Informe propiedades materia PDF

Preview

Summary

Download Informe propiedades materia PDF

Description

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA FACULTAD DE CIENCIAS IC- 2018

ESCUELA DE QUIMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL I QU-0101 I SEMESTRE AÑO 2018

INFORME DE LABORATORIO

Rúbrica de evaluación de reporte ** Rubro a calificar

Puntos posibles

Puntos obtenidos

Introducción 15 Validez de los conceptos 8 Apoyo en bibliografía 4 Redacción y ortografía 3 Sección experimental 5 Discusión 60 Presentación resultados 15 Validez de explicaciones 20 Veracidad de conceptos 15 Apoyo en la bibliografía 10 Redacción y ortografía 10 Conclusiones 10 Bibliografía 10 Día de tardía (____ días) -20/día TOTAL 100 **Se recuerda al estudiante que a todo reporte que se encuentre en condición de plagio o que constituya una copia total o parcial del reporte de otro, se le asignará una nota de CERO.

Nota Tra. Lab.:_____ Fecha del Lab: 2 abril 2018

ESTUDIANTE: Ariela Jiménez Díaz ASISTENTE: José Pablo Carballo Chavarría

CARNÉ: B63605 GRUPO: 03

Estudio de las propiedades de la materia INTRODUCCIÓN (15 %): Una propiedad es una característica propia de algo. En el caso de las sustancias químicas, hay distintos tipos de propiedades que les caracterizan. Se tienen las propiedades físicas, las químicas, las extensivas, las intensivas, las organolépticas, entre otras. Se habla de una propiedad física como aquella que se puede medir u observar sin cambiar la composición o identidad química de una sustancia, mientras que para observar las propiedades químicas se debe acudir a un cambio en la composición de esa substancia, es decir debe reaccionar. [2] Ejemplos de propiedades físicas son los puntos de fusión y ebullición de una sustancia. Un ejemplo de una propiedad química es la inflamabilidad. [1] Por otro lado, se habla de propiedades extensivas cuando éstas dependen de la cantidad de sustancia que se analiza. Ejemplos de estas propiedades son la masa y el volumen, ya que una depende de la cantidad de sustancia y la otra de la cantidad de espacio que toma. [1] Las propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia que se analiza, son muy útiles en química porque ayudan a identificar sustancias específicas. [2] Una de estas propiedades es la densidad, la cual se obtiene de la división de la masa de una sustancia entre su volumen. Este experimento tenía como objetivo el estudiar algunas propiedades específicas de elementos y compuestos, comprobar que las propiedades

individuales de los mismos se conservan en una mezcla heterogénea, y finalmente separar dicha mezcla con base en las propiedades físicas de sus componentes. Para realizar el experimento se hizo uso de lana de hierro (Fe), carbón vegetal pulverizado (C), cloruro de sodio (NaCl) y ácido clorhídrico (HCl). Según la hoja de seguridad de Science Lab, el hierro es inodoro, de color gris o negro, tiene una densidad de 7,86 g/cm3 y es insoluble en agua. En la hoja de seguridad para el carbono se identifica que dicho elemento es de color negro, inodoro, tiene una densidad de 1, 51 g/cm3 y también es insoluble en agua. En cuanto al cloruro de sodio, tiene un olor leve, es de color blanco, tiene una densidad de 2,17 g/cm3 y es soluble en agua. Y, por último, el ácido clorhídrico tiene un olor fuerte y pungente, incoloro o levemente amarillo, tiene una densidad de 1,10 g/cm3 y es soluble en agua. La importancia de este experimento recae principalmente en la identificación de propiedades de elementos y compuestos. También en la observación de cómo estas propiedades se pueden reproducir en el laboratorio y demostrar la definición de que una propiedad es intensiva o extensiva ya sea que no dependa o en su caso dependa de la cantidad de sustancia que se utilice al medir dicha propiedad. Por lo tanto, se buscó estudiar las propiedades del hierro, del carbono y del cloruro de sodio mezclándolos primero con agua y luego con ácido clorhídrico (6mol/L), y medir sus reacciones. SECCIÓN EXPERIMENTAL (5 %): Para comenzar con el experimento de propiedades, se analizaron los componentes con los que se trabajó. En primer lugar se analizó la lana de hierro. Se observó su olor y su color. Seguidamente, se le acercó un imán para comprobar si existía atracción magnética. Luego se dejó caer una bolita de la lana en un tubo de ensayo con un poco de agua para comprobar la solubilidad y la densidad relativa de la misma. Para finalizar con la lana, se dejó caer otra bolita de lana en un tubo de ensayo con un poco de ácido clorhídrico y se calentó suavemente sin dejar que hirviera. Seguidamente se realizó el mismo procedimiento con el carbón en polvo. Se observó su olor, su color y luego se le acercó el imán. Después se mezcló un poco del polvo con agua en un tubo de ensayo y se agitó. Finalmente, se mezcló otro poco del polvo con ácido clorhídrico en otro tubo de ensayo y se calentó suavemente sin hervir. Para analizar el cloruro de sodio se procedió nuevamente a realizar lo anterior. Se examinó el olor y el color del compuesto, y se le acercó un imán para examinar si existía atracción magnética. Luego se mezcló un poco del compuesto con agua en un tubo de ensayo para comprobar su densidad y solubilidad. Y por último, se mezcló otro poco del compuesto con disolución de ácido clorhídrico (6mol/L) en otro tubo de ensayo y se calentó sin hervir.

Para finalizar el experimento, se realizaron dos mezclas heterogéneas en tubos de ensayo distintos utilizando los componentes anteriores: lana de hierro, carbón en polvo y cloruro de sodio. A una de las mezclas se le agregó agua y se agitó. Luego se filtró el producto en un beaker, usando papel de filtro y un embudo. La muestra que quedó en el beaker se calentó con el mechero para evaporar el agua y luego observar el residuo. Y, finalmente, a la otra mezcla se le agregó un poco de ácido clorhídrico y se calentó suavemente. RESULTADOS Y DISCUSIÓN (60%): Al analizar la lana de hierro, primero se observó que la misma era de color gris inodora a primera vista. El carbón, por otro lado, es un polvo negro, e igualmente inodoro. Por último se analizó el NaCl, de color blanco y con un olor leve. Al acercar el imán, la lana fue atraída casi inmediatamente hacia el mismo. El hierro es un metal que presenta atracciones magnéticas. Esta atracción era predecible ya que el hierro es un metal ferromagnético, esto quiere decir que posee una fuerte atracción hacia los imanes. [2] Por otro lado, al acercar el imán al carbón y a la sal, no hubo ningún tipo de atracción. El carbón al estar formado por carbono, un no metal, no presenta propiedades magnéticas por lo que no es atraído por el imán. El NaCl tampoco presentó atracción magnética hacia el imán. Seguidamente se midió si las sustancias eran más o menos pesadas que el agua. El hierro al separar una pequeña bolita de lana y dejar caer en el tubo de ensayo con agua se hundió rápidamente. El carbón flotó por un momento, sin embargo se agitó el tubo de ensayo con el agua y el carbón, el líquido se volvió negro hasta que al tiempo se formó un asentado de carbón al fondo. Se concluyó que el carbón es más pesado que el agua. Finalmente, el NaCl se hundió al momento en que se depositaron los pequeños cristales en el tubo de ensayo con agua, por lo tanto es más pesado. El hierro tiene una densidad de 7,86, la sal de mesa de 2,16 y el carbón de 1,50. [3] Al comparar todas estas densidades con la del agua (1,00), se comprende por qué los materiales se hundieron en esta sustancia. La diferencia entre el carbón y el agua es de 0,5 por lo que tuvo que agitarse la mezcla antes que de poder concluir cuál era más denso, y flotaba en primera estancia. Luego se probó la solubilidad en agua de los componentes. Ni el hierro ni el carbón se diluyeron en el agua, sin embargo el NaCl sí se diluyó completamente. Esto ocurrió porque el NaCl es soluble en agua al ser ambas sustancias polares, los solutos iónicos tienden a ser solubles en disolventes polares. [1] A la hora de mezclar los componentes con el HCl, se encontró que ni el carbón ni el NaCl reaccionaron con el ácido. El NaCl se disolvió levemente, pero esto podría deberse a la presencia de agua en la disolución de ácido. Sin embargo el hierro comenzó a burbujear. Al tiempo, la lana se disolvió

en el mismo. El hierro no se disolvió en el agua, ya que ésta no tiene la suficiente fuerza para romper los enlaces metálicos entre sus partículas, sin embargo el HCl caliente sí puede. Sin embargo al diluir el hierro en el ácido ocurre la siguiente reacción química. 2 Fe + 6 HCl = 2 FeCl3 + 3 H2 (1) Esto quiere decir que si se evaporara la solución resultante, no se recuperaría el hierro en su estado original, sino que se recuperaría cloruro de hierro (III) en su lugar. [1] Tanto la solubilidad, el color y olor de las sustancias, su magnetismo aparente y densidad con propiedades físicas e intensivas. Estas determinan la identidad de la sustancia. Sin embargo, la reacción del ácido con el hierro resulta en una propiedad química porque se pierde la identidad original de uno de los reactivos. Se realizó una mezcla heterogénea con estos componentes (lana de hierro, carbón y NaCl) con el objetivo de aprovechar sus propiedades físicas para realizar la separación de la misma. También se mezcló un poco con HCl y se comprobó que las propiedades individuales de los componentes se mantienen. Al combinar la mezcla con el HCl y calentar, sólo se disolvió el hierro al tiempo. Los demás componentes no reaccionaron. El NaCl se disolvió también pero, como se mencionó anteriormente, es más probable que se deba a la presencia de agua. Luego de combinar la mezcla con agua, se separaron los compuestos diluidos de los sólidos mediante un proceso de decantación y filtrado. Ni el carbón ni la lana pasaron por el filtro al no ser solubles en agua. El hierro fácilmente se separa del carbón debido a sus propiedades magnéticas. Luego se hirvió el resultante de agua con NaCl para evaporar la primera y así separar las sustancias. El resultado de la separación fueron los cuatro componentes originales. En el cuadro I se resumen los resultados observados.

Cuadro I. Tabulación de las propiedades observadas Propiedades Olor

Hierro Inodoro

Carbón Inodoro

NaCl Salado

Mezcla Casi inodora, poco perceptible

Color

Gris

Negro

Blanco

Gris y negro

Efecto del imán

Hay atracción

No hay atracción

No hay atracción

Hay atracción solo con el componente Fe

Solubilidad en agua Reacción con HCl

No soluble

No soluble

Soluble

Burbujea, al tiempo se disuelve

No reaccione

No reacciona, pero se disuelve

Solo NaCl es soluble Fe se disuelve, NaCl se disuelve y el carbón se conserva

Más

Más

Más

Más o menos pesado que el agua

Toda la mezcla se asienta en el fondo.

CONCLUSIONES (10 %): El principal objetivo del experimento era estudiar las propiedades de la materia. Se estudiaron las propiedades del hierro, del carbono y del cloruro de sodio para concluir que el hierro es gris, inodoro, magnético, insoluble en agua, soluble en ácido clorhídrico y más pesado que el agua; el carbón vegetal es negro, inodoro, no magnético, insoluble en agua, no reacciona con el ácido clorhídrico y es levemente más pesado que el agua; y por último, el cloruro de sodio es blanco, tiene un olor leve, no es magnético, es soluble en agua y no reacciona con el ácido clorhídrico. Se discutió que estás propiedades son físicas e intensivas ya que identifican a una identidad química como tal, con la excepción de la reacción del hierro con el HCl que es una propiedad química del mismo e intensiva igualmente. En una mezcla heterogénea los componentes mencionados anteriormente no se comportaron diferente a como se comportaron individualmente, es así como se comprueba que sus propiedades siguen siendo las mismas indefinidamente si componen este tipo de mezclas. Finalmente, se aprovecharon dichas propiedades para separar los componentes de la mezcla. Se logró gracias a que solo el cloruro de sodio era soluble en agua, por lo tanto se filtró la mezcla y el líquido restante se evaporó a sequedad y así separar el NaCl del agua. Exitosamente se obtuvieron los componentes originales que se tenían antes de realizar la mezcla.

BIBLIOGRAFÍA (10 %): [1] Brown, T. Química; 9th ed.; Pearson Educación: Naucalpan de Juárez [México], 2004; pp. 9, 490, 494. [2] Chang, R. Chemistry; 10th ed.; McGraw Hill: Nueva York, 2010; pp. 14-15, 887. [3] Whitten, K.; Davis, R.; Peck, M.; Stanley, G. Chemistry; 10th ed.; Mary Finch: Belmont, 2014; p. 27....