UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química TRABAJO PRÁCTICO N°2: REACCIONES QUIMICAS OBJETIVOS: Identificar los diferentes tipos de reacciones químicas. Observar los cambios físicos que se producen durante las reacciones químicas. INTRODUCCIÓN: Una reacción química o cambio químico es todo proceso químico en el cual dos o más sustancias (llamadas reactivos), por efecto de un factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro. Las ecuaciones químicas se usan para representar un proceso que describe una reacción química. Las ecuaciones químicas expresan una relación entre las cantidades de los reactivos (compuestos de partida que se hacen reaccionar) y los productos (compuestos formados) y se puede representar de la siguiente manera. Reactivos Productos Esta ecuación que expresa una relación de cantidades, debe cumplir con el Principio de Conservación de la Masa: que establece la materia no se crea ni se destruye, por lo tanto toda ecuación química debe estar balanceada. Las Reacciones químicas se pueden clasificar en dos tipos: I- Reacciones químicas en las que no cambia el estado de oxidación de productos y reactivos II- Reacciones químicas en las que cambia el estado de oxidación de productos y reactivos Dentro de la del primer grupo podemos encontrar la siguiente clasificación: REACCIONES DE SINTESIS: La reacción de síntesis o reacción de combinación es aquella en que dos elementos o compuestos reaccionan para generar un solo producto. Algunas reacciones de síntesis se dan al combinar un óxido básico con agua, para formar un hidróxido, o al combinar el óxido de un no metal con agua para producir un oxi-ácido. Ejemplos: Na2O (s) + H2O (l) → 2Na(OH) (ac) SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (ac) UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química Otras reacciones de síntesis se dan al combinar un no metal con hidrógeno, para obtener un hidrácido. Ejemplo: Cl2 (g)+ H2 (g) → 2HCl (g) La oxidación de un metal, también es una reacción de síntesis. Ejemplo: 4Na(s) + O2(g) → 2Na2O(s) REACCIONES DE DESCOMPOSICION: Un compuesto se fragmenta en elementos o compuestos más sencillos. En este tipo de reacción un solo reactivo se convierte en zonas o productos. Ejemplo: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g) CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g) REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO: En una reacción de desplazamiento, un ion (o átomo) de un compuesto se reemplaza por un ion (o átomo) de otro elemento. Ejemplo: 2Na (s) + 2H2O (l) → 2NaOH (ac) + H2 (g) Zn (s) + 2HCl (ac) → ZnCl2 (ac) + H2 (g) REACCIONES DE DOBLE DESPLAZAMIENTO: Los iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes. Ejemplo: NaOH (ac) + HCl (ac) → NaCl (s) + H2O (l) 2KI (ac) + Pb(NO3)2 (ac) → PbI2 (s) + 2KNO3 (ac) PARTE EXPERIMENTAL Materiales y reactivos necesarios Tubo de Ensayo Mechero de Bunsen Embudo de Büchner Erlenmeyer Espátula Pinza Papel de filtro Kitasato Gafas de seguridad Tubo de desprendimiento Cinta de Magnesio Ioduro de Potasio Nitrato de Plata Hidróxido de Calcio Hidróxido de Sodio Carbonato de Calcio Sulfato de cobre Sodio Agua corriente UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química Desarrollo de la experiencia I. Pesar cierta cantidad de un trozo de cinta de Magnesio y después colocarlo dentro un tubo de ensayo. Luego con ayuda de una pinza sostener el tubo a 45 grados y calentarlo sobre la llama en la misma posición. Cuando el Magnesio se haya oxidado completamente, se observara un producto que se deposita en el fondo del tubo. Observar y anotar. Escribir la correspondiente ecuación química balanceada. UTILIZAR ANTEOJOS DE SEGURIDAD. II. En un tubo de ensayo verter unos mililitros de agua corriente. Luego adicionar gota a gota una solución de nitrato de plata. Anote las observaciones realizadas y escriba la correspondiente ecuación química balanceada. III. Colocar una cucharada de Carbonato de Calcio (CaCO3) en un tubo de ensayo, evitando que queden residuos en la paredes, y cerrarlo utilizando un tapón con tubo de desprendimiento. Calentar el tubo de ensayo y hacer burbujear en una solución de hidróxido de Calcio, como muestra la siguiente imagen. Anote las observaciones realizadas y escriba las correspondientes ecuaciones químicas balanceadas. Carbonato de Calcio Solución de Hidróxido de Calcio IV. En un tubo de ensayo se coloca agua de red en cantidad suficiente, aproximadamente hasta la mitad de su volumen. Con una espátula se extrae una pequeña porción de sodio metálico que se encuentra dentro de un frasco cerrado, provisto por el responsable del práctico. Se agrega el sodio al agua y se observa lo ocurrido. ES CONVENIENTE REALIZAR ESTE ENSAYO QUÍMICO UTILIZANDO GAFAS POR POSIBLES EXPLOSIONES Y MANTENERSE A UNA DISTANCIA PRUDENTE PARA REALIZAR LAS OBSERVACIONES PERTINENTES. Una vez concluida la reacción, adicionar unas gotas del indicador fenolftaleína y observar los cambios. Escribir la correspondiente ecuación química balanceada. UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías V. Cátedra de Química En un tubo de ensayo verter 3 ml de solución de sulfato cúprico. Luego añadir solución de hidróxido de sodio gota a gota, con ayuda de una pipeta. Anote las observaciones realizadas y escriba la correspondiente ecuación química balanceada. VI. Tome un tubo de ensayo y coloque 3 ml de Ioduro de Potasio. Luego agregar 3 ml de Nitrato de Plata gota a gota. Anote las observaciones realizadas y escriba la correspondiente ecuación química balanceada. Filtrar al vacío el precipitado formado, utilizando papel de filtro y un dispositivo similar al de la siguiente figura. CUESTIONES 1- Realice las ecuaciones quimicas para cada uno de los procesos estudiados durante la experimentacion. 2- Que contiene el agua de red? En que se diferencia con el agua destilada? 3- Que gas se desprende en la experiencia III?. Explique como podria identificar el producto final que se forma en el tubo en que es recogido el gas? 4- Averigue cua es la posicion del sodio en la tabla periodica y en base a ello explique desde el punto de vista de su estructura las observaciones realizadas en la experencia. 5- Por que se se necesita filtrar a vacio el producto de la reaccion VI? UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química TRABAJO PRÁCTICO Nº 3: DETERMINACIÓN DE LA PUREZA DEL MAGNESIO OBJETIVOS Determinar experimentalmente el peso equivalente del magnesio. Aplicar el sistema experimental para la determinación de contenido de metal (en masa) en diferentes muestras. INTRODUCCION Se denomina peso equivalente de un elemento a la cantidad del mismo, expresada en gramos, que se combina o desplaza 8 gramos de oxígeno o 1,008 gramos de hidrógeno. En base a esta definición y considerando una reacción química sencilla, se determinará la pureza del magnesio. Para esto se estudiará la reacción de magnesio con ácido clorhídrico, en el cual el metal desplaza al hidrógeno; éste último se libera como producto en forma de hidrógeno molecular. Se mide experimentalmente el volumen de gas hidrógeno desprendido, cuando una masa conocida del magnesio reacciona con exceso de ácido clorhídrico. Luego la masa de gas liberado se determina aplicando la ecuación general de los gases ideales Por lo tanto la masa será igual a Donde PH2= presión del gas liberado Vexp= volumen de gas formado, determinado experimentalmente R= constante de los gases ideales, expresado en atmósferas T= temperatura a la que se realiza el experimento, expresada en Kelvin UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química La presión ejercida por el gas hidrógeno, se determina teniendo en cuenta el equilibrio de presiones en la interfase gas-líquido. De acuerdo con la ley de las presiones parciales de Dalton, la presión total sobre el sistema (que es la presión atmosférica) será igual a la suma de la presión de vapor del agua a la temperatura de trabajo (pH2O), la presión ejercida por la columna de agua (pc) y la presión ejercida por el gas desplazado (pH2) El éxito del trabajo práctico depende en gran medida del conocimiento que tenga de los procedimientos a seguir. Por lo tanto lea atentamente la parte experimental y realice todas aquellas consultas que estime necesaria antes de llevar a cabo el experimento. PARTE EXPERIMENTAL Materiales y reactivos necesarios Tira de Mg Soporte universal Termómetro Pinzas Cristalizador Solución de ácido clorhídrico. Probeta de 50 mL con tapón de goma Desarrollo de la experiencia 1. Cortar 2,5 cm de cinta de magnesio y determinar la masa usando la densidad lineal ( δ= 11mg/cm). Como dato adicional pesar y anotar la masa de muestra a utilizar. 2. Contar con todos los materiales necesarios para realizar la experiencia. Tener en cuenta que una vez armado, el dispositivo debe ser el siguiente: UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química 3. Siguiendo las instrucciones dadas por el jefe de trabajos prácticos, preparar la solución de HCl y cargar la probeta de manera tal que una vez colocado el tapón de goma no queden burbujas de aire dentro de la probeta. 4. Llenar el cristalizador con agua y colocar el termómetro. 5. Cuando este seguro de cumplir con las condiciones experimentales, tapar la probeta, invertirla y fijarla al soporte. Estas tres acciones deben realizarse de la manera más rápida posible. 6. Una vez que haya reaccionado todo el magnesio y cuando la reacción haya terminado, leer el volumen de líquido desplazado en la probeta. 7. Medir la altura de la columna de agua 8. Al finalizar la práctica debe haber obtenido los siguientes datos experimentales 1. Volumen de Hidrógeno (VH2) = ……………………… 2. Presión atmosférica (Patm) = ……………………….. UNSE. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías Cátedra de Química 3. Temperatura a la cual se realizó e experimento = ……………………………. 4. Altura de la columna de agua (hagua) = ……………………………….. 5. Masa de magnesio que reaccionó (mMg) = ……………………………………… Para determinar la presión de la columna de agua, tenga en cuenta que 1033 cm de agua equivalen a 760 mmHg Para establecer la presión de vapor de agua, que depende de la temperatura, utilice la siguiente tabla Utilizando las ecuaciones dadas en la introducción y siguiendo la definición de peso equivalente, determine el correspondiente al magnesio. CUESTIONES 1. Para cada una de las experiencias escriba la ecuación química correspondiente 2. Expresar los resultados teniendo en cuenta el error relativo y porcentual. Recordar que Error Relativo Porcentual = (valor teórico – valor experimental) / valor teórico x 100 3. Calcular el rendimiento de cada una de las reacciones estudiadas. 4. Indicar las posibles causas de error, indicando si el error cometido es por exceso o por defecto. Teniendo en cuenta el item anterior diseñe un arreglo experimental que le permita disminuir los errores y obtener mejores resultados
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