Cobos García Mariana Grupo 14 Subgrupo 53
Química
REPORTE DE PRÁCTICA
INTRODUCCIÓN
La precipitación o formación de un sólido cuando se mezclan disoluciones, es probablemente la evidencia de una reacción química, una aplicación práctica de la precipitación es la determinación de la presencia de ciertos iones en la disolución. Las reacciones en disolución acuosa son importantes porque el agua es capaz de disolver un gran número de sustancias, muchas de las cuales están disociadas en iones que pueden participar en reacciones químicas. Problema: ¿Qué ocurre cuando se mezclan bicarbonato de sodio (NaHCO3 ), ), cloruro de calcio (CaCl 2 ) ) y agua destilada? MARCO TEÓRICO
Un compuesto inorgánico se presenta como sólidos, los más simples son los metales que son maleables y dúctiles porque sus electrones se ajustan a la reubicación de los núcleos de los átomos metál metálico icos. s. Se pueden pueden agrup agrupar ar en 7 sistem sistemas as crist cristali alinos nos:: triclí triclíni nico, co, mo monoc noclín línico ico,, ortorr ortorrómb ómbico ico,, romboédrico, tetragonal, hexagonal y cúbico. También pueden ser sólidos iónicos, como el cloruro de sodio porque se reconoce por su fragilidad. Suelen tener puntos de fusión altos y son solubles en disolventes polares. Hidrólisis: indica el pH de una sustancia, cuando un anión o catión reaccionan con el agua. La hidrólisis de una sal es una reacción de un anión o catión de una sal, o ambos, con agua. Los cationes pequeños de carga grande se hidrolizan mucho. Los cationes grandes de carga pequeña no se hidrolizan. El calcio (Ca) tiene una hidrólisis de carga H; el cloruro, sulfato y nitrato se hidrolizan, separan Hidrógenos del mol agua, quitan acidez y reciben protones. Ionización: Ionización: es la energía mínima necesaria para quitar un electrón de un átomo en estado gaseoso. Ácido Fuerte: electrolito fuerte que se supone que se ionizan completamente en el agua. Reacción de neutralización: mezcla de un ácido fuerte con una base débil donde se produce una sal y agua. Materiales:
Reactivos:
Tubos de ensayo Vasos de precipitado Papel filtro Embudos de filtración rápida Agitador de vidrio Espátulas Goteros Vidrios de reloj Puntilla de grafito Piseta Tubos de desprendimiento desprendimiento
Cloruro de calcio (Grado Técnico) Bicarbonato de sodio (G.T.) Carbonato de sodio (G.T.) Cloruro de sodio (G.T.) Hidróxido de calcio (G.T.) Ácido clorhídrico 1M Ácido clorhídrico 12M Fenoftaleina en alcohol a 1% Nitrato de plata 0.1 M Agua destilada
Tapones de hule Horadadores para hule Mechero de bunsen Soporte, anillos, tripié de hierro Tela de alambre Bolsa pequeña de plástico PROCEDIMIENTOEXPERIMENTAL 1:
Hipótesis: Al mezclarse el Cloruro de Sodio y el Carbonato de Calcio, no van a reaccionar porque son sólidos. Al agregarle agua destilada, se mezclan y reaccionan con el bicarbonato de sodio. Liberando gas que provoca que la bolsa de plástico se infle.
Desarrollo y Observación: 1. Dentro de la bolsa de plástico se coloca aproximadamente 1 g de Cloruro de Calcio y 1 g de Bicarbonato de sodio. Mezclarlos bien y anotar las observaciones. Añadir 40 ml de agua destilada y cerrar de inmediato la bolsa. Anotar observaciones 2. Repetir el procedimiento anterior hasta que se considere se hayan hecho las observaciones pertinentes. 3. Cambiar las condiciones, por ejemplo, disolver por separado las sustancias, modificar las cantidades de los reactivos, etc. Para ver si se observa lo mismo en todos los casos. Resultados: La primera reacción que se obtuvo si provocó que la bolsa de plástico se inflara. Después procedimos a disolver por separado cada uno de los componentes en agua destilada para ver su solubilidad. Cambiamos las condiciones para 3 diferentes procedimientos y concluimos que la cantidad de bicarbonato de sodio es esencial para que se libere gas y se pueda inflar la bolsa. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 2: INFORMACIÓN ADICIONAL
Desarrollo:
1.
Consultar en algún manual de química la solubilidad de las siguientes sustancias: Cloruro de calcio (CaCl2), carbonato de calcio (CaCO3), hidróxido de calcio (Ca(OH)2), cloruro de sodio (NaCl), bicarbonato de sodio (NaHCO3) y carbonato de sodio (Na2CO3). 2. Colocar de manera individual, una cantidad pequeña (alrededor de 100mg) de cada sustancia en tubos de ensayo y añadir a cada tubo 3mL de agua destilada. Agitar y verificar la solubilidad. Anotar observaciones. 3. Agrega dos gotas de fenoftaleina a todas las mezclas (homogéneas o heterogéneas) que obtuviste. Anotar observaciones. 4. Agregar, gota a gota y agitando luego de cada adición, solución de ácido clorhídrico 1M a los tubos anteriores. Anotar observaciones. *Si al añadir el ácido clorhídrico no adviertes cambio, no agregar más ácido. 5. En un vidrio de reloj colocar una a una y por separado, 20 mg de cada una de las sustancias mencionadas en el punto 1. Añadir a cada una 3 o 4 gotas de ácido clorhídrico 12 M y humedecer la puntilla de grafito con la mezcla que se obtenga. Acercar la puntilla de grafito a la llama oxidante de un mechero de Bunsen y observar la coloración que cada sustancia imparte. **
**No mezclar en ningún momento las sustancias que se introducen en la llama, esto significa que la puntilla de grafito no debe esta contaminada con otra sustancia diferente a la que se está usando. Resultados: COLOR Y FORMA
SUSTANCIA
SOLUBILIDAD EN AGUA
REACCION CON FENOFTALEIN A
COLORACIÓN A LA LLAMA
Cloruro de Calcio (CaCl2)
Sin color Forma cúbica
74, 5 g / 100 ml Mezcla homogénea
Rosa fuerte (Base Fuerte)
Rojo
Carbonato de Calcio (CaCO3)
Sin color Romboide o hexagonal
0,0013 g / 100 ml Suspensión, coloide
Rosa fuerte (Base Fuerte)
Rojo
Hidróxido de calcio (Ca(OH)2)
Sin color Hexagonal
0, 185 g / 100 ml Suspensión, coloide
Rosa fuerte (Base Fuerte)
Rojo
Cloruro de Sodio (NaCl)
Sin color Cúbico
10,9 g / 100 ml Mezcla Homogénea
Blanco (Neutra)
Amarillo
Bicarbonato de sodio (NaHCO3)
Blanco Prisma Monoclínico
10, 3 g / 100 ml Soluble por cant. de bicarbonato
Rosa Claro (Base débil)
Naranja
Carbonato de Sodio (Na2CO3)
Polvo Blanco Higroscópico
10, 9 g / 100 ml Mezcla homogénea
Rosa fuerte (Base Fuerte)
Naranja
**La fenoftaleina reacciona con las bases, tiene un intervalo de pH de 8.3-10.0, es el intervalo en el que el indicador cambia de color ácido al básico. Reacción con HCl: CaCl2 + HCl → CaCl + H2O CaCO3 + HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Ca(OH)2 + HCl → CaCl + H2O (Se volvió transparente) NaCl + HCl → Na + Cl (No hay cambio) NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O (Se volvió transparente) Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O PLANTEAMIENTO DE NUEVA HIPÓTESIS
Se repite el experimento que se realizó en el Procedimiento Experimental 1 y formular hipótesis acerca de las sustancias que pueden estar disueltas en la solución y de las que forman el precipitado.
Hipótesis: En el precipitado se obtiene presencia de Hidróxido de Calcio. NaHCO3 + CaCl 2 + H 2O ↔ NaCl + Ca(OH)2 + H 2O
Desarrollo de Nueva Experimentación: Separar por filtración o centrifugación el precipitado (2) de la solución (1). 1. Lava varias veces el precipitado con agua destilada hasta que las aguas del lavado no den reacción positiva con la solución de nitrato de plata (AgNO3). Utilizar la información que se obtuvo en INFORMACION ADICIONAL para 2. poder identificar los componentes de la solución y el precipitado. Confrontación de Hipótesis: Después de haber realizado el filtrado y los lavados del mismo, lo que obtuvimos y pudimos observar fue la presencia de efervescencia en el precipitado de la solución; lo que nos indica que hay presencia de un gas (CO2 ).
Identificación del componente de la solución: 1. A 2 ml de la solución se le agregan unas gotas de nitrato de plata (AgNO3). Anotar las observaciones. 2. Calentar 2 ml de la solución hasta que aparezca un residuo blanco (evaporación a sequedad). Se agrega dos gotas de HCl 12 M y realizar la prueba de coloración a la llama (puntilla de grafito). Anotar observaciones y resultados. Resultados: Durante los lavados del precipitado, se tomaron varias muestras a las cuales se les agregó nitrato de plata para ver la posible presencia del cloro en los lavados (NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3), los lavados se realizaron varias veces hasta que dejara de dar positiva la reacción con el nitrato de plata. Hecho que nos indica que la formación de un precipitado de AgCl(s) nos confirma la presencia de Cl. Identificación del componente del precipitado: 1. A una suspensión en agua del precipitado, se agregan unas gotas de fenoftaleina. Según lo que se observó en INFORMACION ADICIONAL , se debe pensar qué sustancia puede ser el precipitado blanco. 2. Con una espátula se toma una pequeña muestra del precipitado, se coloca en un vidrio de reloj y se le añaden unas gotas de HCl 12 M. 3. Se usa un poco de la solución en 2 y con una puntilla de grafito se somete a la acción de la llama. Identificación de la presencia de CO2: 1. Se coloca en un tubo de ensayo una solución de hidróxido de calcio, con un tapón de hule. Se conecta dicho tubo de ensaye a un tubo de desprendimiento por medio del tapón de hule perforado. 2. En otro tuvo de ensaye se coloca una mezcla de cloruro de calcio y bicarbonato de sodio, al mismo se le agrega agua destilada y se agita bien. 3. Al instante se tapa con el tapón de hule que está en el otro extremo del tubo de desprendimiento. Anotar observaciones Resultados: Con este procedimiento pudimos comprobar que la reacción produce un gas (CO 2) y la pudimos identificar. El gas que en este caso es dióxido de carbono (CO 2) reacciona con el hidróxido de calcio formando ácido carbónico. Por lo que la hipótesis anteriormente propuesta fue errónea, se corroboró y se modificó para obtener la ecuación final de la reacción final: CaCl 2 + NaHCO3 → 2NaCl + CaCO3 + CO2+ H 2O
CONCLUSIONES
Con esta práctica se pudieron utilizar métodos de separación de mezclas para poder identificar los componentes de cada una de las mezclas utilizadas. Los conceptos investigados, así como las características de los reactivos utilizados; ayudaron a analizar los resultados obtenidos en cada procedimiento experimental y así, poder comprobar o corroborar las hipótesis elaboradas. BIBLIOGRAFÍA •
Atkins, P.W., Química General. Barcelona, Editorial Omega, c1992
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Chang, Raymond. Química. Editorial McGraw Hill, México
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Petrucci, Ralph H., Química General . Octava edición, Editorial Prentice Hall, España.
