Experiencia 3 - Transformaciones de la materia PDF

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TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA Jassir Olivares – Juan Macías - Hanner Torres Universidad del Atlántico [email protected] Fenómenos físicos, Fenómenos químicos, Soluciones El comportamiento de sustancias al ser sometida a distintas alteraciones, mucha de ellas simples y comunes como el calentamiento, son muestras evidentes de los fenómenos físicos y químicos que sufre la materia y como a través de ellos podemos obtener nuevas sustancias o simplemente variar la forma de una. Introducción. La manipulación de la materia en el día a día nos permite experimentar la gran variedad de cambios o transformaciones a los que esta se ve sometida; aun cuando esto ocurre enfrente de nosotros muchas veces no somos conscientes de ello, puesto que no comprendemos la naturaleza de estos cambios; entender la composición de la materia y como se comportaría al ser sometida a alteraciones nos ayudaría a identificar de manera eficiente esos cambios. La ocurrencia de alteraciones en la naturaleza se denomina, técnicamente, fenómenos. Estos se dan cuando alguna de las propiedades de la materia sufre un cambio evidente, existen dos tipos de fenómenos: físicos y/o químicos. Para interpretar cual de estos tipos de fenómeno ocurre cuando sometemos una sustancia a procesos de alteración, debemos entender que en un cambio físico la materia no altera su constitución química, y muchos de ellos son de carácter reversible y no producen sustancias nuevas; los fenómenos químicos también conocidos como reacciones químicas , son procesos que derivan en una o más sustancias nuevas y que generalmente van acompañados de cambios visibles como coloración, precipitado, desprendimiento de gas, etc. Los objetivos de esta experiencia son observar e identificar las características de los cambios químicos y físicos que ocurren con la materia y el tipo de proceso que ocurre en cada uno de los ensayos a realizar y que propiedades cambian en la materia. Metodología. En esta experiencia utilizaremos distintas muestras de sustancia como magnesio, zinc, vidrio, sal común, cristales de cobre y soluciones , las cuales serán sometidas a distintos procesos como calentamiento, mezclado y disolución para observar los fenómenos que ocurren con estas sustancias logrando así identificar los fenómenos que sufre la materia y de esta manera dar por cumplido los objetivos de la experiencia.

Resultados y discusión. 1. Quemar cinta de magnesio: al someter un trozo de magnesio a altas temperaturas, este empieza a quemarse y desprende una alta cantidad de energía en forma de luz (ver fig. 1), una luz de color blanca y brillo muy intenso y dejando un residuo de cenizas color blanca. Esta reacción se debe a que el magnesio y el oxigeno del ambiente hacen combustión desencadenando una reacción denominada oxidación. 𝟐 𝑴𝒈 + 𝑶𝟐 → 𝟐 𝑴𝒈𝑶

Fig. 1. Quema de cinta se Zinc

de este experimento podemos concluir que ha ocurrido un cambio químico pues se obtuvo una sustancia nueva a partir de la reacción entre dos distintas. 2. Calentar vidrio: al llevar un capilar de vidrio al fuego, notamos que este se enrojece debido a la alta temperatura y el vidrio se torna maleable. (ver fig. 2) al dejar enfriar podemos observar que la sustancia no ha variado en sus propiedades, ni ha resultado una sustancia nueva de ella, por lo que podemos deducir que aquí a ocurrido un cambio físico.

Fig. 2. Capilar de vidrio al fuego.

3. Cristales de cobre al fuego: al calentar una muestra de cristal de cobre en una cuchara de combustión (ver fig. 3), toma una coloración de más clara del color propio del cobre y pierde el brillo; al entrar en reposo y enfriarse se oscurece la muestra. Al agregar agua, esta toma un color cobrizo y al calentar se evapora el agua y el cobre sigue en la cuchara. Por lo que podemos apreciar que solo sufrió cambios físicos, puesto que no se alteró su composición (ver fig. 4)

4. Cloruro de sodio (sal común) al fuego: al someter un poco de sal común a la llama del mechero (ver fig. 5) se eleva su temperatura y los cristales empiezan a “saltar”; esto se debe a que la sal al entrar en contacto con el aire atrapa pequeñas cantidades de moléculas de agua que se encuentran en estado gaseoso en el ambiente y se hidrata, al ser sometidas a altas temperaturas estas moléculas de agua se desprenden de las moléculas de cloruro de sodio haciendo que los cristales de sal se “sequen” y reaccionen de esta manera. Al agregar agua, la sal se disuelve en esta pues las moléculas de agua tienen la capacidad de romper el enlace entre las moléculas de cloruro de sodio (NaCl) y formar una solución salina, al volver a someter la solución al calor, el agua se evapora y se forman nuevamente cristales de cloruro de sodio (ver fig. 6 y fig. 7).

Fig. 5 Sal comun o Cloruro de sodio (NaCl)

Fig. 3. Cristales de cobre al fuego.

Fig. 4. Cristales de cobre y agua.

Fig. 6. Cloruro de sodio y agua al fuego

Fig. 7 Cristales de sal.

Fig. 8. Sulfato cúprico disuelto en agua

De esta experiencia podemos identificar un cambio físico de la materia, pues, aunque el estado de agregación de las sustancias implicadas cambia, estas no cambian su composición química. 5. Sulfato de cobre (II) + agua + zinc: al agregar sulfato cúprico (CuSo4) en agua, este se disuelve y torna el agua color azul (ver fig. 8) obteniendo así una solución acuosa de esta sal, una granalla de Zinc (Zn) es agregada a esta solución y se deja en reposo (ver fig. 9) transcurrido un tiempo se puede apreciar que la granalla se disolvió y resultando precipitando de color marrón rojizo (ver fig. 10). En este procedimiento podemos identificar que ocurre un cambio químico puesto que ocurre una reacción química denominada oxido-reducción en el que el zinc se oxida y el cobre de la solución se reducen para formar nuevas sustancias que son cobre metálico (Cu) y sulfato de zinc (ZnSo4) y esto último se da debido a que el zinc se ioniza y desplaza las moléculas de cobre del compuesto inicial.

Fig. 9. Granalla de zinc en solucion acuosa de sulfato de cobre

𝑪𝒖𝑺𝑶𝟒 + 𝒁𝒏 → 𝑪𝒖 + 𝒁𝒏𝑺𝑶𝟒

Fig. 10. Precipitación de cobre metálico

6. Zinc + acido clorhídrico: una granalla se zinc es introducida en un tubo de ensayo que contiene ácido clorhídrico (HCl) al reaccionar estas dos sustancias ocurre un burbujeo y la salida de un gas (ver fig. 11), de esta reacción también podemos apreciar que al tocar el tubo de ensayo cerca de la zona de la reacción este está caliente. Los fenómenos ocurridos en este experimento permiten deducir que son de tipo químico, ya que nuevas sustancias resultan de esta reacción; aquí pudimos obtener cloruro de zinc (ZnCl2(aq)) e hidrogeno (H2(g)) y desprendimiento de energía calórica por lo que también podemos decir que es una reacción exotérmica. 𝒁𝒏(𝒔) + 𝟐𝑯𝑪𝒍 (𝒂𝒒) → 𝒁𝒏𝑪𝒍𝟐(𝒂𝒒) + 𝑯𝟐 (𝒈) 7. Cloruro de calcio + carbonato de sodio: en un tubo de ensayo se verte hasta la cuarta parte una solución acuosa de cloruro de calcio (CaCl2) y en otro tubo una solución acuosa de carbonato de sodio (NaCO3), a la vista ambos compuestos son incoloros, la solución de cloruro de calcio se ve más saturada que la otra solución y al ser agitados la solución de carbonato de sodio tiene una apariencia mas viscosa que la solución de cloruro de calcio. Al ser mezcladas estas soluciones, en un vaso de precipitado, obtenemos una reacción que deja como resultado un precipitado blanco viscoso (ver fig. 12). Este precipitado es carbonato de calcio (CaCO 3) que se da por la reacción de doble sustitución que se da entre las soluciones y que es insoluble, la otra sustancia resultante es cloruro de sodio (NaCl) que queda disuelto en el agua.

Fig. 11. Zinc y ácido clorhídrico.

𝑪𝒂𝑪𝒍𝟐 (𝒂𝒒) + 𝑵𝒂𝟐 𝑪𝑶𝟑 (𝒂𝒒) → 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 (𝒔) + 𝟐𝑵𝒂𝑪𝒍 (𝒂𝒒) 8. Mezcla de soluciones de cloruro de calcio y Carbonato de sodio + Ácido clorhídrico: en un tubo de ensayo se verte una muestra de ácido clorhídrico (HCl). Esta muestra se verte a la mezcla que tenemos en el vaso de precipitado, al mezclarse el compuesto blanco que teníamos inicialmente desaparece y hay u efecto de “burbujeo” o liberación de un gas. Los resultados que se pueden apreciar en esta experiencia se deben a la reacción química que hay entre el ácido y el carbonato de calcio que se formó en la reacción anterior formando así nuevos compuestos que son: cloruro de calcio (CaCl 2), dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). debido a esto podemos decir que ha ocurrido un fenómeno químico. 𝐶𝑎𝐶𝑂3 (𝑠) + 2 𝐻𝐶𝑙 (𝑎𝑞) → 𝐶𝑎𝐶𝑙2 (𝑎𝑞) + 𝐶𝑂2 (𝑔) + 𝐻2 𝑂 (𝑙)

Fig. 12. Precipitación de Carbonato de cloro en mezcla de cloruro de calcio y carbonato de sodio.

Conclusiones. En esta experiencia hemos podido interactuar con distintas sustancias y compuestos de tal manera que se pudieron observar cambios físicos evidentes como el del cloruro de sodio interactuando con el fuego y fenómenos químicos como el de la mezcla de soluciones que derivo en un precipitado de una sustancia nueva; dejando en evidencia que es posible identificar fácilmente las transformaciones de la materia dependiendo del comportamiento de esta al ser sometida a distintos procesos. Bibliografía.

http://hnncbiol.blogspot.com.co/2008/01/transformacio nes-fsicas-y-qumicas-de-la.html https://www.edumedia-sciences.com/es/media/554disolucion-del-nacl-en-el-agua http://cienciabit.com/wp/?p=486 http://juliolarrodera.blogspot.com.co/2013/01/reaccion -del-zinc-con-el-acido.html http://cienciabit.com/wp/?p=614 https://deymerg.files.wordpress.com/2011/03/informede-laboratorio-6_propiedades-quc3admicas.pdf Anexos. Cuestionario de la guía de trabajo de la experiencia. Diga si cada una de las transformaciones ocurridas en los procesos siguientes, implica un cambio físico o un cambio químico. • un huevo se hierve hasta quedar duro, luego se descascará: cambio físico. • un huevo cocido se rebana, se come y se digiere: cambio químico. • se inyecta gasolina en un carburador, se mezcla con aire, se convierte la mezcla en vapor, se quema y los productos de la combustión se expanden en el cilindro: cambio químico. • la fermentación de la leche para producir yogur, kumis: cambio químico. • la pulverización de la leche y posterior mezcla con azúcar de caña: cambio químico. • la aplicación de agua oxigenada en una herida de la piel: cambio físico. • la respiración efectuada por los seres humanos: cambio químico. • una mezcla hidro alcohólica con expansión volumétrica: cambio físico. • la acción de la orina sobre un clavo de hierro expuesto al aire: cambio químico.

• la introducción de un anillo de oro en agua regia: cambio químico. • una solución de ácido sulfúrico en agua con concentración volumétrica: cambio físico. • un incendio forestal en los bosques colombianos: cambio químico. • la dilatación de una varilla de cobre y su posterior deformación: cambio físico. • la acción de la luz solar sobre las plantas: cambio químico. • fermentación del jugo de uva para producir vino; destilación del vino para obtener brandy: cambio químico. • fermentación del jugo de caña diluido para obtener la mezcla de la cual se obtiene el aguardiente: cambio químico. • pasar de bailar salsa a bailar bolero: cambio físico. Complete la siguiente tabla de acuerdo con el tipo de cambio ocurrido en los ensayos realizados. sustancia Cinta de magnesio Capilar de vidrio Zinc y acido Cobre o estaño Sal común Sulfato de cobre y zinc Mezcla de soluciones de carbonato de sodio y cloruro de calcio

Cambio físico

Cambio químico X

X X X X X

X...