UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS QUÍMICA TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS ARTURO MENDOZA SALGADO, VERONICA TUIRAN CARO JUAN FERNANDO ORREGO, GRUPO 5, 7 DE ABRIL 2014, LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE QUÍMICA, UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO. RESUMEN Durante esta experiencia se llevaron a cabo diferentes prácticas y procesos en los cuales se logró identificar los diferentes tipos de reacciones que se dan en las sustancias, se ha logrado establecer una familiaridad en cada proceso.
INTRODUCCIÓN Las reacciones químicas se dan por el proceso en el cual dos o más sustancias llamadas reactantes se mezclan para dar origen a un producto el cual tiene características y propiedades diferentes. Este producto puede ser un elemento o un compuesto. Estas relaciones químicas se pueden dar por medio de ruptura y una formación de nuevos enlaces y se pueden presentar por medio de la liberación de calor, producción de gases, la variación del color, enfriamiento. Para tener una idea más previa de lo que es una reacción química podremos poner de ejemplo la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro de una forma natural, u otro ejemplo seria colocar una cinta de magnesio en una llama, esta se convertirá en óxido de magnesio y esta será una reacción inducida. OBJETIVOS
Poder identificar el tipo de reacción que se dará en cada práctica. Teniendo en cuenta los dos tipos de categorías que se presentan en las reacciones químicas, identificar cuales tienen o no transferencia de
electrones. Utilizar los diferentes materiales para distinguir cuando ocurre la reacción química en la sustancia Aprender a identificar como van a reaccionar las diferentes sustancias y qué tipo de reacción le ocurre a estas.
OBSERVACIONES En la práctica de los tipos de reacciones, al tomar una espátula con 2g de óxido de calcio, vertiéndolo en un tubo de ensayo que contenía 10 ml de agua destilada y después de agitarlo se observó que este tenía un color blanco, al adicionar 2 gotas de solución etanólica de fenolftaleína al 0,1% p/v, este se coló de un color rosado, con un precipitado de color blanco. En la segunda practica se tomó una cuchara metálica y depositó en ella 3g de limadura de hierro y 2g de azufre pulverizado, se mezcló y se calentó durante cinco minutos, se logró observar que el azufre se cristaliza y empieza a disolverse acompañado de pirotecnia, la limadura de hierro se solidificó. Cuando se volvió a realizar el experimento sustituyendo las limaduras de hierro por granallas de zinc,
se observó que el azufre reaccionó con las granallas de zinc cuando se calentó, y posteriormente la mezcla se solidificó. En la cuarta practica se tomaron dos granallas de zinc y se vertieron en un tubo de ensayo, agregándole gota a gota 2 ml de ácido clorhídrico al 10% p/v, se observó que esta reacción tiene una efervescencia lenta y al acercar la cerrilla encendida este provocó una combustión por el hidrogeno se notó que esta reacción es exotérmica, al sustituir el ácido clorhídrico por el sulfúrico, se observó que este tiene una efervescencia mucho más violenta que el anterior , al igual que el anterior es una reacción exotérmica, y también se presenta combustión, ya que cuando se acercó la cerrilla encendida esta de igual forma provocó una combustión dentro del tubo de ensayo, luego al sustituirlo por ácido nítrico al 10% p/v , se logró ver que este tenía una efervescencia más rápida que las anteriores, era exotérmica, pero desprendía mucho más calor que las anteriores, De igual forma se provocó una combustión dentro del tubo de ensayo. En la quinta practica se depositó en un tubo de ensayo de 5 ml de sulfato cúprico pentahidratado al 1% p/g, se agregó 2 granallas de zinc, al mantener en contacto las sustancias se observó que este estaba de un color azul oscuro junto a las granallas de zinc, pero al transcurrir el tiempo en intervalos de 10 minutos se observó que se empezaron a tornarse oscuras las granallas de zinc y en el caso del sulfato cúprico pentahidratado que antes era de un color azul oscuro se vio más translucido, como una especie de azul claro, pasado ya unos 20 minutos se observó que las granallas de zinc estaban muchísimo más oscuras y que el sulfato cúprico que se veía de un color azul claro, va tomando un color transparente, pasada la media hora, se observó que las granallas de zinc se tornan oscura completamente y que la solución de sulfato de cobre pentahidratado cambió a un color translucido.
En la sexta practica se colocó 5 ml de agua destilada en un tubo de ensayo y se partió una pequeña cantidad de sodio metálico con la espátula, e depositó en el tubo de ensayo y con cuidado se acercó una cerilla encendida en la boca del tubo de ensayo, se logró observar que, al poner dentro del agua destilada las pequeñas cantidades de sodio este desprende hidrogeno gaseoso, no ocurre una reacción violenta ya que contiene aceite, aparecen unas burbujas las cuales son del sodio que está reaccionando y como en la superficie se presenta hidrogeno este es el que hace que la burbuja de sodio pueda mantenerse en la superficie, cuando se agregó dos gotas de fenolftaleína se observó que la solución es una base puesto que tomó un color rosa. En la séptima practica se agregó 5 ml de cloruro de sodio al 1% p/v en un tubo de ensayo, luego se vertió 2 ml de nitrato de plata 0,05N, observamos que este tenía un color blanco y al echar el cloruro de sodio este adquiere un color translucido. En la novena practica cuando se depositó 10 ml de agua destilada y se disolvió unos cristales de permanganato de potasio, e observó que este tomó un color morado y al echarle las 3 gotas de ácido sulfúrico concentrado este da un color morado mucho más intenso que el anterior, al adicionar unos cristales de sulfito de sodio este se puso caliente, y empieza a dar un color café.
CALCULOS Y RESULTADOS La reacción de óxido de calcio (CaO) más agua (H2O), produce una base Ca(OH)2 (Figura 1), lo cual se confirma cuando se agregó dos gotas de fenolftaleína a la solución mostrando un color rosado (Figura 2). i CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(ac) (Figura 3)
(Figura 4)
Se repitió la misma práctica utilizando granallas de zinc (Figura 5), la reacción cuando se calentó el zinc más el azufre dio como resultado sulfuro de zinc (ZnS) (Figura 6). Zn(s) + S(s) → ZnS(s) (Figura 1)
(Figura 2)
La limadura de hierro mezclado con azufre pulverizado, no reaccionó las propiedades del hierro (Fe) y el azufre (S) quedaron intactas(Figura 3) , pero cuando la mezcla se sometió al mechero reaccionó acompañado de un poco de pirotecnia y el compuesto nuevo formado fue Sulfuro de Hierro (FeS) (Figura 4) esta es una reacción de combinación; por otra parte el azufre (S) reaccionó con el oxígeno del aire (O2) para producir dióxido de azufre (SO2) el indicador principal de esta reacción fue la llama azul que desprendió el azufre cuando se calentó.ii S8(s) + 8 Fe(s) → 8 FeS(s) S(s) + O2 (g) → SO2 (g)
(Figura 5)
(Figura 6).
En un tubo de ensayo se depositó unas granallas de zinc, posteriormente se agregó 2ml de HCl al 10%p/v. “Muchos metales, incluidos los que no reaccionan con el agua, son capaces de desplazar al hidrógeno de los ácidos. Por ejemplo, el zinc (Zn) y el magnesio (Mg) no reaccionan con el agua pero si con el ácido clorhídrico”.iii Zn(s) + 2HCl(ac) → ZnCl2(ac) + H2(g).
Cuando se encendió la cerilla y se posó sobre el tubo de ensayo hubo una pequeña combustión causada por los hidrógenos que libero la reacción. Esta reacción es de carácter
exotérmico puesto que libera calor, y una reacción de desplazamiento debido a que se desplaza el hidrógeno. Se realizó la misma práctica, pero en esta vez se utilizó ácido sulfúrico (H2SO4). La reacción se dio de manera más violenta, el burbujeo fue más rápido y el calor liberado fue mucho más que con el HCl, cuando se posó la cerilla sobre el tubo de ensayo hubo una pequeña combustión lo que indicó que se liberó (H) en la reacción. Esta reacción es de desplazamiento y de carácter exotérmico. Zn(s) + H2SO4(ac) → ZnSO4(ac) + H2(g). La reacción del ácido nítrico con la granalla de zinc, burbujeó más rápido y liberó más calor que las anteriores, esta reacción es de desplazamiento y exotérmica. Zn (s)+ 2HNO3 (ac) → Zn(NO3)2(ac) + H2(g). Las reacciones con transferencia de electrones son denominadas como: “reacción de oxidación y reacción de reducción”.1iv
Zn → Zn+2 + 2eCu+2 + 2e- → Cu
(Figura 7)
(Figura 8)
“Todos los metales alcalinos y algunos metales alcalinotérreos (Ca, Sr y Ba) que son los más reactivos de los elementos metálicos, desplazarán al hidrogeno del agua”.v En este caso el sodio metálico (Na) reacciona con el agua H2O, para producir una base y liberar hidrogeno (H). Después de esta reacción se agregó unas gotas de fenolftaleína, la cual torno de un color rosa la solución indicando la presencia de una base (Figura 9). 2Na(s) + 2H2O(l) → 2NaOH(ac) + H2(g).
Cuando se agrega Zinc metálico a una disolución que contiene sulfato de cobre (II) (CuSO4), el zinc reduce al Cu+2 al donarle dos electrones (Figura 7) esta reacción es catalogada como una reacción de desplazamiento y transferencia de electrones: Zn(s) + CuSO4(ac) → ZnSO4(ac) + Cu(s) En el proceso, la disolución pierde el color azul que denota la presencia de iones de Cu+2 hidratados (Figura 8). +2
+2
Zn(s) + Cu (ac) → Zn (ac) + Cu (s). Las semireacciones de oxidación y reducción son:
1
El término de reacción de oxidación se refiere a la semireacción que implica la perdida de electrones.
(Figura 9) Cuando se mezcló cloruro de sodio (NaCl) al 1% y se hizo reaccionar con nitrato de plata (AgNO3) la mezcla se puso de un color blanco y se formó un precipitado (Figura 10).
Una reacción de oxidación es una semireacción que implica ganancia de electrones.
NaCl(ac) + AgNO3(ac) → NaNO3(ac) + AgCl(s) (Figura 11)
(Figura 10) La mezcla de permanganato de potasio KMnO4 y agua se tornó de un color violeta fuerte, cuando se adicionó unas gotas de ácido sulfúrico concentrado H2SO4 el color se colocó más fuerte y al adicionarle los cristales de sulfito de sodio Na2SO3 esta solución se tornó café. 5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5Na2SO4 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 3H2O Esta es una reacción con transferencia de electrones. Se realizó el mismo procedimiento anterior para el dicromato de potasio K2Cr2O7. Cuando se agregó el dicromato de potasio al agua esta se tornó de un color naranja, después de agregarle el ácido sulfúrico concentrado y el sulfito de sodio, este se colocó de color café. (Figura 11). K2Cr2O7(ac) + 3Na2SO3(ac) + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3(ac) + K2SO4(ac) + 3Na2SO4(ac) + 4H2O.
ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES De la experiencia realizada se puede concluir que los diferentes experimentos realizados presentan distintos tipos de reacciones, los cuales están contenidos en los dos grandes grupos “Reacciones con transferencia de electrones y Reacciones sin transferencia de electrones” los cuales se manifiestan por evidencias tales como enfriamiento, liberación de calor, la producción de gases, cambios de color, formación de precipitados, cambios en las propiedades físicas o químicas, entre otras.
REFERENCIAS. i
Anlan G. Sharpe, Química inorgánica, Reverte 1988 ii Guillermo Chaverri Benavides, Fundamentos de Química, Euned. iiiiii Raymond Chang, Química, décima edición. McGraw Hill. 2010. Pag 141-142. iv Raymond Chang, Química, décima edición. McGraw Hill. 2010. Pag 135, 136, 137. v Raymond Chang, Química, décima edición. McGraw Hill. 2010. Pag 141-142.
