“INFORME DE LABORATORIO N° 3- HIDROGENO ”

Asignatura: Química Inorgánica

Profesor: Marlon Padilla Huari

Alumno: Reátegui Quiroz Luis

Ciclo: 2 – Grupo: G2

Objetivos:

General:

Obtener el gas hidrógeno por desplazamiento a partir de varios metales sobre ácidos.

Conseguir un buen conocimiento de la serie de actividad de los metales. Aplicar la técnica de recolección de gases sobre agua.

Específicos:

Preparar hidrogeno en el laboratorio. Estudiar sus propiedades físicas y química

Fundamentos Teórico:

En el presente trabajo se dará a conocer la obtención de un elemento gaseoso (Hidrógeno), haciendo reaccionar un metal activo (Magnesio) con un ácido diluido (HCl).

Debido a que el hidrógeno (PA=2gr/mol) es más liviano que el agua (PA=18gr/mol) éste será a la parte superior del matraz haciendo presión sobre el agua y desplazándola hacia el exterior, por esto.

.El procedimiento experimental efectuado en el laboratorio, el registro de datos, las observaciones, las conclusiones generales, los cálculos, las relaciones cuantitativas, etc. Serán dadas a conocer detalladamente en el transcurso de un informe.

MATERIALES:

Compuestos químicos:

Zn metálico en granallas

Na o k metálico

Sulfato de cobre al 5%

Fenolftaleína en solución

Permanganato de potasio (KMnO4)

Bicromato de potasio en solución.

Ácido Clorhídrico diluido

Ácido Sulfúrico diluido (H2SO4)

Materiales de laboratorio:

Equipo ideal para preparar hidrógeno

Mechero de gas Bunsen o Fischer

Gradillas

Tubos de prueba

Pipetas

Beaker

Celda electrolítica.

PARTE EXPERIMENTAL:

a) Método de preparación:

o Primera experiencia.-

-En el tubo de prueba colocar dos granallas de zinc metálico, luego 2ml de ácido clorhídrico o sulfúrico al 50 %. Observar el proceso, enseguida añadir1ml de CuSO4 al 5%. Observar y plantear la reacción química e interpretar - El zinc reacciona con el ácido en la forma habitual [metal + ácido = sal + hidrógeno]

Zn(s) + 2 HCl(aq) ----- ZnCl2(aq) + H2 (g)

Zn(s) + CuSO4 (ac) --> ZnSO4 (ac) + Cu(s)

-Zinc se disuelve, el color azul debido al Cu++ se desvanece y se deposita cobre metálico. El ZnSO4 no tiene color (es incoloro). Si al realizar la reacción se ve un poco celeste, es porque queda zinc CuSO4 sin reaccionar.

Zn + H2SO4 + CuSO4 ---> ZnSO4 + Cuº + H2SO4

-El

ácido sulfúrico se mantiene igual pues en esta reacción no participa como agente oxidante, sino como acidificado del medio.- En un medio ácido, el zinc es bastante más reactivo que el cobre, el zinc no reacciona fácilmente con el oxigeno

o SEGUNDA EXPERIENCIA.-

-En un beacker, agregar agua destilada. Hasta sus tres cuartas partes, luego añadir con una pinza Na o K metálico, cubrir el beacker con un embudo invertido para evitar las proyecciones. Observar la reacción química. Acerque un palo de fosforo encendido. Se genera un encendido del producto. Al término agregar II gotas del indicador fenolftaleína. Observar, plantear e interpretar la reacción química.

2Na + 2H2.O = H2 + 2Na (OH) Esta reacción genera la energía (calor) suficiente para hacer entrar en combustión el hidrogeno liberado en la reacción con el oxígeno del aire Esto ocurre de manera explosiva

Es por ello que ocurre que al acercar la llama al gas que expulsa nuestra reacción hay una pequeña explosión(significa la presencia del hidrogeno liberado)

Con el Potasio resulta la misma reacción:2 K + 2 H2O --------> H2 + 2 K (OH)

o TERCERA EXPERIENCIA.-

- Emplear un equipo de electrolisis.

En la cuba electrolítica, agregar agua destilada hasta que cubra los electrodos enseguida

1ml de ácido sulfúrico concentrado, mezclar con

un agitador, luego hacer circular la corriente eléctrica (observar el proceso y a formar desprendimiento de gases, plantear la reacción química e interpretar).

-Al encontrarse el H2SO4 hace que el agua sea conductora porque el ácido se disocia: H2SO4 --------> 2H+ + SO4= 2H+ + 2e- ---------> H2 (g) SO4

= - 2e- -------> SO4° inestable SO4°+H2O -------> H2SO4 + 1/2O2 (g) Suma todas las ecuaciones, miembro a miembro y te queda H2O --------> H2 (g) + 1/2O2

(g)

b) Reconocimiento

o Primera Experiencia.-

El hidrogeno gaseoso o molecular, forma mezclar explosiva con el aire y es químicamente inactivo;

Procedimiento: preparar hidrogeno, utilizando un equipo generador de gases. Luego el gas que se desprende recogerlo en un tubo de prueba invertirlo; enseguida acercarlo a la llama, apreciar una pequeña la “armonía química”. Plantear las ecuaciones respectivas.

-El fuego es una oxidación rápida de algún combustible. Todo es combustible ya que todo se puede oxidar en algún grado de calor. Esto marca la velocidad de oxidación. El estruendo del Hidrogeno es producido por una oxidación inmediata, ya que su poder de combinarse es superior a otros elementos de la tabla periódica a menor cantidad de calor. La explosión se produce por la rapidez de la oxidación y la expansión del gas en su entorno. .

Cuando existe suficiente oxigeno cualquier material puede explotar al oxidarse. el aire contiene poco oxigeno lo que produce solo flama en la mayoría de los combustibles a bajas temperaturas.

La fórmula para el fuego es Combustible + oxigeno + calor.

La fórmula para la explosión es Oxigeno + Combustible alto grado de oxidación + calor.

o Segunda Experiencia.-

-El hidrogeno atómico es activo y químicamente reductor. Procedimiento: En dos tubos de ensayo colocar granalla de Zinc y 1ml de ácido sulfúrico diluido, mezclar y luego agregar 1ml de KMnO4 al otro 1ml de K2Cr2O7. Es positivo cuando hay cambio de color en la solución. Hay formación de Mn+2 cuya coloración es rosada y una sal de Cr+3 de color verde. Repetir con hidrógeno molecular para observar la inercia frente a los metales.

Cuando agregamos el cinc y el ácido sulfúrico al permanganato de potasio, el zinc se va al fondo. Luego de revolver la solución el cinc comienza a elevarse, pero al calentar la solución el cinc se eleva.

Se observa un leve cambio de color, pero sólo donde se encuentra al cinc, es un color como pardo.

Semireacción de Oxidación:Zn0 Zn2+ + 2eSemireacción de Reducción:MnO4- + 2H+ Mn2+ + H2OReacción Iónica:5Zn 0 + 2MnO4- + 16H+ 5Zn2+ + 2Mn2+ + 8H2OEcuación completa: 3KMnO4 + 2 Zn + 6 H2SO4 = 3 MnSO4 + 2 ZnO3 + 3KSO4 + 6H2O

Se puede concluir que distintos metales pueden comportarse de una manera similar en reacciones similares. Como en el caso anterior, el Zn se oxida, proveyendo de electrones al manganeso para que este se reduzca, de manera similar a como lo hace el hierro; esto lo podemos concluir ya que los colores resultantes en ambas reacciones son muy parecidos, además, el permanganato debe haber desaparecido, porque desapareció su característico color violeta, lo que nos lleva a la conclusión de que el permanganato se reduce a Mn2+.

Con el bicromato de potasio sucede igual, la reacción seria:

Zn +K2Cr2O7 +H2SO4 ------------> ZnSO4 +Cr2 (SO4)3+ K2SO4 +H2O ecuación completa:3Zn +K2Cr2O7 +7H2SO4 ------------> 3ZnSO4 +Cr2(SO4)3+ K2SO4 +7H2O

CUESTIONARIO

a) Métodos de obtención del hidrógeno a nivel industrial. Se suele obtener a partir del agua, por electrólisis, o recuperándolo del

gas natural. Cuando se obtiene por electrólisis del agua es necesario que ésta contenga sales en disolución con el objeto de aumentar su conductividad eléctrica. En el electrodo negativo, cátodo, se descargan los iones hidronio H3O+ en forma de hidrógeno atómico combinándose inmediatamente entre sí para formar las moléculas H2 que forman burbujas y se desprenden. Simultáneamente, en el electrodo positivo (ánodo) se desprende oxígeno.

b) Propiedades físicas del hidrógeno

Descripción: Ligero, inodoro, incoloro e insípido. Estado a Temperatura (20°C) y Presión (1atm): Gas Densidad a 20 ºC: 0,08987 g/litro Punto de fusión: -259,12 ºC Punto ebullición: -252,87 ºC .

c) Propiedades químicas del hidrógeno Masa atómica media: 1,00794 uma Valencia: +1, -1 El hidrógeno reacciona con muchos no metales. Combina con el

nitrógeno en presencia de un catalizador para formar amoníaco NH3, con el azufre para formar sulfuro de hidrógeno H2S, con el cloro para formar cloruro de hidrógeno HCl, y con el oxígeno para formar agua H2O. Cuando el hidrógeno se mezcla con el aire o el oxígeno y se enciende, la mezcla hace explosión. El hidrógeno también combina con los metales más activos, como sodio, litio y calcio, para formar hidruros (NaH, LiH y CaH2 ). Actúa como un agente reductor sobre óxidos metálicos, tal como óxido de cobre, quitando el oxígeno y dejando el metal en estado libre. El hidrógeno reacciona con compuestos orgánicos no saturados para formar los compuestos saturados correspondientes

d) Aplicaciones del hidrógeno en los diversos campos. Debido a su ligereza se utilizó a principios del siglo XX para llenar los dirigibles

y los globos aerostáticos, pero se produjeron muchos accidentes ya que el hidrógeno es un gas muy inflamable.

Industrialmente se usa para la fabricación del amoníaco, en la síntesis del alcohol metílico, para la hidrogenación de grasas vegetales para producir grasas comestibles, en la industria petroquímica para la elaboración de gasolinas sintéticas.

El hidrógeno se usa también para soldar a alta temperatura. El hidrógeno líquido, junto con el oxígeno, se utiliza para la propulsión de

cohetes espaciales y últimamente se empiezan a considerar sus grandes posibilidades como fuente de energía para el futuro ya que su combustión produce vapor de agua y, por lo tanto, no es contaminante

e) Investigue que es un Ciclo protón-protón. El ciclo del protón-protón es uno de los procesos más importantes que se

llevan a cabo en el interior del sol, nuestro sol, éste proceso anteriormente nombrado es responsable de la enorme producción de la energía que emite el sol. Para que éste pueda suceder son necesarias temperaturas por debajo de los 15millones grados Kelvin, además cuatro átomos de hidrógeno son transformados en uno de helio. La transformación de éstos átomos está ligada de una gran emisión de radiaciones electromagnéticas. a fusión nuclear es un proceso, una reacción en la cual dos núcleos ligeros se unen para formar un núcleo más pesado, esta se basa en la energía que se libera de la unión de éstos. En la fusión intervienen dos isótopos del hidrógeno: el tritio y el deuterio. Se utilizan estos átomos porque para que se unan, fusionen es necesario que tengan la misma fuerza de repulsión y esto se logra con los átomos más ligeros del hidrógeno.

Para que la fusión pueda ser lograda es necesario romper, pasar, vencer la repulsión electrostática entre dos núcleos cargados igualitariamente y para vencer la repulsión electrostática son necesarias temperaturas de millones de grados, con este calor se forma un nuevos estado de la materia el plasma (estado de la materia en el sol), en el que se da un gran desorden de iones y electrones .