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.

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.

Reporte Experimental 4 (Destilación)

Objetivo:

Destilación de una mezcla homogénea de 1 fase líquida.

Información bibliográfica:

Destilación:

Consiste en separar el agua de las sustancias que se encuentran en el, se vasa en calentamiento líquido hasta transformarlo en vapor para luego condensarlo por medio de un sistema de refrigeración , obteniendo asi el líquido puro.

Ref:
Autor: Antonio Rico
Título: Química 1 Agua y Oxígeno
Lugar: D.F.

Hipótesis:

Al ser dos mezclas diferentes, una de ellas,  sabremos a partir de su temperatura, su punto de ebullición. Cuando esta temperatura sea constante, indicará el punto de ebullición de una sustancia.

Diseño experimental:

Material:

Agua
Acetona
Matraz Erlenmeyer
4 vaso de precipitado
1 manguera
Termómetro
1 Tapón
Mechero
Tubo de vidrio
Soporte universal
Pinzas
Malla

Procedimiento:

En el matraz se colocará 17 ml de acetona y 20 de agua, taparemos el matraz con el tapón que ya vendrá en él, el termómetro para medir y un tubo de vidrio para que el vapor pase a la manguera y se pueda condensar. El matraz irá colocado adentro de un vaso de precipitado de 500 ml, la cual la llenaremos poco más de la mitad. Colocaremos el soporte universal, con la malla, para poner el vaso de precipitado de 500 ml  con el agua, las pinzas sujetarán el matraz para que no toque el fondo del vaso, y se pueda calentar, con el tapón, tubo de vidrio y el termómetro, se añadirán 2 vasos de precipitado, uno de 250 ml  otro de 100 ml, al de 250 ml, se le colocará agua fria, y el segundo vaso tendra la punta de la manguera para que ahi obtengamos nuestra sustancia separada.

 

Matraz adentro del vaso de precipitado, y colocado en el soporte universal.

 

Manguera que une al matraz con los 2 vasos de precipitados, uno con agua y otro vacío.

Para iniciar, se prenderá el mechero a flama azul, esperaremos a que el agua del vaso de precipitado, empiece a calentarse y a los 80° los retiraremos, se tomará nota del tiempo y la temperatura del matraz, para poder saber a que temperatura ebulle cada sustancia, luego se hará una gráfica que demuestre como va cambiando la temperatura conforme el tiempo, para demostrar en que temperatura comenzará a evaporarse.

Tabla de tiempo y temperatura

Esta tabla terminará hasta que se termine la sustancia, cuando hayamos completado la separación del agua y la acetona, nos quedaran dos sustancias, que serán el agua y la acetona, como se ve en las siguientes imágenes.

     Acetona                                             Agua

Observaciones:

En la gráfica nos muestra que hubieron 3 sustancias que se destilaron, pero una de estas fue en tan pequeña cantidad que no se pudo distinguir al momento de separarse, esto puede que se deba a que la acetona tenía otro ingrediente o sustancia, pero al final lo que se obtuvo era solamente el agua y la acetona.

Lo más probable fue que esa otra sustancia se volatilizo, como para que no afectara a las otras sustancias en color o causándoles algún otro cambio físico.

Análisis:

Se tiene que estar muy atento a la temperatura ya que con ella se sabrá cuál sustancia se está evaporando, ya que también en este lapso que va creciendo la temperatura después de haberse mantenido constante podemos cambiar el recipiente porque ya va creciendo la temperatura otra vez, nos demuestra que ya no esta una sustancia.

Conclusiones:

Conforme a la cantidad de la sustancia, se tomará el tiempo y su temperatura, si es mucha sustancia puede ser hasta en minutos, nuestra mezcla tardo en evaporarse por completo hasta los 34 minutos, cuando nosotros tomábamos temperatura  cada 20 seg.

           

Reporte experimental 3 (2 fases líquidas, 1 fase sólida

Objetivo:

Preparar 3 mezclas:

• Heterogénea: 2 fases sólidas, 1 fase líquida
• Homogénea: Fase líquida (3 sustancias )
• Heterogénea: 2 fases líquidas, 1 fase sólida

Información bibliográfica:

• Decantación:

Se emplea para separar una mezcla heterogénea formada por un líquido y un sólido insoluble en él, o dos líquidos inmiscibles entre sí (que no se disuelven) y que tienen diferente densidad.

• Tamización:

Se emplea en la separación de sólidos de acuerdo al tamaño de grano mediante el uso de una superficie perforada (malla), por donde pasaran los granos pequeños y los grandes quedarán en la malla.

Ref:

Autor: Antonio Rico
Título: Química 1 Agua y Oxígeno
Lugar: D.F.

Hipótesis:

Como se usará arroz, este es un poco más ligero y se mueve con facilidad, se necesitará usar el colador para poder separarlo.

Diseño experimental:

Material:

Agua
Embudo de separación
Aro metálico
Soporte universal
2 vasos de precipitado
Malla (colador)

Procedimiento:

• Tomaremos una vaso de precipitado y colocaremos, el arroz, agua y aceite, los cuales se van a separar por sus propiedades, haciendo que el mas denso, que es el agua y en la parte de arriba el aceite, pero el arroz se posicionará también hasta el fondo del vaso.

• Para iniciar la separación tomaremos el colador, para separar el arroz de la mezcla.

• Luego procederemos colocando el agua y el aceite ya sin el arroz, a un embudo de separación, ya puesto con el soporte universal, abajo del embudo, colocaremos un vaso de precipitado donde, el líquido más denso, que es el agua, sera el primero en poderse obtener en dicho vaso, para poderlos separar, una vez en el embudo, abriremos la llave para dejar pasar el agua.

 

• Cuando ya pase el agua, cerraremos la llave y colocaremos otro vaso de precipitado abajo del embudo, abriremos la llave otra vez, para que pueda pasar el aceite y nuestra separación estará concluida.

Observaciones:

El aceite es menos denso que el agua y por lo tango queda en la parte superior de la mezcla.

Se puede tratar de combinar el aceite con el agua, pero estos volverán a separarse.

El aceite tarda más en pasar cuando la llave esta abierta en el embudo de separación.

Análisis:

Hay sustancias, que que cuando se tratan de unir, se separan, esto hace que se logre una mezcla heterogénea, ya que con otras sustancias, como alcohol y agua si se logran combinar. Se necesitan cierto tipo de sustancias, con propiedades para evitar que se mezclen y formen una mezcla homogénea si se busca una heterogénea.

Conclusiones:

Ciertas sustancias por sus características, no se mezclan, y se logra conseguir mezclas heterogéneas.

Reporte experimental 2  (Fase líquida 3 sustancias

Objetivo:

Preparar 3 mezclas:

• Heterogénea: 2 fases sólidas, 1 fase líquida
• Homogénea: Fase líquida (3 sustancias )
• Heterogénea: 2 fases líquidas, 1 fase sólida

Información bibliográfica:

Método necesario para separación de mezclas homogéneas.

• Evaporación:

Se entiende por la eliminación de un líquido que se transforma en gas o se evapora. Se utiliza para separar mezclas homogéneas formadas por un líquido que contiene un sólido disuelto en él. En la evaporación no se recupera el componente líquido.

Ref:

Autor: Antonio Rico
Título: Química 1 Agua y Oxígeno
Lugar: D.F.

Hipótesis:

Los sólidos disueltos en el agua se quedaran en el recipiente, cuando el agua se evapore.

Diseño experimental:

Material:

Cápsula de porcelana
Soporte universal
Mechero de Bunsen
Aro metálico
Rejilla
Azúcar
Sal
Agua

Procedimiento:

• Colocaremos el soporte universal, con el aro insertado, este aro sujetará una rejita que encima tendrá la cápsula de porcelana, en esta colocaremos agua combinada con sal y azúcar.

• Para separar la mezcla aplicaremos calor, colocando el mechero de bunsen abajo de la rejilla y la cápsula, y prenderemos en el mechero una flama que sea azul de preferencia para poder calentar más rápido.

• Cuando el agua se evapore en su totalidad, revisaremos la cápsula de porcelana, se identificara fácilmente que la sal, se encontrará en el fondo en pequeñas porciones y el azúcar se quemará dejando una marca café en el fondo. Con esto concluye la práctica.

Observaciones:

La sal es difícil de distinguir pero se pueden llegar a ver pequeños trozos blancos que son la sal, y el azúcar se quema dejando un rastro café en la cápsula. Ya que el azúcar no tolera altas temperaturas.

Análisis:

La sal no se carboniza como el azúcar, el azúcar es sensible ante el calor, y cambia de color a uno amarillo que significa que se carbonizó, en ocasiones el azúcar es se ve negra en vez de café.

Conclusión:

El azúcar y la sal, son tan diferentes, que tienen distintas reacciones, por ejemplo en el calor, una se vuelve amarillenta ante el calor y la otra solo cambia su forma, pero ambas se disuelven en agua.

Reporte Experimental 1 (mezcla heterogénea: 2 fases sólidas, 1 fase líquida)

Objetivo:

Preparar 3 mezclas:

• Heterogénea: 2 fases sólidas, 1 fase líquida
• Homogénea: Fase líquida (3 sustancias )
• Heterogénea: 2 fases líquidas, 1 fase sólida

Información bibliográfica:

Para esta mezcla heterogénea de 2 fases sólidas y 1 fase  líquida se necesitan los siguientes métodos de separación:

• Decantación:

Se emplea para separar una mezcla heterogénea formada por un líquido y un sólido insoluble en él, o dos líquidos inmiscibles entre sí (que no se disuelven) y que tienen diferente densidad.

• Tamización:

Se emplea en la separación de sólidos de acuerdo al tamaño de grano mediante el uso de una superficie perforada (malla), por donde pasaran los granos pequeños y los grandes quedarán en la malla.

Ref:

Autor: Antonio Rico
Título: Química 1 Agua y Oxígeno
Lugar: D.F.

Hipótesis:

Para separar la mezcla no se necesitará del embudo, solo de recipientes, ya que los componentes con mayor densidad se encontrarán en el fondo y solo se tendrá que vaciar el alcohol en otro recipiente y los sólidos con el colador.

Diseño experimental:

Material:

Sal
Alcohol Etílico
Frijoles
2 Vasos de precipitado
Una malla (colador)
Cápsula de porcelana

Procedimiento:

• En uno de los vasos de precipitado, colocaremos 40 mg de sal, continuando con 170 ml de alcohol y 20 mg de frijoles.

             Agregando sal                         alcohol                           y         frijoles

        

resultado

• Para empezar a separar esta mezcla, tomaremos otro vaso de precipitado, en este colocaremos el alcohol, debido a que los componentes con mayor densidad que en este caso son los sólidos (sal y frijoles) estos se irán al fondo del vaso haciendo que el alcohol quede en la parte superior, lo único que se necesitará hacer es pasarlo al otro vaso como se ve en la siguiente imagen para poder separarlo.

• Cuando ya lo hayamos vaciado solo quedarán la sal y los frijoles, lo que haremos sera esperar a que se seque la sal para que pueda pasar por el colador y esto se logrará debido a que la sal es un componente más pequeño a comparación del frijol, haciendo que la sal traspase la malla y los frijoles  se queden en la malla, y lo podamos separar sin ningún problema, la sal la colocaremos en la cápsula de porcelana y los frijoles los dejaremos en la malla, con esto concluiremos la separación de estas mezclas, las siguientes imágenes mostrarán como quedan nuestros componentes separados.

Observaciones:

El alcohol no disuelve la sal.
Los frijoles no flotan.
La hipótesis se cumplió, los sólidos se encontraban en el fondo.
La sal fue un poco difícil de separar con el colador ya que se encontraba pegada por el alcohol, y la sal estaba húmeda y solo se necesitó esperar a que secara ya que como no se combinó con agua, no se disolvió y se pudo obtener solo la sal.

Análisis:

La sal se humedece de tal grado que se necesita que se seque para poderla separar, el alcohol no disolvió la sal, otro método para poder separar más rápido, es solo vaciar cada componente en otro recipiente o vaso, ya que la sal se asienta en el fondo y los frijoles se mueven sin dificultades.

Conclusiones:

La decantación y tamización son métodos muy útiles ante mezclas heterogéneas, pero también se necesita saber que materiales usar para poder conseguir la separación.