Reacciones Químicas (Experimento)

Reacciones Químicas (Experimento)

Información Bibliográfica

Una reacción química es un proceso en el que una de las sustancias se transforman en otras por la re-ordenación de sus átomos  mediante la ruptura de unos enlaces en los reactivos y la formación de nuevos enlaces en los productos.

Objetivo

Hacer reacciones químicas y comprobar que productos se originan, que de igual manera observar que sucede, que cambio,etc :

                       ∆

Mg(s)+02(g)---------> ?

CuSO4(ac)+ZN(s)--------> ?

Pb(NO2)2(ac)+KI(ac) -----------> ?

Hipótesis

Al hacer las reacciones químicas de: 

                              ∆

1- 2Mg(s)+02(g)---------> 2MgO+Luz+∆

2- CuSO4(ac)+ZN(s)--------> ZnSO4+Cu

3- 3Pb(NO3)2(ac)+6KI(ac) -----------> 6KNO3+3PbI2

Se deduce que cada uno va presentar un cambio diferente, un ejemplo es que en la primera reacción va presentar una síntesis ya que forma un un compuesto mas complejo mas una luz y energía calorífica. En la segunda va a originar una sustitución simple ya que hay un cambio de pareja de sustancia. Y por ultimo en la tercera va haber una sustitución doble ya que se van a intercambiar ambas parejas de sustancias formando nuevas.  

Materiales

• 2 tubos de ensaye
• Un mechero
• 3 pipetas
• Pinzas para tubo de ensaye
• Una placa chica de zinc
• Una lamina pequeña de magnesio
• Sustancia: Sulfato de cobre (ac)
• Sustancia: Nitrato de plomo (ac)
• Sustancia: Yoduro de potasio (ac)

Procedimiento 

1. Para la de la primera reacción se necesitara el mechero y la lamina de zinc. Se prenderá el mechero y con las pinzas de tubo de ensaye se agarrara la lamina de magnesio en el borde y lo expondremos al fuego. De lo cual al ponerlo en el fuego se vera un reacción instante originando una luz en la lamina de magnesio. 

2. Para realizar la segunda reacción química se necesitara un tubo de ensaye, la placa de zinc, la pipeta y la sustancia (sulfato de cobre en forma acuosa). Con la pipeta se sacara la sustancia sulfato de cobre en forma acuosa la cantidad que sea en un tubo de ensaye, despues se agregara la placa de zinc. Al momento de agregar la placa la reacción va ser rápida, se observara que en la placa de zinc empezara a tener burbujas alrededor de ella y tendrá un cambio de color negro, y para el sulfato de cobre que originalmente era azul se empezara a poner transparente. Si se requiere sacar la placa de zinc se vera totalmente negra la placa y si se raspa se le caerá lo negro que tiene.  

3. Para la realización de la tercera reacción simplemente se necesitara  un tubo de ensaye,2 pipetas y las sustancias nitrato de plomo y youduro de potasio. Con una pipeta se sacara la cantidad que sea de nitrato de plomo y con la otra pipeta se sacara el yoduro d potasio pero en este caso se tendrá que sacar la misma cantidad que el nitrato de plomo. Al tener la dos sustancias en las pipetas, la dos sustancias se pondrán en el tubo de ensaye. Al momento de agregar las dos sustancias al tubo de ensaye se observara una reacción espontanea, ya que al agregarlos su color cambia rápidamente a uno amarillo a pesar que las dos sustancias al principio su color era transparente.

Observaciones

En la primera reacción que hicimos vimos que al momento de exponer la lamina de magnesio con el fuego del mechero la lamina instantáneamente empezó a desprender luz y calor de lo cual dejando la lamina en el fuego un tiempo, la lamina se empezó a desgastar.

En la segunda reacción se observo que al juntar la placa de zinc con el sulfato de cobre, la placa empezó a aparecer alrededor de ella pequeñas burbujas, que al paso del tiempo empezó a cambiar el color de la placa a uno negro que de igual manera el sulfato de cobre empezó a cambiar su color azul a uno transparente. Y al sacar la placa de zinc del sulfato de cobre,y lo empezamos a raspar , se le cae lo negro.

En la tercera reacción se vio que al momento de juntar las dos sustancias nitrato de plomo y yoduro de potasio, su reacción es espontanea cambiando por completo el color transparente que tenia cada uno a uno amarillo.


Análisis

En los tres reacciones antes hechas se obtuvo el producto pre terminado en cada una de ella respecto a su ecuación química.

El tipo de reacción que ocurrió en la primera fue de síntesis o adición, como resultado oxido de:
                           ∆ 
 2Mg(s)+02(g)---------> 2MgO+Luz+∆


En la segunda fué una sustitución simple, ya que el zinc sustituyo al cobre, como resultado:

CuSO4(ac)+ZN(s)--------> ZnSO4+Cu


En la tercera fue sustitución doble, como resultado de :

3Pb(NO3)2(ac)+6KI(ac) -----------> 6KNO3+3PbI2

Conclusión

Las reacciones son importantes para predecir que resultado (productos) dará un reactivo o mas, mediante las ecuaciones químicas, las reacciones químicas se clasifican en:

• Síntesis o combinación
• Análisis o descomposición
• Simple sustitución o simple desplazamiento
• Doble sustitución o doble desplazamiento

Electrolisis del agua (Experimento)

Electrolisis del Agua (Experimento)

Información Bibliográfica

Para descomponer el agua en sustancias más simples es necesario utilizar una técnica más efectiva que las empleadas para separar mezclas. Esta técnica fue utilizada por primera vez en 1800 por Nicholson y Carlisle y hace uso de la electricidad, la cual recibe el nombre de electrolisis: descomposición de un compuesto debido al paso de la corriente eléctrica.

V1: Volumen hidrógeno

V2: Volumen oxigeno

relación 2:1

Objetivo

Separar los componentes del agua mediante una fuente electrica con ayuda de un lectrolito (Hidroxido de sodio ), en una reacción de descomposición donde el H20 que es el agua pasa a formar oxigeno e hidrógeno en su forma gaseosa por separado, dando un volumen mayor el hidrógeno que el oxigeno de 2:1

                                                                             e

                                                              2H20---------->2H2(g)+O2(g)

                                                                         NaOH

Hipótesis

Al usar una fuente de energía eléctrica y un electrolito para la elaboración de la electrolisis del agua, la reacción que tendrá sera la separación del hidrógeno y oxigeno haciendo que haya un volumen mayor de hidrógeno que de oxigeno (2:1)  consecuencia por la electricidad (Ánodo y cátodo).(La liberación del hidrógeno sera por el cátodo (-) , y el oxigeno por el ánodo (+).)

Materiales

• 2 tubos de ensaye 
• 1 Pila de 9 volts
• 2 caimanes
• 2 clavos del mismo tamaño y mismo material
• Cinta de aislar
• Probeta
• 1 de recipiente de cristalización llenado hasta la mitad de agua
• Sustancia: Hidróxido de sodio (ac)- Electrolito 

Procedimiento

1. Par empezar antes que nada con los caimanes y los dos clavos se hará un pequeño circuito para la transacción de energía que proporcionara la pila para el proceso de la electrolisis, conectando en un extremo de cada caimán un clavo, aislando las pinzas de los caimanes, dejando solo descubierto a los clavos.

2.  Primero hay que preparar el electrolito que ayudara al proceso de la electrolisis. En el recipiente de cristalización ya llenado hasta la mitad de agua, se le agregara hidróxido de sodio de lo cual se procesara a disolverlo en el agua, dejando como resultado el electrolito hidróxido de sodio en forma acuosa. Que al mismo tiempo con los tubos de ensaye se llenaran por completo con el electrolito ya mencionado dejándolos en el recipiente de cristalización sin sacarlos.

3. Con el circuito antes hecho, los extremos donde están los clavos se introducirán cada uno  a un tubo de ensayo, despues de que ya estén introducidos, las pinzas que se quedaron solas se conectaran a la pila.

4. Este proceso es muy tardado, de lo cual va requerir mucho tiempo. Cuando se empieza la electrolisis del agua se observara en los clavos de los tubos de ensaye  un burbujeo alrededor de ellos haciendo que suban pequeñas burbujas de oxigeno e hidrógeno dependiendo en que polo de la pila se conecto (Si se conecto en el ánodo (+) se obtendrá el oxigeno,pero si se conecto en el cátodo (-) se obtendrá el hidrógeno). 

5. Cuando veamos que en un tubo de ensaye obtenga el doble de volumen que el otro , esto se marcara hasta donde llego, despues se retiraran los dos al mismo tiempo y se medirán los volúmenes de cada uno con la probeta para verificar de que si se obtuvo lo antes dicho el doble de volumen de hidrógeno que de oxigeno. Que en este caso nos salio 0.6 de oxigeno y 1.2 de hidrógeno.

Observaciones

En el momento de la electrolisis se pudo observar que alrededor de los clavos se empezaron a formar pequeñas burbujas que al mismo tiempo desprendían otras que se elevaban a la parte superior del tubo empujando poco a poco el liquido que tienen los tubos de ensayo hacia afuera dejando solo el gas desprendido. También se observa que el tubo donde hay hidrogeno se obtiene mucho mas rápido que el oxigeno.

Análisis

La electrolisis del agua se usa para separar los componentes que conforman el agua que en este caso es el hidrógeno y oxigeno mediante la electricidad dependiendo de la negatividad o positividad de los polos de la energía eléctrica (Ánodo (+) se obtiene oxigeno, Cátodo (-) se obtiene hidrógeno).

Conclusión 

La conclusión a la que se llega es que la electrolisis del agua es un buen método para descomponer el agua a sus originarios elementos mediante la energía eléctrica con ayuda de un electrolito para hacerlo mucho mas rápido. Esta separación va depender de los polos de la fuente de energía (Ánodo (+) va dar oxigeno, Cátodo (-) se da hidrógeno). Al separar el agua se obtendrá mas hidrógeno que oxigeno ya que como dice su formula del agua es H20 se deduce que el hidrógeno debe ser el doble que de oxigeno.

Síntesis del Agua (Experimento)

Síntesis del Agua (Experimento)

Objetivo

Realizar la síntesis del agua mediante Hidrógeno(2) y oxigeno(1) en forma de gases con ayuda de unas sustancias que apoyaran a la liberación de hidrógeno y oxigeno que al final al aplicar una energía calorífica a estos dos gases reaccionaran originando luz,energía y agua.

Hipótesis

Al tener hidrógeno(2) y oxigeno(1) en forma de gas juntos (no mezclados) en un recipiente contenedor tapado, su reacción pueda que al aplicar una energía calorífica (Fuego) al destapar el recipiente con los dos gases tienda a generar agua (liquido), una energía y luz.

                                                                          ∆

                                                          H₂(g)+O₂→ H₂O(L)+∆+LUZ    

Pero para empezar tenemos que obtener lo dos gases, de lo cual si juntamos ácido clorhídrico y zinc juntos nos darán hidrógeno en forma de gas.

                                                     2HCL(ac)+Zinc(s)→ ZnCl2(ac)+H2(g)

Y para obtener oxigeno en forma gaseosa, si juntamos agua oxigenada con dióxido de manganeso nos dará el oxigeno.

                                                                             ∆

                                                                 2H2O2→2H2O+O2(g)

                                                                             Mn0

Características	H2	O2	H2O
ESTADO FISICO	Gas	Gas	Liquido
DENSIDAD	0,0899 kg/m3	1,429 kg/m3	1000 kg/m3; 1 g/cm3
PUNTO DE FUSION (°C)	14,025 K (-259 °C)	50,35 K (-223 °C)	-
PUNTO DE EBULLICION (°C)	20,268 K (-253 °C)	90,18 K (-183 °C)	100 °C (373 K)
PUNTO DE INFLAMALIDAD	255 K (-18 °C)	-	-
PRESION DE VAPOR	209 Pa a 23 K	-	-
ENTALPIA DE EVAPORACION	0,44936 kJ/mol	3,4099 kJ/mol	-
SOLUBILIDAD 9 soluto/100g solvente	0	910 °C 0,008 gas con agua 0,4,2 mg/l	El agua es solvente no soluto

ANALISIS: El hidrógeno en condiciones normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto de moléculas diatómicas, H_2. El hidrógeno es un poco más soluble en disolventes orgánicos que en el agua. Muchos metales absorben hidrógeno. La adsorción del hidrógeno en el acero puede volverlo quebradizo, lo que lleva a fallas en el equipo para procesos químicos. A temperaturas ordinarias el hidrógeno es una sustancia poco reactiva a menos que haya sido activado de alguna manera; por ejemplo, por un catalizador adecuado. A temperaturas elevadas es muy reactivo.El hidrógeno reacciona con oxígeno para formar agua y esta reacción es extraordinariamente lenta a temperatura ambiente; pero si la acelera un catalizador, como el platino, o una chispa eléctrica, se realiza con violencia explosiva.

El oxígeno gaseoso  suele existir en forma de moléculas diatómicas, O_2.En condiciones normales el oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido; se condensa en un líquido azul claro. Casi todos los elementos químicos, menos los gases inertes, forman compuestos con el oxígeno. Entre los compuestos binarios más abundantes de oxígeno están el agua, H₂O.

H2O, o agua, está formado por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Los dos átomos de hidrógeno están unidos a un lado del átomo de oxígeno, lo que crea el lado de carga positiva de este.

Información bibliográfica

En 1781 el físico británico Henry Cavendish llevo a cabo una síntesis sorprendente. Al usar dos elementos gaseoso recientemente descubiertos, encontró que dos volúmenes de hidrógeno gaseoso reaccionara con un volumen de oxígeno gaseoso para formar dos volúmenes de vapor de agua,. Se trata de la síntesis del agua.

Si los gases fueran monoatómicos cada dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxígeno debería obtenerse un volumen de agua. Experimentalmente se comprueba que dos volúmenes de dihidrógeno reaccionan con un volumen de dioxígeno para dar dos volúmenes de agua.

De acuerdo con la ley de Avogadro, la reacción de síntesis del agua necesitaría que cada dos moleculas de dihidrógeno reaccionaran con una molécula de dioxígeno para obtener dos moléculas de agua. La molécula de dioxígeno tiene que estar formada al menos por dos átomos, para que por lo menos uno de ellos entre a formar parte de cada molécula de agua. Si se supone que en un volumen de gas hay seis moléculas, se tiene como reactivos 12 moléculas de dihidrógeno (formadas por 24 átomos de hidrógeno en total) y 6 moléculas de dioxígeno (formadas por 12 átomos de oxígeno en total). Si se obtienen dos volúmenes de agua (12 moléculas), cada molécula de agua debe tener de fórmula H₂O.

Materiales

• Una botella de vidrio de 500 ml
• Una talanja
• 2 Tubos de ensaye
• Una manguera (Con un corcho a un extremo para que se tapen los tubos de ensaye)
• Un trapo 
• Un encendedor
• Un tapón (Para la botella de vidrio)

      

      Sustancias:

• Ácido Clorhídrico
• Zinc (Granilla)
• Agua oxigenada
• Dióxido de manganeso

Procedimiento

1. Primero se tiene que dividir la botella entres partes iguales (esto servirá para guiarnos cuanto de hidrógeno debe tener y cuanto de oxigeno) y luego llenarla  de agua totalmente sin dejar una burbuja de oxigeno, que al mismo tiempo la talanja debe de estar llena a 3/4 de su capacidad, y al estar lleno las dos cosas de agua la botella se dejara boca abajo (ya sea inclinada o vertical, pero se sugiere inclinada para introducir la manguera que conectara a los tubos de ensaye sin ningún problema) dentro de la talanja.

                                                              

2. Cuando ya este hecho lo anterior se procederá a obtener el gas hidrógeno, comenzando introduciendo a la botella el extremo de la manguera que no tiene el tapón, despues juntamos el ácido clorhídrico (5 ml) y las granillas de zinc a un tubo de ensaye (Al agregar estas dos sustancias su reacción va ser inmediata así que hay que ser cuidadosos, al agregar las sustancias de inmediato debemos de tapar el tubo de ensaye para que no se libere el hidrógeno liberado). 

-Observaremos que el hidrógeno dentro de la botella poco a poco va ir empujando el agua asía fuera. Dejaremos que el hidrógeno llegue hasta la segunda marca que se le hizo a al botella.

3.Al llegar a la segunda marca de la botella de vidrio con el gas hidrógeno, se quitara el tapón del tubo de ensaye y se apretara el extremo de la manguera que esta en la botella para que no pase nada. Después de eso de inmediato en el otro tubo de ensaye se pondrá el agua oxigenada (5 ml) con dióxido de manganeso (Esta reacción va ser mas rápida que la anterior así que hay que ser precavidos, al momento de agregar el dióxido de manganeso al agua oxigena hay que tapar rápido el tubo de ensaye y dejar de apretar la manguera ya que si por lo contrario explotara el tubo si no dejamos de apretar).

Se dejara que el oxigeno llene la tercera parte sobrante de la botella, para que expulse todo el agua y deje solamente los gases hidrógeno(2) y oxigeno(1).

4. Cuando el oxigeno ya haya expulsado por completo el agua sobrante se retirara rápido la manguera para que ya no de mas mas oxigeno junto con el tubo de ensaye que tiene la mezcla que esta proporcionando el oxigeno. La botella se pondrá en forma vertical para que no se escapen los gases.

5. Para finalizar se retirara la botella de igual manera verticalmente tapándolo con un tapón para que no se salgan los gases. 

Para ver si funciono el experimento se procesara a la hipótesis que era que si poníamos una energía calorífica con estos dos gases iba generar luz,energía y agua que en este caso es una flama que saldrá dentro de la botella:

Observaciones

La primera sustancia era un liquido diluido (ácido clorhídrico) con un solido (zinc en granilla) que al calentar en el tubo de ensayo, adentro de la botella se empezó a meter el hidrógeno y a liberar el agua hasta la segunda marca de esta; entonces la quitamos y pusimos la segunda sustancia que estaba en el otros tubo de ensayo y que notamos hacia efervescencia, y dejamos nuevamente que ahora el oxigeno se metiera en la botella hasta que toda el agua restante se liberara de ella, al terminar pusimos la botella horizontalmente y la sacamos colocando rápidamente el tapón para que los gases no se escaparan.

Para ver el resultado, cuando quitamos el tapón de la botella y le acercamos el fuego, se vio una llama roja que salió disparada produciendo un fuerte sonido parecido al de una explosión y alrededor de la boquilla se formaron gotas de agua.

Análisis

El cambio químico formo el agua ya que para formar el agua tiene que haber dos átomos de hidrógeno y uno de oxigeno  eso llego a formar energía y luz cuando se acerco el encendedor (energía calorífica).

Conclusión

Al juntar la molécula de oxígeno y las dos de hidrógeno concluimos  que fue una reacción exotermica  ya que la energía que se desprende para formarse el agua es muchísimo mayor que la energía que se utiliza (la flama de encendedor) que fue la dio inicio a la reacción.