Practica N.-7 Cambios Físicos Y Cambios Químicos PDF

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Identificación de los cambios físicos y químicos generados en la materia, además de la alteración en su composición proporcionando una visión general y específica en efecto de su posterior manipulación....

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA

LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL I PRÁCTICA No. 7 CAMBIOS FÍSICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS

AYUDANTE DE CATEDRA: VANESSA POSSO NOMBRES: SALTOS DOMÉNICA, SAMUEZA JAN, SALAZAR KEVIN

Fecha de entrega: 06/08/2020

Quito – Ecuador

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RESUMEN

Identificación de los cambios físicos y químicos generados en la materia, además de la alteración en su composición proporcionando una visión general y específica en efecto de su posterior manipulación. Se desarrolló la práctica mediante la observación de casos experimentales donde se pudo apreciar las propiedades y similitud que se establecen entre cambios físicos y químicos. Se identificó experimentalmente que las propiedades iniciales de la materia predominan en la reacción química, pasando por cambios de estado hasta transformaciones de la composición interna, que en consecuencia su producto varía según las condiciones a las que fue sometido. Se concluye que las características establecidas en la materia son de carácter singular, definiendo la variación de las reacciones según la naturaleza y propiedades de la sustancia que intervienen en cada caso. DESCRIPTORES: MATERIA/CAMBIOS_FÍSICOS/ CAMBIOS_QUÍMICOS/ PROPIEDADES / REACCIÓN_QUÍMICA

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PRÁCTICA No. 7 CAMBIOS FÍSICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS

1. OBJETIVOS 1.1. Reconocer la naturaleza de los cambios de la materia, mediante la observación de las características del producto obtenido por la acción de diferentes medios. 1.2. Reconocer las condiciones y propiedades de las sustancias antes y después de cada experiencia. 2. TEORÍA 2.1. Materia (Definición) “La materia es el material físico del universo; es cualquier cosa que tiene masa y ocupa espacio. No todas las formas de la materia son tan comunes o tan conocidas, pero incontables experimentos han demostrado que la enorme variedad de la materia en nuestro mundo se debe a combinaciones de apenas poco más de un ciento de sustancias muy básicas o elementales, llamadas elementos.” (Brown et al., 2004)

2.2. Propiedades físicas de la materia (masa, volumen, divisibilidad, compresibilidad, elasticidad, inercia, olor, color) “Toda la materia tiene cualidades características que permiten identificarla. Las propiedades físicas que dependen de la materia en sí, se llaman extensivas; por otro lado, las propiedades intensivas son independientes de la cantidad de materia Todos los cuerpos presentan propiedades físicas extensivas comunes que dependen de la materia, porque las identifican sin alterar su composición como: 2.2.1. Masa: Es la cantidad de materia que posee un cuerpo, o la cuantificación de su inercia (tendencia a permanecer en reposo si se encuentra inmóvil, o a continuar moviéndose si se halla en movimiento). Las unidades de la masa en el Sistema Internacional de Unidades (si) son: gramos (g) y kilogramos (kg). 2.2.2. Volumen o extensión: Espacio que ocupa la cantidad de materia de un cuerpo. La unidad de volumen en el S.I es el metro cúbico (𝑚3 ). 2.2.3. Divisibilidad: Característica que presenta un objeto cuando se divide en partes cada vez más pequeñas, hasta llegar a porciones diminutas, como cuando se pulveriza un trozo de sal en partículas. 2.2.4. Compresibilidad: es el cambio de volumen que experimenta cuando es sometida a un cambio de presión. 2.2.5. Elasticidad: Ésta se presenta cuando una fuerza actúa sobre un objeto y lo deforma; al cesar la fuerza el objeto regresa a su forma original. La elasticidad tiene un límite; cuando éste se rebasa, el cuerpo pierde su condición elástica, e incluso puede romperse.

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Ahora bien, las propiedades específicas o intensivas permiten identificar unas sustancias de otras, y su valor es independiente de la cantidad de materia que posean: 2.2.6. Color: Se refiere a las diferentes longitudes de onda de un haz de luz blanca refractadas por el objeto a diferentes distancias debidas a pequeñas variaciones. 2.2.7. Olor: Emanación volátil receptada por el sistema sensorial olfativo.” (Allier & Castillo, 2011) 2.3. Propiedades químicas de la materia (reducción, combustión, hidrólisis y saponificación) 2.3.1. “La reducción química es un proceso en el cual disminuye el estado de oxidación. Para reacciones inorgánicas simples de oxidación y reducción (redox), la oxidación equivale a una pérdida de electrones y la reducción a una ganancia de los mismos.” (Weber, 2010) 2.3.2. “La combustión se produce al aportar la energía de activación en forma de calor, o disminuyendo la energía de activación por medio de catalizadores (p. ej. Platino o paladio finalmente pulverizados). Como carburantes se entienden hidrocarburos como la gasolina y el gasóleo.” (Hopp, 2005) 2.3.3. “La saponificación es la hidrólisis alcalina de los ésteres, la cual da por resultado la producción de glicerol (el alcohol) y las sales de los ácidos grasos constituyentes (puesto que se emplean condiciones básicas, se forman sales de ácido). El término saponificación significa “manufactura de jabón”. Las sales de ácidos grasos de cadena larga que se producen por saponificación de grasas y aceites son jabones.” (Bailey, 2001) 2.3.4. “En el sentido más general, «hidrólisis» significa, sencillamente, «reacción con el agua». Para un ion en disolución, una reacción de hidrolisis es una reacción del ion con el agua, en la que se produce una transferencia protónica.” (Willis, 1995)

2.4. ¿Qué es un cambio físico? “En una transformación física pueden cambiar algunas de las propiedades físicas de la muestra de materia, pero su composición permanece inalterada. Cuando el agua líquida se congela formándose agua sólida (hielo), sin duda el agua parece diferente y, en muchos sentidos, lo es. Sin embargo permanece inalterada la composición en masa del agua 11,19 por ciento de hidrógeno y 88,81 por ciento de oxígeno.”(Petrucci et al., 2011)

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2.5. ¿Qué es un cambio químico? “En una transformación química o reacción química, una o más muestras de materia se convierten en nuevas muestras con composiciones diferentes. Por tanto, la clave para identificar una transformación química es observar un cambio en la composición. Cuando se quema un papel tiene lugar una transformación química.” (Petrucci et al., 2011)

3. PARTE EXPERIMENTAL Materiales y Equipos 3.1.1. Malla metálica 3.1.2. Mechero de Bunsen 3.1.3. Fosforera 3.1.4. Aro metálico 3.1.5. Vaso de precipitación

3.1.

3.1.6. Probeta 3.1.7. Termómetro

Sustancias y Reactivos 3.2.1. Agua destilada

R = (0 – 150) mL R = (0 – 100) mL R = (0 – 100) ºC

A ± 10 mL A ± 1 mL A ± 1 ºC

3.2.

H2 O(l)

3.2.2.

Hielo

H2 O(s)

3.2.3.

Ácido Benzoico

𝐶7 𝐻6 𝑂2 (𝑠)

3.2.4.

Cloruro de sodio

𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑎𝑞)

3.2.5.

Nitrato de plata

𝐴𝑔(𝑁𝑂3 )(𝑎𝑐)

3.2.6.

Nitrato plumboso

𝑃𝑏(𝑁𝑂3 )2 (𝑎𝑐)

3.2.7.

Ácido clorhídrico

𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑐)

3.2.8.

Etanol

𝐶2 𝐻5 𝑂𝐻(𝑙)

3.2.9.

Sulfato de Cobre

𝐶𝑢(𝑆𝑂4 )(𝑎𝑐)

3.2.10. Ácido acético

𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻(𝑙)

3.2.11. Zinc(granallas) 3.2.12. Permanganato de

𝑍𝑛(𝑠) potasio

𝐾𝑀𝑛𝑂4 (𝑎𝑐)

3.2.13. Albúmina 3.2.14. Peróxido de

hidrógeno

3.2.15. Hidróxido de 3.2.16.

sodio

Ácido Sulfúrico

𝐻2 𝑂2(𝑎𝑐) 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝐻2 𝑆𝑂4 (𝑎𝑐)

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4. OBSERVACIONES Tabla 4-1. Observaciones ENSAYO

Fusión Evaporación Condensación

OBSERVACIÓN Al momento de calentar el agua en estado sólido, se observa el cambio de estado de solido a liquido (fusión), posterior a esto cuando la temperatura alcanza los 100 ˚C se puede apreciar vapor de agua, pasando de líquido a gas (ebullición). Por último, al bajar la temperatura poco a poco se observa que vuelve al estado líquido (condensación).

Al calentar el ácido benzoico en el vaso precipitado, se observó al poco tiempo la cristalización de este ácido. En la placa Petri se Retro sublimación observó mejor este fenómeno. Al verter dos soluciones, una de yoduro de potasio y otra de nitrato de plomo Ⅱ en un tubo de ensayo. Formación de En el momento que entran en contacto se puedo Precipitados observar un precipitado de color amarillo (Nitrato pumbloso) correspondiente al yoduro de plomo Ⅱ En la reacción de la disolución de cromato de Formación de potasio con nitrato de plata, se observa un Precipitados precipitado de color rojo correspondiente al (Nitrato de plata) cromato de plata. Ovoalbúmina con agua: no hubo ningún cambio, se mantuvieron sus propiedades. Ovoalbúmina con agua y sal: con la acción del calor se produce una precipitación filamentosa. Ovoalbúmina con Alcohol etanol: cada gota de alcohol destruye las estructuras y se desliza hacia el fondo. Desnaturalización de Ovoalbúmina con sulfato de cobre: el sulfato proteínas precipita a la albumina en glóbulos filamentosos. Ovoalbúmina con ácido acético: al agitar se observa que el ácido precipita a la albumina completamente. Ovoalbúmina con ácido clorhídrico: Al agitar se observa que el ácido precipita a la albumina, la precipitación es de color blanco. Sublimación

FENÓMENO (químico, físico, reversible o irreversible)

Fenómeno físico, reversible.

Fenómeno físico, reversible.

Fenómeno químico, irreversible

Fenómeno químico, irreversible

Fenómeno químico, irreversible

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL I Al momento de poner zinc en un vaso con ácido clorhídrico, se desprenden vapores de ácido Consumo de Sólidos clorhídrico y de hidrogeno. En la reacción el zinc se consume completamente, es decir, el zinc se oxida y el hidrogeno se reduce. En dos tubos de permanganato de potasio, se añade en uno ácido sulfúrico y en otro hidróxido de sodio, y añadiéndose agua oxigenada en Redox ambos. En medio acido se obtiene manganeso +2 incoloro y en medio básico se precipita el dióxido de manganeso de color marrón.

Fenómeno químico, irreversible

Fenómeno químico, irreversible

5. REACCIONES 5.1. Reacciones (formación de precipitados) 5.1.1. Precipitado del nitrato de plomo 𝟐𝑲𝒍(𝒂𝒒) + 𝑷𝒃 (𝑵𝟎𝟑)𝟐(𝒂𝒒) → 𝑷𝒃𝑰𝟐(𝒔) + 𝟐𝑲𝑵𝑶𝟑(𝒂𝒒) Ec.5.1.1-1 5.1.2. Precipitado del nitrato de plata 𝑨𝒈𝑵𝑶𝟑(𝒂𝒒) + 𝑵𝒂𝑪𝒍(𝒂𝒒) → 𝑨𝒈𝑪𝒍(𝒔) + 𝑵𝒂𝑵𝑶𝟑(𝒂𝒒) Ec.5.1.2-2 5.2. Reacciones (ensayo redox) 5.2.1. Medio Básico 𝟐𝑲𝑴𝒏𝑶𝟒(𝒂𝒒) + 𝟓𝑯𝟐 𝑶𝟐(𝒍) + 𝟑𝑯𝟐 𝑺𝑶𝟒(𝒂𝒄) → 𝟐𝑴𝒏𝑺𝑶𝟒(𝒂𝒄) + 𝟓𝑶𝟐 + 𝑲𝟐 𝑺𝑶𝟒(𝒂𝒄) + 𝟖𝑯𝟐 𝟎(𝒍) 𝟐𝑴𝒏𝟖+ + 𝟏𝟎𝒆 → 𝟐𝑴𝒏𝟐+(Reduce) 𝟏𝟎𝑶𝟏− − 𝟏𝟎𝒆 → 𝟓𝑶𝟎𝟐 (Oxida)

Ec.5.2.1-1 5.2.2. Medio Ácido 𝟐𝑲𝑴𝒏𝑶𝟒(𝒂𝒄) + 𝑯𝟐 𝑶𝟐(𝒍) + 𝟐𝑵𝒂(𝑶𝑯)𝟒(𝒂𝒄) → 𝑲𝟐 𝑴𝒏𝑶𝟒(𝒂𝒄) + 𝑶𝟐(𝒈) + 𝑵𝒂𝟐 𝑴𝒏𝑶𝟒(𝒂𝒄) + 𝟐𝑯𝟐 𝟎(𝒍) Ec.5.2.1-2

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6. DISCUSIÓN En la práctica se utilizó el método cualitativo, en el cual se reflejó las variaciones físicas y químicas que son producto de las reacciones sometidas a diferentes condiciones, y que en efecto determinan cambios en su naturaleza, como la variación del color e incluso la desintegración de la misma materia, afectando de manera total o parcial a sus características iniciales. La experimentación sugerida y ejecutada con una metodología casera, carece de errores aleatorios, por lo tanto, esta se constituye como una práctica efectiva. Para posteriores prácticas se recomienda el uso de esta página web: https://phet.colorado.edu/es/simulation/reactants-products-and-leftovers Esta página nos ofrece un aprendizaje más didáctico, con el fin de tener un mayor campo de observación y experimentación.

7. CONCLUSIONES 7.1. Utilizando el método cualitativo se identificó el fenómeno físico que existe en el calentamiento de un vaso de precipitación con hielo. De este modo se determinó que los fenómenos físicos son cambios reversibles, es decir, que podemos pasar de un estado de agregación a otro sin dañar su estructura atómica. 7.2. En el proceso de sublimación del yodo se presenció el cambio de estado físico de solido a gas por aumento de temperatura, e inversamente también se determinó la retro sublimación disminuyendo dicha temperatura. De esta forma se demostró que la retro sublimación es el proceso contrario a la sublimación, y que podemos pasar de un estado de agregación al otro mediante el aumento y disminución de temperatura. 7.3. En la reacción de dos disoluciones que actúan como reactivos, se determinó como producto un precipitado, es decir, un sólido insoluble con características y propiedades diferentes a las iniciales. 7.4. En la reacción de la ovoalbúmina con diferentes reactivos, se identificó el cambio de estructura en cada una de las reacciones, determinando así, la desnaturalización de las proteínas de la ovoalbúmina en medios químicos y físicos. 7.5. En la reacción del Zinc con Ácido clorhídrico se identificó el desprendimiento de hidrógeno y el consumo total de zinc. Asimismo, de manera cuantitativa se determinó la reacción química redox, en la cual el zinc pierde dos electrones y el hidrógeno los gana, es decir, el zinc se oxida y el hidrogeno se reduce.

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8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 8.1. Citas Bibliográficas 2.1. Brown, T., LeMay, H. y Burnsten, B. (2004). Química. La ciencia central. (Novena Edición). PEARSON EDUCACIÓN. http://repositorio.uteq.edu.ec/handle/43000/3606 2.2. Allier, R., & Castillo, S. (2011). Química general (1ED ed., Vol. 1). McGraw-Hill Education. 2.3.1. Control De La Calidad Del Agua/ Water Quality Control: Procesos Fisicoquímicos - Walter J. Weber - Google Libros. (n.d.). Retrieved August 2, 2020, from https://books.google.com.ec/books?id=TLpzh5HQYvgC&pg=PA379&dq=reducción+ en+quimica&hl=es&sa=X&ved=2ahUKEwjP4JK31fvqAhXKnuAKHbEjAzwQ6AEw B3oECAcQAg#v=onepage&q=reducción en quimica&f=false 2.3.2. Fundamentos de tecnología química - Vollrath Hopp - Google Libros. (n.d.). Retrieved August 2, 2020, from https://books.google.com.ec/books?id=JY8ZHJQn0DoC&pg=PA24&dq=combustión+ en+química&hl=es&sa=X&ved=2ahUKEwjt0vTw1fvqAhXunuAKHSVmCDYQ6wE wAnoECAMQAQ#v=onepage&q=combustión en química&f=false 2.3.3. Química orgánica: conceptos y aplicaciones - Philip S. Bailey - Google Libros. (n.d.). Retrieved August 2, 2020, from https://books.google.com.ec/books?id=rXvW2Y2130wC&pg=PA485&dq=saponificac ión&hl=es&sa=X&ved=2ahUKEwj5_uGP1fvqAhWvmAKHb2mB34Q6AEwAHoECAMQAg#v=onepage&q=saponificación&f=false 2.3.4. Resolución de problemas de química general - Christopher J. Willis - Google Libros. (n.d.). Retrieved August 2, 2020, from https://books.google.com.ec/books?id=Llsd3VW7srYC&pg=PA399&dq=Hidrolisis+e n+quimica&hl=es&sa=X&ved=2ahUKEwinu7PV1vvqAhXygAKHQgKAnIQ6wEwAHoECAIQAQ#v=onepage&q=Hidrolisis en quimica&f=false 2.4. Petrucci, R., Herring, F., Madura, J. y Bissonnette, C. (2011). QUIMICA GENERAL Principios y aplicaciones modernas. (Décima Edición). PEARSON EDUCACIÓN. http://www.mediafire.com/file/9z66160u8wgq69m/Qu%25C3%25ADmica_General_P etrucci_10_Edici%25C3%25B3n.pdf/file 2.5. Petrucci, R., Herring, F., Madura, J. y Bissonnette, C. (2011). QUIMICA GENERAL Principios y aplicaciones modernas. (Décima Edición). PEARSON

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EDUCACIÓN. http://www.mediafire.com/file/9z66160u8wgq69m/Qu%25C3%25ADmica_General_P etrucci_10_Edici%25C3%25B3n.pdf/file 9. ANEXOS 9.1. Diagrama del Equipo Ver anexo 1 9.2. Diagrama de flujo de cada ensayo Ver anexo 2 10.

CUESTIONARIO 10.1. ¿Cómo se puede saber cuándo un cambio químico ha ocurrido? Son procesos en los que cambia la naturaleza de las sustancias, además de formarse otras nuevas. Se manifiestan bajo indicadores como: 10.1.1. Cambio de color. Un cambio de color es una señal de que podría estar teniendo lugar un cambio químico. Un ejemplo de una reacción que causa un cambio de color es la oxidación del hierro. En esta reacción, el hierro reacciona con el oxígeno en las presencias de agua. El óxido de hierro que se forma es de color naranja / marrón, diferente al color gris metálico del hierro. 10.1.2. Gas. Si se produce un gas, se ha producido una reacción química. Una clara señal de esto son las burbujas en un líquido. Esto no debe confundirse con hervir, ya que hervir es un cambio físico. 10.1.3. Cambio de temperatura. Un cambio en la temperatura, ya sea un aumento o una disminución, puede indicar que se ha producido una reacción química. Cuando se libera energía, la reacción puede describirse como exotérmica. Cuando se absorbe energía, la reacción se puede describir como endotérmica. 10.1.4. Precipitación. A veces, cuando se combinan dos líquidos, se puede formar un sólido. Este sólido se conoce como precipitado y puede caer al fondo o puede hacer que el líquido previamente claro se vuelva turbio. 10.1.5. Olor. Si hay un olor notable después de que se haya producido la reacción, esto podría indicar un cambio químico. Un ejemplo de esto es la leche agria. Fuente: Prototypes, C. L. (2018). Ilustrando Signos de Cambio Químico. Storyboard That. https://www.storyboardthat.com/es/lesson-plans/reaccionesqu%C3%ADmicas/indicadores-de-cambio-qu%C3%ADmico 10.2. ¿Qué tipo de cambio (físico o químico) es el de la digestión? La digestión es un cambio químico irreversible, ya que comprende de la mezcla de los alimentos, su paso a través del tracto digestivo y la descomposición química de las moléculas grandes en moléculas más pequeñas. Tal que la digestión es un conjunto de procesos químicos de vital importancia para los seres vivos heterótrofos.

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Fuente: https://www.lamanzanadenewton.com/materiales/aplicaciones/lrq/re_05.html 10.3. Consulte una aplicación industrial de la desnaturalización de proteínas. (Consulte el procedimiento) Coagulación de la leche. La coagulación es el proceso mediante el cual la leche comienza su transformación en queso. La coagulación de la leche consiste en la desestabilización o desnaturalización de las proteínas de la leche. Se puede realizar de dos formas: agregando ácidos (o produciéndolos por vía microbiana) o enzimas. 10.3.1. Coagulación enzimática: es la más frecuente. Se lleva a cabo por la adición de un conjunto de enzimas, denominado renina o cuajo común, extraído generalmente del estómago de los terneros. La mezcla está compuesta principalmente por las enzimas quimosina y pepsinas bovinas y porcinas. Antes de adicionar el cuajo, es conveniente ajustar la temperatura de la leche entre 30 y 40 ˚C. Una vez agregado el cuajo, la leche se deja en reposo por un periodo de veinte a treinta minutos, que es el tiempo requerido para su coagulación. Para ayudar al proceso, se adiciona cloruro de calcio en una 𝑔 concentración entre 0,1 y 0,2 ⁄𝑙 de leche, ya que, al aumentar el calcio disponible, se favorece la precipitación de las proteínas. Fuente: https://books.google.com.ec/books?id=KFq4oEQQjdEC&pg=PA77&dq=Procedimiento +de++desnaturalizaci%C3%B3n+de+las+prote%C3%ADnas+de+la+leche&hl=es&sa= X&ve...