LABORATORIO Nº 2 CAMBIOS FISICOS Y QUIMICOS
1. Introducción:
En la siguiente práctica se estudiaran las propiedades físicas y químicas de algunas sustancias, tales como el yodo, la parafina, etanol, zinc , entre otros; donde realizaremos observaciones detalladas sobre los diferentes cambios que puede sufrir la materia, los cuales pueden ser físicos o químicos. De esta forma podremos reconocer y tener un concepto claro sobre los cambios físicos que son aquellos que se producen sin alterar las sustancias. Dichas sustancias mantienen su naturaleza y sus propiedades esenciales, es decir siguen siendo las mismas. Entre este tipo de cambio se encuentran los de estado físico (evaporación, sublimación, fusión, condensación, etc.) y los cambios de estructura cristalina de un sólido; además es importante resaltar que dichas mezclas las podemos separar por procedimientos físicos como: filtración, decantación, evaporación, destilación, tamizado, entre otros. Y los cambios químicos que son aquellas reacciones en las que se altera la estructura y composición de la materia para producir nuevas sustancias con propiedades y composición distinta a la original. Teniendo ya un conocimiento sobre dichos cambios, es posible conocer y comprender las bases del comportamiento de la materia, sus propiedades transformaciones y ciertas precauciones con algunas sustancias químicas. También se realizaran ecuaciones que representen dichas reacciones químicas, identificando así el tipo de reacción química que se lleva a cabo, ya sea de desplazamiento, combinación y sustitución. Es así como a través de los siguientes experimentos podremos conocer conceptos y entender los diferentes fenómenos que se observan a diario en nuestro entorno. Objetivo General
Identificar de la manera más adecuada, cuáles de los siguientes ensayos presentan cambios ya sean químicos o físicos; y posteriormente hacer su respectivo análisis. Objetivos Específicos
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Identificar las diferencias que hay entre los cambios físicos y los cambios químicos que puede ocurrirle a la materia Determinar las características característica s de algunas sustancias antes y después de de someterlos a diferentes ya sea elevando su temperatura o añadiendo otras sustancias.
Consultas Preliminares
3.1 ¿en qué estados se presenta la materia y cuáles son las diferencias en cuanto a la forma y volumen?
Los estados de la materia son: Estado sólido, liquido y gaseoso; las diferencias entre los estados son: las moléculas del estado sólido están unidas fuertemente, mientras que en el estado liquido las moléculas están unidas de una forma más débil y en el estado gaseoso las moléculas están dispersas. En cuanto a su forma y volumen podemos decir que el estado sólido tiene una forma definida mientras que en el estado liquido y gaseoso toman la forma del recipiente que la contiene. 3.2 ¿qué se entiende por sublimación y sublimación regresiva?
Se entiende por sublimación regresiva a el proceso que sufre una sustancia que cambiar su estado gaseoso a un estado sólido sin pasar por el estado líquido. Mientras que la sublimación es el proceso inverso que consiste en un estado sólido a un estado gaseoso. 3.3 ¿qué se entiende por reacción química? ¿Cómo se observa la reacción química?
Las reacciones químicas son ecuaciones que separan reactivos y productos, es decir que los reactivos son sustancias que al combinarse con otras o adicionar catalizadores pueden cambiaran su estructura molecular y sus enlaces. Por consiguiente los átomos se reorganizan de de tal manera que surgen nuevos enlaces dando lugar a una o más sustancias obtenidas por los reactivos. Estas reacciones pueden serán reversibles e irreversibles, las reacciones reversibles son aquellas que los productos se pueden convertir en reactivos y viceversa mientras que las reacciones irreversibles pueden convertirse en productos mas no volver a ser reactivos. Un ejemplo obtención de cloruro de sodio a partir de 15 gr hidróxido de sodio (NaOH) con 15 gr de ácido clorhídrico (HCl). 3.4 ¿Que se entiende por licuefacción, ebullición, solidificación y condensación?
Licuefacción por lo general este proceso es propio de los gases; este cambio de estado ocurre cuando una sustancia pasa de gaseoso a líquido, ya sea por el aumento o disminución de temperatura y la presión, si la temperatura es aumentada se genera una sobrepresión elevada. Ebullición es un proceso de tipo físico en el que el estado liquido pasa a estado gaseoso. Es decir que una sustancia alcanza una óptima temperatura que hace que se rompan enlaces, liberando así partículas en forma de vapor. Solidificación es el proceso que sufre la materia cuando al estar en estado liquido pasa a estado sólido; esto se debe a la disminución de la temperatura o se está generando una compresión al material.
Condensación es el proceso de cambio de fase a través del cual el vapor de agua se convierte en líquido a causa del enfriamiento del aire. Cuando el aire se calienta se refresca y el agua sale del vapor que está en el agua caliente y se condensa en forma líquida. 3.5 ¿consultar la frases de riesgo y seguridad para la manipulación de los reactivos de la practica? Yodo: R20/21 Nocivo por inhalación y por contacto con la piel, S 23-23 no respirar los gases, humos, vapores, aerosoles, evite el contacto con la piel, evite el contacto con los ojos Solución de permanganato de potasio: R8: peligro de fuego en contacto con materia s combustibles, R9: peligro de explosión al mezclar con materias, R10: inflamable, R11: fácilmente inflamable, R12: extremadamente inflamable, R14: reacciona violentamente con el agua, R15: reacciona con agua liberando gases extremadamente inflamables, R16: explosionar en mezclas con sustancias comburentes, R17: se inflama espontáneamente en contacto con el aire, R18: al usarlo pueden formarse mezclas aire-vapor explosivas /inflamables, R19: pueden formar peróxidos explosivos, R20: nocivo por inhalación, R21: nocivo en contacto con la piel, R22: nocivo por ingestión, S2: manténgase fuera del alcance de los niños. Solución de peróxido de hidrogeno R34: provoca quemaduras S28.1, S28.2: en caso de contacto con la piel, lávese inmediatamente con abundante agua y jabón. S28.3: Al ser posible lávese con poli etilenglicol 400, S28.4 Al ser posible lávese con poli etilenglicol 300 y etanol (2:1) y a continuación con abundante agua y jabón 28.5: en caso de contacto con la piel, lávese inmediata y abundantemente con poli etilenglicol 400 28.6: en caso de contacto con la piel, lávese inmediata y abundantemente con poli etilenglicol 400 y lavar con abundante agua, 28.7: en caso de contacto con la piel, lávese inmediata y abundantemente con agua y jabón ácido, S29: no tirar los residuos por el desagüe S30: no echar agua a esta solución,S33: evítese la acumulación de cargas electroestáticas, S35: elimínense los residuos del producto y sus recipientes con todas las precauciones posibles, S36: úsese indumentaria protectora adecuada, S37: úsense guantes adecuados S38:en caso de ventilación insuficiente úsese equipo respiratorio adecuado, S39: úsese protección para los ojos/ cara. Etanol R11: fácilmente inflamable, S7: manténgase el recipiente bien cerrado, S8: manténgase el recipiente en lugar seco, S9: manténgase el recipiente en lugar bien ventilado, S12: no cerrar el recipiente herméticamente, S13: manténgase lejos de alimentos, bebidas, y piensos, S14: consérvese lejos de reductores, compuestos de metales pesados, ácido, álcalis, sustancias oxidantes Y ácidas y de compuestos de metales pesados, S14.3 – S14.11: consérvese lejos de hierro, agua, lejías, ácidos, metales, sustancias oxidantes y ácidas, sustancias orgánicas, combustibles, reductores, materiales combustibles, sustancias combustibles, S15: conservar alejado del calor, S16: conservar alejado de toda llama o fuente de chispa- no fumar.
Zinc (granallas) R10: inflamable R11: fácilmente inflamable, R12: extremadamente inflamable, R14: reacciona violentamente con el agua, R15: reacciona con agua liberando gases extremadamente inflamables, S7/8: manténgase en recipiente bien cerrado y en un lugar seco, S43: en caso de incendio, no usar nunca agua S41.1- S43.8: en caso de incendio, utilizar agua o extintor de polvo, carbono dióxido ( no usar nunca agua), arena( no usar nunca agua), polvo extintor para metales ( no usar nunca agua). Acido clorhídrico R34/37: provoca quemaduras, provoca que maduras graves, irrita los ojos, irrita las vías respiratorias. S2: manténgase fuera del alcance de los niños, S3: consérvese en un lugar fresco, S4: manténgase lejos de locales habitados, S5:conservese en agua, petróleo, aceite de parafina,S6: consérvese en nitrógeno, argón, S7: manténgase en un recipiente bien cerrado, S8:manténgase el recipiente en un lugar seco ,S9: manténgase el recipiente en un lugar bien ventilado, S12: no cerrar el recipiente herméticamente, S13:manténgase lejos de alimentos, bebidas y piensos, S14: consérvese lejos de reductores, compuestos de metales pesados, ácidos y álcalisis, consérvese lejos de sustancias oxidantes y ácidas y de compuestos de metales pesados, consérvese lejos del hierro, agua y lejías, ácidos, metales, sustancias orgánicas combustibles S15: conservar alejado del calor, S16: conservar alejado de la llama o fuente de chispa-no fumar, S17: manténgase lejos de sustancias combustibles , S18: manipúlese y abrase el recipiente con prudencia, S20: no comer ni beber durante su utilización, S21: no fumar dentro de la utilización, S22: no respirar el polvo, S23: no respirar los gases, humos, vapores, aerosoles S23.1: no respirar el gas S23.2: no respirar los vapores, S23.3: no respirar los aerosoles, S23.4: no respirar el humo, S23.5: no respirar los vapores/ aerosoles, S24: evítese el contacto con la piel, S25: evítese el contacto con los ojos, S25: en caso de contacto con los ojos, lávese inmediata y abundantemente con agua y acúdase al médico. Ácido sulfúrico R35: provoca quemaduras graves, S2: manténgase fuera del alcance de los niños, S26: en contacto con los ojos lávense inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un medico S30: no echar jamás agua a este producto ANÁLISIS cambios físicos
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se peso 0.1 gramo de cristales de yodo los cuales depositamos en un vaso de precipitado, al vaso previamente tapado con una capsula de porcelana se lleva a la plancha de calentamiento y se observa que al aumentar la temperatura este desprende un gas de color violeta; posteriormente, se retira de la plancha de calentamiento colocándole en la parte superior del vaso trozos de hielo que hacen que la tonalidad del gas disminuya debido al cambio de su temperatura. Al cabo de varios minutos hubo una sublimación regresiva debido a que el yodo pasa de estado gaseoso a estado sólido, al terminar su sublimación regresiva las partículas del yodo se adhieren a la capsula de porcelana formando pequeños cristales, además podemos añadir que el yodo al cambiar su estado su volumen que cambia puesto que al estar en estado gaseoso se expande por todo el recipiente mientras que cuando el yodo se encuentra en estado sólido ocupa un volumen menor. Por los tanto, se concluye que es un cambio físico debido a que la sustancia no
cambia su estructura es decir no hay rompimiento de enlaces químicos tan solo un cambio de estado. -
Se toma una pequeña cantidad de parafina, la cual es llevada a un mechero podemos decir que: antes de colocar a calentar la parafina esta sustancia tenía un color blanco opaco, inodoro, carente de sabor que al elevar su temperatura esta cambia de dicho color a un color semi-transparente y la cual se quema fácilmente. Podemos decir que la parafina sufrió un cambio de estado sólido a estado líquido denominado fusión que está entre los 47 y 64°c. Posteriormente al ser retirada del fuego comienza a disminuir su temperatura y comienza a tomar su estado inicial por lo tanto hay una solidificación, añadiendo que la parafina no tuvo un rompimiento de enlace por lo tanto no cambio su estructura molecular.
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Se llena las ¾ partes de vaso de precipitado, y en un tubo de ensayo se coloca etanol y se llevan a una plancha de calentamiento. Se debe tomar la temperatura del etanol y del agua cada 30 segundos. Cada que se medía la temperatura se nota que la ebullición del etanol era relativamente menor que la temperatura que necesitaba el agua para la ebullición, el etanol alcanzo su punto de ebullición a los 9 minutos con una temperatura de 76°C sin presentar cambios en la perla de ebullición, antes de que ocurriera este cambio se observan pequeñas burbujas en la parte inferior del etanol y se prolongan a la superficie a medida de que aumenta su temperatura, a medida que pasa el tiempo notamos que el etanol y la perla; a medida que el etanol aumentaba su temperatura se evaporaba y por ende disminuía su volumen pero en mayor cantidad con respecto a la perla; cuando el etanol se evaporo totalmente la perla ha disminuido pero muy poquito. Por otra parte, el punto de ebullición del agua fue 96°C y el tiempo que se demora en alcanzar esta temperatura fue de 15min y 30 seg; a los 88 °C se producen mínimas burbujas se localizan en la parte inferior del vaso de precipitado debido a que necesita más temperatura para alcanzar su punto de ebullición.
120 100 80 C
°
60
a r u 40 t a r e 20 p m e T0
Agua (H2O) Etanol(C2H6O)
En la grafica se muestra la curva de calentamiento del etanol y del agua y como asciende su temperatura en el transcurrir el tiempo.
… … … … … … … … … … … … … …
g i n 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : s m 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 1 1 1 1
Tabla cambios físicos Sustancias
Observaciones
Cambios
Cristales de yodo
Parafina
Etanol y agua
-el yodo gaseoso se torna violeta. - cristaliza tiene una coloración gris.
Evaporación y solidificación
-Pasa de solido a liquido al calentarse. Solidificación -De color opaco a traslucido -El punto de ebullición del agua 96°C. -punto de ebullición de el etanol76°C. -perla de ebullición se reduce un Ebullición y evaporación poco cuando el etanol se evaporo completamente.
A partir de la tabla anterior podemos inferir que los cambios físicos que pudimos observar fueron principalmente los de cambios de estado tale como ebullición, solidificación, evaporación. Se los considera cambios físicos porque no hay un cambio en su estructura molecular solo hay un cambio de estado. Debido a que aumentaron su temperatura podemos decir que hubo una deformación en su aspecto mientras que su composición interna no varía. Cambios químicos
1. la reacción que se presenta a continuación es metal-ácido; en un tubo con desprendimiento lateral se coloca granallas de zinc , posteriormente se le añade acido clorhídrico y se tapa, cuando se es agregado el acido se observa que las granallas de Zn empiezan burbujear liberando hidrogeno , el acido y el zinc hierven, al desprender hidrogeno podemos decir que es una reacción exotérmica debido a que el tubo empieza a calentarse. Es una reacción de sustitución simple pues el hidrogeno es sustituido por el Zn formando una sal anhídrida “cloruro de zinc” y dejando el hidrogeno gaseoso que se encuentra en forma diátomica, incoloro, inodoro, y no toxico. El hidrógeno es inflamable en el aire en un amplio rango de concentraciones y arde, en ausencia de impurezas, con una llama casi invisible la explosión producida cuando este gas es llevado mechero y posteriormente destapado produce un sonido medianamente fuerte. Con respecto a la sal forma podemos decir que la sal formada es corrosiva y produce quemaduras, en el cloruro de zinc puede ser solido o líquido, cuando este es sólido se encuentra de forma cristalina mientras que si es liquido es incoloro, la sal formada tiene enlaces covalentes. la reacción que ocurre dentro de este tubo de ensayo es la siguiente : Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl (aq) + H (g ) + en er g í a 2 2
2. Se vierte 1 ml de agua de cal en un tubo de ensayo, se introduce una pipeta y hace burbujear aproximadamente durante un minuto. Posteriormente, se puede observar que el agua de cal comienza a cambiar su coloración debido a la cantidad de CO2 que se le suministra. Al hacer reaccionar oxido de calcio (CaO), en solución acuosa con el agua forman hidróxido de calcio (Ca(OH)2). Y posteriormente, se suministra dióxido de carbono al reaccionar con hidróxido de calcio forman acido carbónico ( H2CO3) en solución estos pueden reaccionar entre si y de esta manera se obtiene el carbonato de calcio(CaCO3), esta sal por lo general se encuentra en estado sólido y es poco soluble en agua la cual es de 0.15 g/100 mL (25 °C) con respecto a su coloración podemos decir que blanco, debido a que esta sal es turbia, que aprecia debido aeración. Por lo tanto podemos demos decir que las reacciones producida en el experimento fueron -
Hidróxido de calcio + acido carbónico → carbonato de calcio + agua
Ca (OH)2+H2CO3→ CaCO3+H2O
3. Se vierte de solución de permanganato de potasio (KMnO4) que es considerado un agente oxidante cuyo tonalidad de violeta intenso en un tubo de ensayo; luego se agrega 4 gotas de acido sulfúrico concentrado que se caracteriza por ser incoloro y transparente cuando es puro. En esta reacción podemos observa que solución presenta una coloración de oscura pues era mezcla de tonalidades tales como marrón, violeta y presentaba en su superficie pequeñas placas oscuras. Í los Formando así sulfato potásico (K2SO4)y agua Posteriormente, a la anterior reacción se agrega peróxido de hidrogeno el cual burbujea y hace que tome una coloración traslucido debido a que se desprende cierta cantidad de oxigeno; se toma una astilla y se le acerca a una llama que luego es introducida en vaso de precipitado que contiene la reacción anterior logrando que la chispa de la estilla tienda a encenderse. Mediante la siguiente reacción se pude observar el procedimiento anterior: Permanganato de potasio + ácido clorhídrico → sulfato de potasio + sulfato de magnesio + agua + oxigeno
KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 +H2O+[O]
Cambios químicos
Sustancia
observación
Reacción
Granallas de -Cuando se adiciona el ácido zinc clorhídrico burbujea. (Zn) -Reacción exotérmica -La energía que desprendió se evidencio en forma de sonido. Agua de cal - Inicialmente tiene un color Ca(OH)2 transparente. - Cuando se hace burbujear se torna opaca y turbia. Solución de - Inicialmente tiene una coloración Permanganato violeta oscuro. al agregarle acido de potasio sulfúrico se tiene tonalidades (KMnO4) verdes, marrones y forma placas pequeñas en la superficie. - la solución se mezcla con H 202 burbujea y se vuelve traslucido.
Zinc + ácido clorhídrico → cloruro de zinc + hidrogeno gaseoso.
Zn(s) + 2 HCl (aq) → Z n C l 2 ( aq) + H ( g) + e ne rg í a. 2
Hidróxido de calcio + acido carbónico → carbonato de
calcio + agua Ca (OH)2+H2CO3→ CaCO3+H2O
Permanganato de potasio + ácido clorhídrico → sulfato de potasio + sulfato de magnesio + agua + oxigeno KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 +H2O+[O]
Según la tabla anterior, podemos concluir que cuando se adicionan un acido esta reacción puede producir sales dependiendo de sustancia se le adicione, también dependiendo de la cantidad de sustancia utilizada puesto que esta puede hacer que reaccione más rápido o más lento. Podemos decir que un cambio químico ocurre cuando dos o mas sustancias se unen para formar otras, estas reacciones pueden ser endotérmicas o exotérmicas. Además podemos destacar su coloración debido a que iniciamnetel fue diferente y cuando se adicionaron otras sustancias su tonalidad vario. CONCLUSIONES -Mediante la practica anterior podemos decir se aprendió a diferenciar los cambios físicos y químicos; los cambios físicos son aquellos que su composición química permanece invariable, es decir que solo cambian su forma, temperatura, volumen y otras llegando a la sustancia inicial. Mientras que cambio químico es una reacción en la cual se altera su composición y su estructura molecular. -al hacer reaccionar las diferentes sustancias nos encontramos con el cambio en su coloración, además la formación sales y otros compuestos. Dependiendo las propiedades de cada sustancia es necesario tener las respectivas precauciones en el momento de combinarlo con otros elementos; puesto que pueden reaccionar violentamente. - se puede deducir que diferentes factores tales como la temperatura, presión y otros influyen en los cambios de estado, esto se evidencia en la parafina, el yodo, el etanol y agua. Como reconocer un cambio químico? Basta observar ciertos indicios como la formación de un precipitado, es decir el cambio de color y sabor o formación de gases
4. BIBLIOGRAFÍA
1. http://www.ecured.cu/index.php/Permanganato_de_potasio 2. http://es.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_potasio#Propiedades 3. http://www.slideshare.net/alexdorantec/cambio-fsico-presentation
