lunes, 17 de noviembre de 2014

Oxígeno componente activo del aire

Reacciones de oxígeno

Es el elemento más abundante en la Tierra, constituye aproximadamente el 50% en masa de la corteza terrestre y forma el 21% en volumen de la atmósfera ; es componente activo del aire, se encuentra presente en el agua y como óxidos con otros elementos. Reacciona tanto con metales como con no metales y, entre los no metales es el segundo en reactividad química, después del flúor.

Existen dos alótropos del oxígeno, el más común es la molécula diatómica O2, el otro es el ozono que es una molécula triatómica, O3.

Reacción con metales

Un ejemplo de las reacciones del oxígeno con un metal, es la que ocurre con el magnesio al someterlo  ala reacción de oxidación en una flama, pues desprende una intensa luz blanca y se convierte en un sólido blanco muy frágil; el producto de esta reacción es el óxido de magnesio.

Reacción con no metales

todo cambio químico puede ser descrito a través de una ecuación que nos muestra las transformaciones que ocurren cuando interactúan dos o más sustancias entre sí. De esta forma podemos describir las variaciones que se realizan cuando se oxidan los elementos no metálicos en presencia de oxígeno y con el auxilio de la energía calorífica . Se puede tomar como ejemplo el carbono, cuando éste es sometido a la reacción  de oxidación en la flama, se lleva a cabo su combustión y desprende un gas llamado monóxido de carbono, en el caso de su valencia de menor valor; en la otra posibilidad cuando la valencia de intercambio es el carbono es la mayor, forma el dióxido de carbono. en ambas reacciones hay desprendimiento de energía, el producto de estas reacciones son óxidos no metálicos.

Reacciones de óxido con agua

Después de la formación de los óxidos correspondientes tanto metálicos como no metálicos, es factible combinarlos con agua para formar nuevos compuestos. En el caso de los óxidos metálicos, cuando interactúan con agua forman hidróxidos. retomando el ejemplo del magnesio se observa lo siguiente.

 Los óxidos no metálicos en presencia de agua forman ácidos del tipo oxiácido.
Por ejemplo en el dióxido de carbono anhídrido carbónico  al reaccionar con agua produce una molécula de ácido carbónico.

 Sólo se suman la cantidad de elementos que intervienen en la síntesis de los ácidos, empezando por calidad ácido representado por los hidrógenos, después el no metal y finalmente la cantidad de oxígenos que intervienen en el aesquematización simbólica de la reacción para formar ácidos.
Bibliografía:
http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/u2/oxigeno_elementos

Ejercicios 

Oxígeno sobre los elementos












Reacción de metales alcalinos con agua



Litio
Sodio
Potasio                  +                Agua
Rubidio 
Cesio


lunes, 13 de octubre de 2014

Reporte experimental (espectros)

Objetivo:

Determinar el espectro que provoca la luz a través de la flama de distintas sales con el calor.

Información bibliográfica:

Espectro continuo:

También llamado térmico, es emitido por cualquier objeto que irradia calor.

Espectro discontinuo:

La luz que se obtiene al poner incandescente una muestra de un elemento químico en estado gaseoso.

Espectro de absorción:

Es cuando la luz de un objeto caliente atraviesa una región más fría. Se ven en estrellas, planetas con atmósferas y galaxias.

Espectro de emisión:

Es cuando los átomos y las moléculas en un gas caliente emiten luz a determinadas longitudes de onda, produciendo líneas brillantes. La distribución de estas líneas es única para cada elemento.

Chang, Química general para bachillerato, China, 2008.

Hipótesis:

Al poner cada una de las sales al calor, generará un color en la flama dependiendo del metal que se encuentra en la sal.

Diseño experimental:

Material:

Cápsula de porcelana
Espectrómetro
Mechero de Bunsen
Alambre de Nicromel
Ácido clorhídrico
Cloruros:

  • Potasio
  • Sodio
  • Calcio
  • Cobre
  • Estroncio
  • Magnesio


Procedimiento:


  • Conectaremos al gas, el mechero de Bunsen, y aplicaremos calor para tener encendida la flama. Procederemos a poner uno por uno de las sales al calor para observar su reacción,para esto usaremos el alambre de Nicromel para tomar cada sal y colocarlas al calor, con el espectrómetro veremos e identificaremos su tipo de espectro. 

  • Después de colocar una sal, en la cápsula de porcelana colocaremos una pequeña cantidad de ácido clorhídrico, al terminar de usar el alambre con la sal, se pondrá el alambre en el ácido clorhídrico para poder usar otra sal.

Observaciones:

Al hacer las comparaciones entre los espectros y el color de la flama en cada una de las sales notamos esto:

En un experimento previo, una luz blanca genera un espectro continuo:

Y el espectro que genera otro tipo de luces:

Hidrógeno












Neón












Argón













Cloruro de cobre:














Cloruro de estroncio:


 

Cloruro de magnesio:








Cloruro de sodio:





Cloruro de calcio:












Cloruro de potasio:
















Análisis:
Como se puede ver, la luz blanca al no atravesar algún objeto genera un espectro continuo mientras que los compuestos al aplicarles calor generan un espectro discontinuo al igual que las lámparas de hidrógeno, neón y argón.


Conclusión:
El espectro dependerá de donde surge, como se muestra con la luz blanca, un ejemplo es que al atravesar la luz blanca alguna sustancia solo aparecerán ciertos colores y se convertirá en espectro de absorción.
Mientras que en los compuestos generará un espectro discontinuo y esto puede surgir gracias a (en esta ocasión) el calor del fuego.






jueves, 25 de septiembre de 2014

Reporte experimental (Electrolisis)

Objetivo:

Realizar la separación del hidrógeno y el oxígeno.

Información bibliográfica:

Electrolisis.

Hay reacciones que consumen energía. Esta energía se puede aportar en forma de electricidad. Estas reacciones se llevan a cabo en unos dispositivos llamados cubas o celdas electrolíticas.

Se introducen electrodos en un medio conductor  que suele ser una sustancia iónica fundida o disuelta. Los iones positivos se mueven hacia el electrodo negativo (cátodo)  y los iones negativos se mueven hacia el electrodo positivo (ánodo).

Ref.:

Autor: Féliz García
Editorial: CIDEAD
Libro: Química para bachillerato
Lugar: España

Hipótesis:

Cuando se consiga la separación de hidrógeno y oxígeno, por saber que hay más partículas del hidrógeno en una molécula de agua, deberemos obtener más hidrógeno en el tubo de ensayo que oxígeno. Técnicamente el doble de este.

Diseño experimental:

Material:

Pila 9v
2 cables de 40 cm, con caimanes
Grafito, 2 tubos pequeños, como el grafito que se encuentra en un lápiz o 2 lápices.
2 tubos de ensayo
Cuba de laboratorio
NaOH
Cerillos

Procedimiento:

(Toma en cuenta que la pila y los cables ya deben estar conectados junto con el grafito.)

1.-En la cuba de laboratorio, coloca agua con hidróxido de sodio (NaOH), este compuesto sera el electrolito que permitirá el paso de los electrones en el agua.

2.-Los dos tubos de ensayo, deben de llenarse con el agua con hidróxido de sodio, el hidrógeno y el oxígeno, por sus cargas negativo en oxígeno y positivo en hidrógeno, conseguirán en sus polos opuestos, hidrógeno en el cátodo y oxígeno en el ánodo.

3.-Los tubos de ensayo cuando estén llenos de agua, se les colocara uno de los grafitos conectados a la pila, dentro de este, para efectuar la electrolisis. Los tubos de ensayos, su boca o abertura deberá estar hacia abajo para que siga en contacto con el agua. Con el tiempo, se generarán burbujas alrededor del grafito.

4.- Para confirmar que elemento es, cuando obtengas una cantidad considerable del elemento, prenderás un cerillo y lo pondrás cerca de la abertura, el tubo de ensayo debe estar vertical para evitar que se escape la sustancia, si se generan como pequeñas detonaciones, lo que está detonando es hidrógeno y si la flama del cerillo se vuelve un poco más grande o se aviva, es oxígeno lo que se consume.


Observaciones:

Como los tubos de ensayo no tienen alguna forma de medición, se marcará hasta donde llegó el volumen del elemento, se colocó agua hasta ese punto marcado y se midió, conociendo el volumen de este en mililitros.

En esta ocasión los resultados demostraron que hubo 1.5 de oxígeno y 2.5 de hidrógeno, que es un poco menos del doble de 1.5, esto demuestra que pudo haber algún problema que hizo que no hubiera por completo el doble del oxígeno. Porque esta regla siempre se debe cumplir.

Las burbujas que se generan en los grafitos, son más en el cátodo a comparación del ánodo.

Análisis:

El aparato de Hoffman, que es una mejor explicación de como funciona la electrolisis, nos mostró que obtuvo 12.5 ml de oxígeno y 25 de hidrógeno, y este fue una base para poder hacer la electrolisis, e identificar, que en verdad es el doble, cuando en nuestro trabajo se mostró que faltaba un poco más del elemento.




Conclusión:

E agua tiene dos partículas de hidrógeno, y una partícula de oxígeno, que desde este punto nos muestra que el hidrógeno debe ser el doble de cantidad a comparación del oxígeno, tanto para separar que para unir.


Reporte Experimental (Tipos de reacciones)

Objetivo:

Identificar los 4 tipos de reacciones químicas

Información bibliográfica:

Tipos de reacción:

Fórmula general o ejemplo


Síntesis:













Descomposición:




Sustitución simple;








Sustitución doble:





Hipótesis:

Con lo que se sabe de los tipos de reacciones, se espera que las reacciones que se nos dieron, al haberlas clasificado, se obtengan exactas conforme a su fórmula general después clasificándolas en endotérmicas o exotérmicas.

La primera era de síntesis, la segunda de sustitución simple y la tercera de sustitución doble.

Diseño experimental:

Mechero de Bunsen
Pinzas para tubo de ensayo
Probeta
Pipeta
Zinc
Sulfato de cobre
Yoduro de potasio
Nitrato de plomo
3 tubos de ensayo

Procedimiento:

Para obtener el resultado de:





1-. Encendemos el mechero de Bunsen, después de conectarlo al gas, con las pinzas de tubo de ensayo tomaremos el magnesio y lo colocaremos al fuego. Y tomaremos nota.







2.- En un tubo de ensayo colocar una pequeña porción de sulfato de cobre, después colocar zinc dentro del  y se necesita estar muy atento, ya que el resultado es algo inesperado. Se tiene que vigilar todo el tiempo al zinc.

Esto es lo que queda del zinc al hacer la reacción.






3.- En 1 tubo de ensayo colocar yoduro de potasio y en otro nitrato de plomo, en cualquiera de los tubos, colocar el nitrato de plomo en el yoduro de potasio o viceversa.



Observaciones:

Al poner el magnesio al fuego, se nota un destello de luz, esto nos indica que a su vez esta luz generó calor.

Con el zinc, al contacto con el sulfato de cobre este se oscurece, tarda un poco en hacerse la reacción.

El nitrato de plomo cuando apenas toca el yoduro de potasio, de haber sido un incoloras las dos, al unirlas se volvió amarilla la sustancia.

Análisis:

La hipótesis es correcta, al completar las reacciones, dependiendo a cada reacción, por ejemplo en la de síntesis, significa que los elementos  se unirán formando un solo compuesto, en e sulfato de cobre con zinc, el zinc sustituirá al cobre, y se volverá sulfato de zinc más cobre.

Y el yoduro de potasio con nitrato de plomo, el potasio sustituirá al plomo y viceversa, completando así una reacción de sustitución doble.

Estos fueron los resultados:

Síntesis:

Sustitución simple:


Sustitución doble:



Conclusiones:

Es importante el conocer los tipos de reacciones para generar una hipótesis más acertada al momento de juntar dos compuestos y que estos hagan reacción. Uno de los posibles variantes, serán que generen luz o calor, consiguiendo exotérmicas y en otras donde necesitaremos calor convirtiéndose en endotérmicas.








lunes, 15 de septiembre de 2014

Síntesis del agua
Reporte experimental

Objetivo:

Síntesis del agua

Información bibliográfica:

Síntesis del agua

En 1781 el físico británico Henry Cavendish llevó a cabo una síntesis sorprendente. Al usar dos elementos gaseosos recientemente descubiertos, encontró que dos volúmenes de hidrógeno gaseoso reaccionan  con un volumen de oxígeno gaseoso para formar dos volúmenes de vapor de agua. Si es así, se trata de la reacción de síntesis de agua.

En 1803 John Dalton resucitó bajo bases experimentales las antiguas ideas griegas, sobre los átomos, propuestas por Leucipo y Demócrito en el siglo IV a.C. Dedicado al estudio de las propiedades de los gases  demostró que estas se explican fácilmente con una teoría de partículas.
Dalton demostró que un proceso químico puede ser descrito como la combinación de partículas, cada una de éstas con un peso característico del elemento correspondiente, teoría que permitió comprender lo observado por Cavendish al realizar la síntesis del agua. Los postulados de Dalton son:

  • Toda la materia esta formada por átomos.
  • En todos los procesos químicos los átomos de un elemento son indestructibles, no pueden dividirse en partículas más pequeñas.
  • Todos los átomos de un elemento dado tienen pesos y propiedades iguales, pero son distintos de los átomos de todos los demás elementos.
  • En los compuestos químicos los átomos de elementos diferentes están unidos entre sí en proporciones numéricas simples.
Reacciones exotérmicas y endotérmicas.

  • Exotérmicas:
Son aquellas que al efectuarse desprenden calor.

  • Endotérmicas:
Son aquellas que absorben calor al efectuarse.

Cambio físico y químico.

  • Físico
Varia una o más propiedades físicas sin que la composición cambie. Los cambios físicos más frecuentes son los cambios de estado.

Autor: Antonio Rico, Rosa Pérez
Libro: Química 1 Agua y oxígeno
Lugar: C.U., D.F.

Hipótesis:

Como se sabe para conformar el agua se necesita 2 moléculas de hidrógeno y 1 de oxígeno, lo que sería bueno hacer para formar la síntesis, es llenar 1/3 de oxígeno, y 2/3 de hidrógeno, porque así se podrá formar el agua.

Al añadir el calor para la reacción, este calor unirá a través de enlaces el hidrógeno con oxígeno, formando el H2O.

Diseño experimental:

Material:

2 tubos de ensayo
Un tapón monohoradado
Manguera
Tubo de vidrio
Envase de refresco de 500 ml vacío de vidrio
Ácido clorhídrico
Zinc
Agua oxigenada
Levadura
Recipiente grande de plástico

Procedimiento:

1.- Producción de hidrógeno

Coloca agua en el recipiente de plástico. Llena de agua la botella de vidrio, y voltéala haciendo que la boquilla quede hacia abajo y la base hacia arriba, evita que tenga aire adentro, coloca la manguera en la boquilla de la botella y el otro extremo este unido al tubo de vidrio con el tapón. En un tubo de ensayo coloca una pequeña cantidad de ácido clorhídrico, y luego un poco de zinc, coloca el tapón y el hidrógeno entrará a la botella, llena 2/3 de la botella con el hidrógeno (todo esto se sujeta con las manos).

Reacción:




2.- Producción de oxígeno

Para obtener el oxígeno se necesita colocar en un tubo de ensayo, agua oxigenada y le colocaremos levadura, lo taparemos con el tapón conectado a la botella para que el oxígeno esté adentro de la botella, llena el 1/3 que falta con oxígeno. Cuando se llene la botella tápala y evita que el gas se salga.

Reacción: 


 

3.- Combinación química de hidrógeno y oxígeno

Con la ayuda de un compañero envuelve la botella con un trapo grueso. Sujétala firmemente y enciende un cerillo. Coloca la flama en la boca de la botella, destápala, escucha y observa (sin soltar la botella).



A través de todos estos pasos podremos conseguir una pequeña cantidad de agua.

Observaciones:

Cuando se reaccionan los elementos, el gas que suelta y se introduce a la botella, el del hidrógeno su humo o color del humo era más claro que el del oxígeno, el oxígeno era un poco más denso y se podía identificar hasta adentro de la botella.

Es importante el marcar volúmenes para los gases asi se podrá tener un control sobre la cantidad de la botella, las variaciones pueden afectar al resultado, a nuestro equipo, el oxígeno se introdujo un poco más de 1/3 de la botella, por un problema que ocurrió para poder cerrar la botella, este pequeño defecto ayudó a la combinación química, hizo que su sonido al momento de colocar a flama fuera más fuerte.

Análisis:

La reacción que se genera en la botella de vidrio es la siguiente, que explica también la pequeña cantidad de luz que se generó.




A este tipo de reacción se le conoce como exotérmica, ya que desprende energía, y en esta ocasión, se obtuvo energía calorífica y luminosa.


Esta es una reacción química, ya que la sustancia que se tenia, en este caso estaba en estado gaseoso se transformó en otra que es la luz y el agua. Este no puede ser un cambio físico porque las partículas no estaban unidas y no formaban el agua, o vapor. Sólo era una mezcla homogénea de hidrógeno con oxígeno.

Conclusiones:

Es impresionante el ver como reaccionaban el agua oxigenada con la levadura y el ácido clorhídrico con el zinc. Que dieron como resultado el oxígeno y el hidrógeno. Otro dato muy importante fue el sonido de cuando se colocó una flama a la boca de la botella, ya que este sonido era muy parecido a cuando se dispara una bala, y dependiendo a la cantidad de los gases podía ser más fuerte el sonido o más leve.

El agua se obtuvo gracias a que el calor que se necesitó, logró hacer enlaces entre los 2 elementos que se encontraban en la botella. Formando el agua.