óxido de mercurio es un sólido de color naran/a. 4l aumentar la temperatura el sólido tornó a un color ro/o oscuro, al acercar la cerilla en estado de ignición esta no avivó, después de terminado el
experimento se pudo observar 0ue el sólido de mercurio volvió a su color original. /.0 El perclorato y el Bóxido de manganeso se fundieron en una solución negra y se observó el desplazamiento de agua en el bea%er por parte del gas liberado al calentar el tubo de ensayo con la mezcla de los sólidos, al agregar el carbón en estado de ignición este no prendió en llama pero si se observó un aumento en la ignición. 4l !acer reaccionar el nitrato con el !idróxido y burbu/ear el oxígeno se forma una solución de color verde. /. =e evidencia una reacción exotérmica al mezclar las dos soluciones y la liberación de gas, al acercar la cerilla esta se enciende poco a poco pero no con muc!a intensidad, la reacción ocurre muy rápidamente y la liberación de gas es poco notoria al o/o !umano. /. =e produ/o una reacción exotérmica, al combinar el ácido sulfúrico con el permanganato de potasio parece 0ue se disolvieron en una solución verdosa, se puede observar ignición al contacto con el etanol. /. DISCUSIÓN /.1 4 KMn O 4
+ ∆ →O + K MnO + 4 Mn O 2
2
4
2
=egún la teoría se pudo comprobar 0ue el permanganato de potasio se descompone al adicionar calor obteniendo como resultados oxigeno gaseoso y la sal manganato de potasio K MnO la cual presenta una coloración verdosa, esta se observó en la práctica cuando se adiciono una pe0ue)a cantidad de agua, también se obtuvo como resultado el óxido de manganeso -"3 el cual es un sólido de tonalidad oscura. =e presentó un avivamiento en la llama ya 0ue !ay mayor cantidad de oxígeno, produciendo una mayor combustión. 2
4
/.2 2 KCl O 3
+ ∆ → K C l O + O + 2 KCl 4
2
KCl O 4 →KCl + 2 O 2
=egún la teoría se evidenció 0ue el perclorato de potasio se descompone al calentarlo desprendiendo oxígeno en estado gaseoso6 esta descomposición ocurre en dos fasesC primero se desprende una parte de oxigeno formándose una mezcla de cloruro de potasio y perclorato de potasio, a temperatura más elevada este se descompone a su vez y desprende oxigeno 0uedando solo el cloruro de potasio el cual es un sólido de color blanco. =e presentó un avivamiento de la llama por el desprendimiento del gas oxigeno generando una mayor combustión. /.+ En este experimento se produce una mayor liberación de
oxígeno 0ue en los apartados anteriores debido a la acción de los catalizadores -óxido de magnesio y oxido de manganeso "" ya 0ue permiten 0ue al calentar el perclorato de potasio estos aceleran el proceso de reacción y la formación de oxígeno, además los catalizadores están compuestos por oxígeno lo 0ue también facilita una mayor liberación de oxígeno y por ese motivo la cerilla aviva con mayor intensidad y velocidad. =egún la literatura en este experimento !an ocurrido las siguientes reaccionesC +
2 KCl O 3 ( s) → 2 KCl( s ) 3 O2 ( g)
El perclorato de potasio a la acción del calor produce la sal de cloruro de potasio de color blanco y oxígeno molecular el cual fue comprobado gracias al acercamiento de la cerilla y el avivamiento de la llama, el color negro en la parte superior del tubo de ensayo se cree 0ue se generó por una combustión incompleta en la reacción pues al realizar el experimentó puede 0ue el tubo de ensayo tuvo residuos de agua y la aparición de este !umo pudo ser consecuencia de esto. Los óxidos usados no se usaron en la ecuación anterior debido a 0ue los catalizadores no afectan en los productos de la reacción, únicamente la aceleran, aun0ue cabe mencionar 0ue el los óxidos pudieron intervenir en una mayor producción de oxígeno.
/./
1
HgO( S) → Hg( s) + 2O2
El óxido de mercurio es un sólido de color naran/a, según la teoría este se descompone al adicionar calor en sus dos elementos mercurio en estado lí0uido y oxígeno en estado gaseoso, el mercurio li0uido no se evidencio en la práctica debido a 0ue se necesita mayor energía para su producción total, 0uedando así residuos de óxido de mercurio. El mercurio tiene la capacidad de absorber 98 del aire y regenerarlo por eso se evidencio en la práctica 0ue retorno el color inicial después de dar como terminado el calentamiento6 no se observó avivamiento de la llama ya 0ue se produce muy poco oxígeno, esto también pudo suceder por0ue se acercó la cerilla encendida muy tarde cuando ya no !abía presencia de oxígeno. /.0 (rimeramente ocurre la misma reacción dada en el punto .: el óxido de manganeso actúa como catalizador para la producción del oxígeno con la única diferencia 0ue el oxígeno se transporta por medio del tubo con desprendimiento de gas !acía la probeta con agua, se comprueba la liberación de oxígeno ya 0ue este desplaza al agua contenida en la probeta, por las leyes de los gases el oxígeno gaseoso trató de ocupar el mayor espacio disponible y por eso e/erce una presión sobre el agua y la desplaza !asta donde puede, según la cantidad
de gas liberado se desplazará más agua.
permanganato de potasio 0ue es un fuerte oxidante el peróxido de !idrogeno se comporta como un reductor, y es oxidado por el permanganato para obtener oxigeno gaseoso, en donde este pierde dos electrones transformándose en 98, esta reducción se da en un medio acido, ya 0ue la presencia del ácido sulfúrico garantiza la reducción a $n8D, la solución producida es incolora, al acercar la cerilla encendida se observó una mayor intensidad debido a la presencia de oxigeno producido mediante la reacción redox.
4l acercar el carbón al tubo de ensayo no ocurrió muc!o avivamiento de la llama por el poco oxígeno 0ue 0uedaba en el tubo de ensayo el cual fue usado para desplazar el agua en la probeta ' también se notó 0ue el carbón era muy difícil de prender. En el tercer apartado teóricamente se !an producido las siguientes reacciones de doble sustituciónC N O 3 ¿2 ( ac ) + 2 NaOH ( ac ) → Mn ( OH ) 2 ( s ) + 2 NaN Mn ¿
El oxígeno molecular se puede obtener por descomposición de sales 0ue contengan oxígeno.
El nitrato de manganeso en medio acuoso reacciona con el !idróxido de sodio en medio acuoso para formar !idróxido de manganeso y nitrato de sodio sólido el cual se precipita y es de color blanco.
Los catalizadores son importantes para acelerar las reacciones 0uímicas y así obtener oxígeno más rápido y fácil.
+ 5 H O + 3 H S O → 2 MnSO + 2
2
2
4
+¿+ 8 H O + 5 O +¿ → 2 M n ¿ −¿+ 5 H O + 6 H ¿ 2
2
2
CONCLUSIONES
4
El oxígeno siempre se podrá comprobar a través de procesos de combustión, si !ay desprendimiento de energía o calor es muy probable 0ue el oxígeno se encuentre presente.
2
2
2 Mn O4
¿
=egún la teoría se pudo observar 0ue el peróxido de !idrogeno presenta propiedades oxidantes y reductoras, siendo las oxidantes más fuertes 0ue las reductoras, al reaccionar con el
Las combustiones incompletas se presentan cuando parte del combustible no reacciona por falta de oxígeno. BIBLIOGRA3IA (EF4, L., Guímica inorgánica, *H edición, Editorial IJ,
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