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.