FACUL ACULT TAD DE INGE INGENIER NIERÍA ÍA QUÍM QUÍMICA ICA ESCUELA ACADÉMICA INGENIERÍA QUÍMICA AMBIENTAL Laboa!o"o #$% PREPARACION Y RECONOCIMIENTO DEL METANO DOCENTE: Ing. INGA DIAZ , Abel
SEMESTRE: III
“B” HUANCAYO HUANCAY O –PERÚ
OB&ETI'OS
Obtener el gas orgánico (metano) a parr de un compuesto inorgánico como el acetato de sodio. Describir las propiedades del metano.
INTRODUCCI(N
Los alcanos son hidrocarburos que son los compuestos más sencillos porque están formados solo por carbono e hidrogeno. El metano es mejor conocido como "gas natural" actualmente una importante fuente de energ!a. o obstante s#lo parte del metano e$istente en la atm#sfera es producido por las ac%idades industriales relacionadas con la producci#n & uso de energ!a. 'ás importante para el crecimiento del metano en la atm#sfera es el aumento de las llamadas fuentes "biognicas" por ejemplo el cul%o de arro & el incremento de los rumiantes domscos relacionados con el crecimiento de la poblaci#n mundial. En esta prácca obser%aremos reacciones con alcanos & obtendremos gas metano mediante una mecla de *aO & aO+ para obtener cal sodada a la cual se le agregara acetato de sodio se le aplicara calor para obtener el gas metano.
RESUMEN
En esta prácca de laboratorio se logrará e$plicar las principales caracter!scas que suelen iden,carse de la formaci#n del metano a parr de la mecla del *aO aO+ & el acetato de sodio. Dicha mecla será lle%ada a un tubo de combus#n & correctamente tapada- por otra parte preparamos una soluci#n con 'nO / esta 0lma nos ser%irá como indicador de la presencia de metano que se libera de la mecla- por ello ,nalmente lle%aremos el tubo de combus#n al mechero calentado a ciertas condiciones para obtener metano & ,nalmente cuando la otra parte la soluci#n ('nO/) empiea a cambiar de color iden,caremos la liberaci#n del metano a parr de la mecla.
MARCO TEORICO
METANO: El metano se produce de forma natural por la descomposici#n de sustancias orgánicas en ambientes pobres en o$!geno. 1ambin se produce en el sistema diges%o de rumiantes & otros animales en la e$plotaci#n de combusbles f#siles & en la quema de biomasa. 2pro$imadamente la mitad de la producci#n de metano pro%iene de los sembrad!os de arro de la ac%idad animal & de la acci#n de los termitas. 3na cuarta parte pro%iene de erras pantanosas & h0medas. 3n 456 de la producci#n industrial de gas natural & carb#n mineral. Los rellenos de basura & otras sustancias orgánicas en descomposici#n contribu&en con un 56 de las emisiones de metano. El metano contribu&e actualmente con el 456 del *alentamiento 7lobal e$cluido el efecto del %apor de agua. 8e calcula que hacia ,nes del siglo 99: el efecto del metano habrá superado al producido por el di#$ido de carbono.
;#rmula qu!mica< =eso at#mico<
*+/ 4>.?/ uma
Otras denominaciones<
7as del pantano- +idruro de melo
ORIGEN DEL METANO: El metano se produce por la descomposici#n de substancias %egetales principalmente celulosa por la acci#n de microorganismos & se desprende del cieno de algunos pantanos por lo que tambin suele denominarse gas de los pantanos. El metano se desprende tambin más o menos puro de los %olcanes de fango & de algunas aguas & fuentes no cenagosas. 8e produce asimismo en las minas de carb#n de piedra & de lignito por descomposici#n lenta de las materias orgánicas acumulándose en las hendeduras & ca%idades meclado con nitr#geno & anh!drido carb#nico. Este compuesto al contacto con el aire gas gris0 produce terribles e$plosiones
que causan numerosas muertes entre los trabajadores del sector minero a pesar del uso de la lámpara de seguridad Da%& & del metan#metro.
OBTENCIÓN DEL METANO: Petróleo: El petr#leo al igual que el gas natural que le acompa@a en bolsas constu&e la principal fuente de alcanos hasta el */? as! como de otras sustancias orgánicas. El petr#leo crudo carece de ulidad comercial pero por deslaci#n pueden separarse de l multud de productos 0les denominados fracciones. El metano se desprende al igual que otros hidrocarburos como el etano el propano & el butano en la primera fracci#n de la deslaci#n del petr#leo consistente en calentarlo por debajo de los A?B*.
Gas Natural< Está compuesto por hidrocarburos mu& bajos desde *4 a *C apro$imadamente. Los porcentajes má$imos corresponden a los más %oláles. 2s! al metano suele corresponderle un C?6 de la mecla. El propano & butano se separan por licuefacci#n & se e$penden en el comercio en cilindros a presi#n. El resto conducido por gaseoductos a las ciudades se emplea tambin como combusble. Procedimientos int!"cos Proceso Ber#ius: 8e hidrogena carb#n en presencia de cataliadores a altas temperaturas & presiones. Proceso $isc%er&Tro'sc%: 8e parte de gas de agua enriquecido con hidr#geno & se le hace pasar por un cataliador en caliente. Des"lación eca:
De esta forma se obene metano de muchas sustancias orgánicas como la madera turba hulla rocas bituminosas etc. (ntesis Directa: 8e hace actuar el hidr#geno sobre el carbono a 4A??B*.
PROPIEDADE DEL METANO: Pro'iedades $(sicas: El punto de fusi#n & el punto de ebullici#n en los hidrocarburos depende de la longitud de la cadena debido a las fueras de an Der aals. Debido a esto al ser el metano el hidrocarburo más sencillo sus puntos de fusi#n & ebullici#n son rela%amente bajos situándose el primero en F4CGB* & el segundo en F4>AB*. 8u estado natural es gaseoso al igual que el etano el propano & el butano- & a diferencia de los alcanos desde *5 hasta *4> que son l!quidosde ah! en adelante son s#lidos de aspecto creo. 2l ser un compuesto práccamente no polar resulta insoluble en agua pero s! en disol%entes apolares como el benceno ter tetracloruro de carbono etc. Pro'iedades )u(micas: La m!nima polaridad de los enlaces de los hidrocarburos saturados es la causa de su inercia qu!mica ra#n por la cual han sido llamados para,nas (poca a,nidad). Hnicamente dan reacciones de po radical generalmente de sustuci#n. *+ ,alo#enación: 8i se e$pone una mecla de cloro & metano a la lu solar se produce una reacci#n mu& %iolenta. La lu %ioleta o ultra%ioleta escinde la molcula *lA en A*l que son las que inician la reacci#n en cadena. -+ Pirolisis o Cra.ueo:
Es la descomposici#n de un compuesto por el calor. *uando se calienta el metano a unos >??B* en ausencia de aire enen lugar rupturas de las uniones *F+. /+ Nitración: 8e realia la reacci#n con ácido n!trico en fase de %apor a temperaturas superiores a /??B* producindose la sustuci#n de un hidr#geno del alcano por un grupo nitro. 0+ Com1us"ón: 8i se aporta energ!a su,ciente para iniciar la reacci#n todos los alcanos arden en aire u o$!geno formando agua & anh!drido carb#nico desprendiendo gran candad de calor. La o$idaci#n controlada de hidrocarburos constu&e un mtodo industrial de obtenci#n de alcoholes & ácidos orgánicos.
MATERIALES Y REACTI'OS
MATERIALES:
o
o
Mortero
Tubos de ensayo
o
Tapoón
o
o
Tubo de desprendimiento
Mechero Bunsen
o
o
REACTIVOS:
Cerillas
Cuba de agua
a.
Acetato de sodio soó l ido
b.
c.
Ó xido de calcio
Hidroó x ido de sodio soó l ido
PROCEDIMIENTO
En un mortero mecla bien !g de oóxido de calcio" !g de hidroóxido de sodio y #.$g de acetato de sodio anhidro" hasta %uedar una mecla homogeó nea untuosa.
Coloca la mecla en el tubo de desprendimiento con el tapoó n adaptado.
&nstala el e%uipo tal como se muestra en el graó'ico.
Calienta las paredes del tubo directamente al mechero" al inicio con cuidado y despueós (uertemente para mantener una produccioón constante de gas. Las primeras burbujas o deben ser recogidas porue son de aire " en seguida recoge el gas %ue se produce en los tubos de ensayo" estos deben ser mantenidos boca aba)o hasta %ue se realicen las respecti*as pruebas con cada uno de ellos.
Ha burbu)ear metano en un tubo de ensayo %ue contiene solucioó n de permanganato de potasio y carbonato de calcio. +egistra tus obser*aciones. Escribe las reacciones %ue se presentan. Anota tus obser*aciones.
Acer%ue una cerilla encendida al gas %ue se produce. Óbser*e.
RESULTADOS
8e obtu%o durante la prácca la producci#n del metano mediante el desprendimiento de la reacci#n del acetato de sodio con la cal sodada. 8e pudo reconocer al metano en el ambiente como una llama caracter!sca.
DISCUSION DE RESULTADOS
Durante el proceso de la producci#n del metano se ene que tener en cuenta que el tubo de combus#n no tenga ninguna salida & entrada de aire. 8e ene que tener mucho cuidado cuando hacemos la prueba de reconocer al metano en el ambiente.
SOLUCIONARIO DE CUESTIONARIO )Po
*+, a-.# /0 !+bo *+/ 1o#!"/#/ 0a 2/-10a 3/ /a11".# 3/b/ 4a00a5/ "#10"#a3o 1o# 0a bo1a 265 aba7o8
4. El tubo de ensa&o que conene la sustancia se debe mantener inclinado &a que esta sustancia es más ligera que el aire & el mantenerlo inclinado nos facilita la salida del metano sin ninguna di,cultad. E51"b/
0a /1+a1".# *+92"1a 3/ 0a ob!/#1".# 3/0
2/!a#o →
CH 3 COONa + NaOH ❑ Na2 CO 3 + CH 4
4. A.
Ieac%os< acetato de sodio J hidr#$ido de sodio =roductos< 'etano & carbonato de sodio CH 3 - COOH + CaO + Na OH
(
:CH ) :::: DCALOR
4
)Po
*+, /5 1o#;/#"/#!/ *+/ 0a5 5+5!a#1"a5 5/a# a#4"3a58
*omo trmino general se dice que una sustancia es anhidra si no conene agua. La manera de obtener la forma anhidra di,ere de una sustancia a otra .En muchos casos la presencia de agua puede e%itar que suceda una reacci#n qu!mica o formar productos no deseados. =ara pre%enir esto se deben uliar sol%entes anhidros a lle%ar a cabo ciertas reacciones. La forma más com0n para obtener la forma anhidra de un sol%ente es lle%arlos a ebullici#n en presencia de una sustancia higrosc#pica. =ara ello el metal más com0nmente empleado es el sodio. 1ambin nos con%iene porque al ser someda la muestra en la lu solar los elementos se %an a Desnaturalian con ma&or facilidad.
)Q+,
o1+"6 /# /0 !+bo /<=+/5!o a 0a 0+-8
2l ser someda la muestra que está en el tubo de ensa&o a la lu solar los elementos se %an a Desnaturalian con ma&or facilidad.
)Q+,
5/ =+/3/ 1o#10+" a1/1a 3/0 2/!a#o 1o# =/2a#>a#a!o 3/ =o!a5"o8 CH
KMnO4
4 *uando l se hace reaccionar con l o$idante & dandi as! las siguientes reacciones<
el
KMnO4
act0a como un
KMnO4 + CH 4 + H 2O :: :CH3 + O2 KMnO4 + CH4 + H 2O :: : H - CHO + O2
KMnO4 + CH 4 + H 2O :: : H - COOH + O2
I#3"*+/
1+a0/5 5o# 0a5 =o="/3a3/5 ? +5o5 3/0
2/!a#o PROPIEDADES: $(sicas: El punto de fusi#n & el punto de ebullici#n en los hidrocarburos dependen de la longitud de la cadena debido a las fueras de an Der aals. Debido a esto al ser el metano el hidrocarburo más sencillo sus puntos de fusi#n & ebullici#n son rela%amente bajos situándose el primero en 4CGB* & el segundo en 4>AB*.
8u estado natural es gaseoso al igual que el etano el propano & el butano- & a diferencia de los alcanos desde *5 hasta *4> que son l!quidos- de ah! en adelante son s#lidos de aspecto creo.
2l ser un compuesto práccamente no polar resulta insoluble en agua pero s! en disol%entes apolares como el benceno ter tetracloruro de carbono etc.
)u(micas: La m!nima polaridad de los enlaces de los hidrocarburos saturados es la causa de su inercia qu!mica ra#n por la cual han sido llamados para,nas (poca a,nidad). Hnicamente dan reacciones de po radical generalmente de sustuci#n. +alogenaci#n< si se e$pone una mecla de cloro & metano a la lu solar se produce una reacci#n mu& %iolenta. La lu %ioleta o ultra%ioleta
escinde la molcula *lA en A*l que son las que inician la reacci#n en cadena. =irolisis o *raqueo< es la descomposici#n de un compuesto por el calor. *uando se calienta el metano a unos >??B* en ausencia de aire enen lugar rupturas de las uniones *F+.
Usos: El metano es importante para la generaci#n elctrica &a que se emplea como combusble en las turbinas de gas o en generadores de %apor. 8i bien su calor de combus#n de unos C?A KMmol es el menor de todos los hidrocarburos si se di%ide por su masa molecular (4> gMmol) se encuentra que el metano el más simple de los hidrocarburos produce más candad de calor por unidad de masa que otros hidrocarburos más complejos. En muchas ciudades el metano se transporta en tuber!as hasta las casas para ser empleado como combusble para la calefacci#n & para cocinar. En este conte$to se le llama gas natural. En *olombia as! como en otros pa!ses emergentes el gas natural es empleado como combusble alterno por %arios %eh!culos de transporte. 2sos industriales El metano es uliado en procesos qu!micos industriales & puede ser transportado como l!quido refrigerado (gas natural licuado o 7L). 'ientras que las fugas de un contenedor refrigerado son inicialmente más pesadas que el aire debido a la alta densidad del gas fr!o a temperatura ambiente el gas es más ligero que el aire. Los gasoductos transportan grandes candades de gas natural del que el metano es el principal componente. En la industria qu!mica el metano es la materia prima elegida para la producci#n de hidr#geno metanol ácido acco & anhidro acco. *uando se emplea para producir cualquiera de estos productos qu!micos el metano se transforma primero en gas de s!ntesis una mecla de mon#$ido de carbono e hidr#geno mediante reformaci#n por %apor. En este proceso el metano & el %apor de agua reaccionan con la a&uda de un cataliador de n!quel a altas temperaturas (N?? F4.4?? *). CH 4 + H 2O →CO + 3 H 2
La proporci#n de mon#$ido de carbono frente al hidr#geno puede ser ajustada mediante la reacci#n de desplaamiento de gas de agua al %alor deseado. CO + H 2 O→CO 2 + H 2
Otros productos qu!micos menos importantes deri%ados del metano inclu&en el aceleno obtenido haciendo pasar metano a tra%s de un arco elctrico & los cloro metanos (cloro metano diclorometano cloroformo & tetracloruro de carbono) producidos por medio de la reacci#n del metano con cloro en forma de gas . 8in embargo el uso de estos productos está disminu&endo el aceleno está siendo remplaado por sustutos más econ#micos & los cloro metanos debido a mo%os de salud & medioambientales.
CONCLUSIONES
Los alcanos ('E12O) son importantes sustancias puras de la industria qu!mica & tambin los combusbles más importantes de la econom!a mundial. Los alcanos ('E12O) pueden producirse a parr de la descomposici#n de otras sales orgánicas
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