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Practica cambios físicos y químicos primer semestre de química general universidad del cauca...

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Página 1 CAMBIOS FISICOS Y CAMBIOS QUIMICOS

Nombres

E-mail

Natalia Melisa Ordóñez

[email protected]

Juan Camilo Rodriguez

[email protected]

Laboratorio Quimica General, Programa de Ingeniería física, Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y de la Educación, Universidad del Cauca Grupo No: B-2 Fecha de realización de la práctica: 09/12/21 Fecha de entrega de informe: 23/12/21 I.

RESUMEN:

Cuando dos o más elementos o compuestos (reactivos) rompen sus enlaces para formar un nuevo compuesto (producto) es posible referirse a una reacción química. En este nuevo compuesto las propiedades físicas (que no alteran la composición de la sustancia) o las propiedades químicas (que alteran la composición interna de las sustancia) que poseían las sustancias reactantes pueden cambiar, a esto se le conoce como un cambio físico o químico dependiendo de cuáles propiedades se esté afectando. Se tienen en cuenta los datos cuantitativos y cualitativos presentes en cada una de las reacciones para así poder comprender mejor los productos obtenidos de cada una de las reacciones y los cambios que se presentaron en cada una de ellas, tanto en sus propiedades químicas como en las físicas. II.

RESULTADOS:

Cambios Físicos: 1. Al calentar lentamente se observa como el yodo toma una tonalidad morada y cambia su estado de sólido a gaseoso. Se presenta, por tanto, una sublimación, es decir, cambio de estado físico. 2. Al calentar progresivamente con el mechero es posible notar un cambio físico conocido como funciona pues la parafina Presenta una diferencia en su aspecto al ser sólida y posteriormente líquida.

Práctica 3. Cambios fisicos y cambios quimicos

Página 2 3. Se llena la cantidad apropiada de agua y posterior el etanol; el etanol ebulle primero puesto que su punto de ebullición es más bajo que el del agua (está presenta puentes de hidrógeno) que hace que su punto de ebullición sea más bajo que el del etanol ocurre un cambio de estado físico conocido como evaporación puesto que los líquidos pasan a gaseoso. Cambios Químicos: 1. En el tubo de ensayo se presenta una reacción al agregar el ácido clorhídrico y la granalla de zinc, En el otro tubo se recoge el gas que al ser acercado al mechero forma una llama de tamaño considerable puesto que se ha desprendido 𝐻2 molecular Al haber formado cloruro de zinc en la reacción. 2. Una vez se obtiene la cantidad necesaria de agua de cal Se observa que al soplar sobre está con ayuda de la pipeta hay un cambio de color notable sobre la sustancia inicial; pues; se se 𝐶𝑂2 su tonalidad se torna más oscura. 3. Ocurre una liberación de gas durante la elaboración de agregar cada uno de los productos. Es posible apreciar distintas etapas, pues Primeramente el color del permanganato se torna marrón oscuro y posteriormente un gas se desprende de la mezcla punto si se coloca un fósforo dentro del tubo correspondiente hay un efecto en el cual, se enciende nuevamente.

III.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS:

Cambios Físicos: 1. Sublimación y Sublimación-inversa: La sublimación, o volatilización, es el proceso físico donde un sólido pasa a estado gaseoso sin pasar por líquido. El proceso inverso se denomina sublimación inversa. El yodo cuenta con la propiedad de tener su punto de ebullición y fusión muy aproximados lo que permite que al elevar su temperatura sus átomos se liberen casi instantáneamente y así lleguen al punto de sublimación. Durante este proceso se observan tonalidades entre rosadas y moradas, la cual corresponde a el yodo en su estado gaseoso. Ahora cuando el gas llega a la superficie donde se encuentra la cápsula de porcelana con hielo, pasa el sucede el proceso inverso, es decir,

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Página 3 sublimación-inversa ya que la temperatura disminuye, esto se puede observar cuando los cristales se adhieren a la zona que tapó la cápsula de porcelana. 2. Fusion: La fusión, fundición o derretimiento, es el proceso físico donde un sólido pasa a estado líquido. Las parafinas también conocidas como alcanos son hidrocarburos que presentan en su estructura enlaces simples C-C y C-H, estos hidrocarburos se encuentran regularmente en estado sólido cuando en su cadena principal se presenta entre 12 o más carbonos, lo que nos dice que probablemente se trabajó con un dodecano o superiores a este. La parafina es un material con cambio de fase que permite acumular energía aprovechando que su temperatura de fusión se 1

encuentra entre 40 y 65 ºC, dependiendo de su composición.

Al calentar la parafina, los átomos de esta ganan energía lo que causa que estos vibren a una mayor velocidad a medida que se sigue calentando, esto genera que los átomos se distancien gradualmente hasta que la parafina se vuelve completamente líquida.

3. Ebullición: El cambio físico presente en esta tercera parte de laboratorio corresponde a la ebullición, este es un proceso físico en el que un líquido pasa a estado gaseoso. Se realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala al punto de ebullición del líquido a esa presión. Si se continúa calentando el líquido, éste absorbe el calor, pero sin aumentar la temperatura; el calor se emplea en la conversión de la materia en estado líquido al estado gaseoso, hasta que la totalidad de la masa pasa al estado gaseoso. A nivel microscópico, las partículas adquieren una mayor libertad de movimiento en función de un incremento de la energía cinética. Si bien este proceso es muy distinto a la evaporación, que es paulatino y para el que solo algunas moléculas del líquido tienen energía suficiente para pasar a estado gaseoso, forma parte de un mismo fenómeno llamado vaporización.

2

El etanol tiene un punto de ebullición más bajo que el del agua, esto se debe a las fuerzas intermoleculares de dichos

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Página 4 compuestos, el agua y el etanol son compuestos polares, la mayor fuerza que se da en los dos casos son los puentes de hidrógeno dados por los radicales -OH, sin embargo, el agua tiende a formar más puentes de hidrógeno que el etanol, por lo tanto, su punto de ebullición es más alto al tener más fuerzas intermoleculares. El Etanol es un compuesto químico orgánico de la clase de los alcoholes, también es llamado alcohol etílico, su punto de ebullición es de 78,4 °C y el del agua es de y 100 °C; esto explica entonces, el por qué el etanol (en el tubo de ensayo) ebulle más rápido que el agua (en el vaso de precipitado) como se presenta en las imágenes correspondientes.

En la siguiente tabla se registran los valores obtenidos en el laboratorio realizando mediciones de temperatura cada 30 segundos tanto para el agua como para el etanol. Tabla 1. Temperaturas registradas del agua y etanol hasta su ebullición Tiempo (segundos)

Temperatura del agua

Temperatura del etanol

30 s

24°C

21°C

60 s

28°C

26°C

120 s

45°C

41°C

150 s

51°C

49°C

180 s

61°C

60°C

210 s

67°C

65°C

240 s

70°C

69°C

270 s

75°C

74°C

300 s

80°C

78°C

330 s

86°C

Ebulle

350 s

92°C

Ebulle

380 s

Ebulle (100°C)

Ebulle

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Cambios químicos: 1. Reacción ácido clorhídrico con zinc El ácido clorhídrico es una sustancia de estado líquido, polar de donde su catión es el H y su anión el Cl, y el Zn es un elemento encontrado en estado sólido, ion, por lo que se esperan fuerzas ion-dipolo. La reacción entre el ácido clorhídrico y zinc es una reacción redox, de desplazamiento y exotérmica. Esta reacción surge de la siguiente forma: 𝑍𝑛 + 2𝐻𝐶𝑙 → 𝑍𝑛𝐶𝑙2 + 𝐻2 Donde el zinc se oxida ganando electrones, y el hidrógeno se reduce, esta reacción además de desprender calor libera hidrógeno en estado gaseoso el cual se corrobora su presencia al encender el fósforo y generar una pequeña llama. Cabe resaltar que el elemento desplazado fue el hidrógeno es cual el zinc ocupó su lugar para formar cloruro de zinc.

3

2. Agua de cal y dióxido de carbono El

agua

de

cal es

el

nombre

común

de

una

solución

acuosa

diluida

de hidróxido de calcio (Ca(𝑂𝐻2)). La segunda parte de esta sección consistió en colocar 1 ml de agua de cal en un tubo de ensayo y en ese mismo introducir una pipeta hasta tocar el líquido; se sopló con la pipeta y así se observa cómo surgió un sólido que después se precipitó. Mediante el experimento se obtiene hidróxido de calcio a partir de óxido o agua de cal, este al reaccionar con el dióxido de carbono dio como resultado carbonato de calcio más agua. La cal reacciona con el agua, desprendiendo mucho calor. El producto de la reacción es el hidróxido cálcico, Ca(𝑂𝐻2 ), también conocida como cal apagada, la fórmula química está dada por: CaO + 𝐻 𝑂 → 𝐶𝑎(𝑂𝐻 )+ 15540 cal. 2

2

El hidróxido de calcio es poco soluble en agua, disminuyendo la solubilidad al aumentar la temperatura. La disolución se llama agua de cal.

4

El gas que entra en contacto con la solución es el dióxido de carbono (𝐶𝑂2) Las reacciones correspondientes a esta sección del laboratorio son: Práctica 3. Cambios fisicos y cambios quimicos

Página 6 CaO + 𝐻2𝑂 → 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 (ac) ;la cual es una reacción de síntesis. 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 + 𝐶𝑂2 → 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + 𝐻2𝑂 ; la cual es una reacción de sustitución doble. Produciéndose así el carbonato de calcio. 3. Reacción redox en medio ácido entre permanganato de potasio y peróxido de hidrógeno. En la tercera parte de los cambios químicos se trabajó con 0,5 ml de solución de permanganato de potasio (𝐾𝑀𝑛𝑂4 ), 0,5 ml de peróxido de hidrógeno (𝐻2𝑂2) y 0,1 ml de ácido sulfúrico (𝐻2𝑆𝑂4). Tanto el permanganato de potasio como el agua oxigenada son fuertes oxidantes, además la reacción de descomposición del agua oxigenada y peróxido de hidrógeno libera gran cantidad de oxígeno (𝑂2) . En la reacción entre el permanganato de potasio y el peróxido de hidrógeno, será el permanganato el que oxide el peróxido, generando una reacción fuertemente exotérmica, instantánea y muy vistosa al liberarse gran cantidad de oxígeno y de vapor de agua (𝐻2𝑂 ). El permanganato de potasio, que presenta un color violeta intenso en disolución acuosa, se reduce a 𝑀𝑛 oxidación a 𝑀𝑛

2+

2+

5

en medio ácido. La presencia de ácido sulfúrico garantiza la

; si el medio no es suficientemente ácido el 𝑀𝑛

7+

4+

se reduce a 𝑀𝑛 .

La reacción presente en este caso es de oxidación reducción en medio ácido, en la que el permanganato potásico oxida al peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) a 𝑂 , en un medio 2

acidificado con ácido sulfúrico. La reacción química correspondiente es: 𝐾𝑀𝑛𝑂4 + 𝐻2𝑆𝑂4 + 𝐻2𝑂2 (ac)→ 𝑀𝑛𝑆𝑂4 (ac) + 𝐻2𝑂 (ac) + 𝑂2 (g) + 𝐾2𝑆𝑂4 (ac) y balanceada: 2𝐾𝑀𝑛𝑂4 + 3𝐻2𝑆𝑂4 + 5𝐻2𝑂2 (ac)→ 2𝑀𝑛𝑆𝑂4 (ac) + 8𝐻2𝑂 (ac) + 5𝑂2 (g) + 𝐾2𝑆𝑂4 (ac) Produciendo en la reacción: agua (𝐻2𝑂), oxígeno (𝑂2), sulfato de manganeso (𝑀𝑛𝑆𝑂4 ) y sulfato de potasio (𝐾2𝑆𝑂4 ); con la obtención de estos productos se explicaría el por qué al introducir la astilla de madera en punto de ignición esta tiende a encenderse nuevamente.

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Página 7 IV.

CONCLUSIONES: -

Un cambio químico modifica la estructura interna de una sustancia alterando su composición formando así nuevas sustancias, los cambios efectuados en esta son irreversibles (esto quiere decir que no se puede regresar a su forma original).

-

En un cambio físico no se alteran las propiedades de la materia sino tan sólo en la forma de esta. Los cambios de energía involucrados son menores.

-

Es necesario estar atentos al momento de ebullición del agua, alcohol para obtener resultados lo más precisos posibles.

-

Se debe tratar de ser exactos con las cantidades a mezclar, pues el ser demasiado impreciso en ello puede desencadenar un mal resultado en el experimento.

-

Los cambios químicos conllevan la transformación de sustancias en otras sustancias diferentes a las iniciales. En los cambios físicos no cambia la naturaleza de las sustancias, y en todo cambio químico se desprenden o necesitan energía.

-

Los cambios químicos son fundamentales, gracias a ellos es posible observar los cambios de una sustancia al reaccionar con otra o formar una nueva.

-

Al agregar el agua al óxido de calcio, se obtuvo una reacción de síntesis que tiene como producto, la formación de hidróxido de calcio acuoso. Al hacer reaccionar el hidróxido de calcio con el dióxido de carbono, se obtuvo carbonato de calcio y agua por medio de una reacción de doble sustitución. Existen diferentes tipos de reacciones, como la óxido-reducción en medio ácido (observada en el laboratorio) y en medio básico.

V.

PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS:

1. Escribir las fórmulas de todas las sustancias químicas empleadas. Las sustancias empleadas fueron: Ácido sulfúrico (𝐻2𝑆𝑂4) Yodo (𝐼 ) 2

Etanol (𝐶2𝐻5𝑂𝐻) El calcio (Ca), pertenece al grupo II, de los elementos alcalino-térreos, es un metal. Ácido clorhídrico (HCl) La solución de permanganato de potasio (𝐾𝑀𝑛𝑂4) El óxido de calcio (CaO). Hielo trozos (𝐻2𝑂)

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Página 8 Agua de cal (Ca (OH)2 ) forma una disolución acuosa y es una base fuerte. Peróxido de hidrógeno 𝐻2𝑂2() El dióxido de carbono (𝐶𝑂 ), en solución acuosa, presenta pH ácido. 2

Zinc granallas (Zn) El carbonato de calcio (Ca𝐶𝑂3 ), es una base que en solución acuosa. 2. En los casos en que hay reacciones químicas, plantear las ecuaciones químicas correspondientes. Como ya se enseñó anteriormente las reacciones químicas obtenidas fueron: 1. m 2. 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 + 𝐶𝑂2 → 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + 𝐻2𝑂 3. 𝐾𝑀𝑛𝑂4 + 𝐻2𝑆𝑂4 + 𝐻2𝑂2 (ac)→ 𝑀𝑛𝑆𝑂4 (ac) + 𝐻2𝑂 (ac) + 𝑂2 (g) + 𝐾2𝑆𝑂4 (ac) VI.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

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ciclos fusión-solidificación de ceras de parafina. Revista de la Facultad de Ciencias Químicas. Análisis de ciclos fusión-solidificación de ceras de parafina | Revista de la Facultad de Ciencias Químicas 2

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