LEY DE CONSERVACIN DE LA MATERIA

A.F. Maldonado Acendra y B.D. Campo-ZigaEsts. Ingeniera Industrial. Facultad de Ingenieras. Universidad del Atlntico. Barranquilla (Colombia).

andresmaldonado_1997@hotmail.com;byron.campo@gmail.com

Resumen

Este artculo presenta la metodologa y los resultados experimentales de una prctica de laboratoriocentrada en la ley de conservacin de la materia. Presenta un mtodo experimental en el que, usandodos sistemas cerrados, se verifica el cumplimiento de dicha ley. En el primer sistema se hace reaccionaralka-seltzer y agua potable, mientras que en el segundo se hace reaccionar sulfato de sodio y clorurode bario. El artculo tambin presenta los resultados experimentales y su respectiva discusin. Porltimo presenta las conclusiones generales de la experiencia.

Palabras clave: Agua potable, alka-seltzer, cloruro de bario, ley de conservacin de la materia, sistemacerrado, sulfato de sodio.

AbstractThis paper presents the methodology and results of an experimental lab focused on the law of

conservation of matter. Presents an experimental method in which, using two closed systems, this lawis verified. In the first system is reacted Alka-Seltzer and water, while the second is reacted sodiumsulfate and barium chloride. The article also presents the experimental results and their respectivediscussions. Finally presents the general conclusions from the experience.

Key words: Alka-seltzer, barium chloride, closed system, law of conservation of mass, potable water,sodium sulfate.

INTRODUCCIN

La ley de la conservacin de la materia o leyde Lomonsov-Lavoisier, es una de las leyes fun-damentales de la naturaleza. Ella marc un antesy un despus en la historia de las ciencias natu-rales, ya que con su publicacin, se dio el adveni-miento de la qumica moderna. Historicamente, es-ta ley se le ha atribuido a Antoine Lavoisier (1745),sin embargo, previamente, investigadores como Jo-

seph Black (1728 - 1799), Henry Cavendish (1731- 1810), M. V. Lomonsov (1711-1765) y Jean Rey(1583 - 1645) ya haban asumudo la existencia deesta ley en sus trabajos. [1]

Esta ley se ha enunciado de distintas maneras.Por ejemplo: En una reaccin qumica ordinaria lamasa permanece constante, es decir, la masa con-sumida de los reactivos es igual a la masa obtenidade los productos, an as, tal vez el enunciado msdifundido y popular sea la materia ni se crea ni se

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destruye, solo se transforma. [2]El objetivo de este artculo es presentar la me-

todologa, los resultados y las conclusiones de unaexperiencia en laboratorio en la que se pretendievidenciar la veracidad de la ley de la conservacinde la materia. En la primera parte, se presentan losdos sistemas cerrados dispuestos para ello: se pre-sentan los materiales y los reactivos utilizados, ascomo la metodologa experimental empleada. Enla segunda parte se presentan los resultados obte-nidos. En la tercera parte, se hace una discusinsobre estos resultados y por ltimo se presentan lasconclusiones.

1. EXPERIMENTACINA continuacin se describen los materiales y las

metodologas experimentales realizadas en labora-torio:

1.1. Materiales.2 Matraz erlenmeyer de 50mL. Escala:30mL y 50mL.

2 Tubos de ensayo.

1 Globo de fiesta.

1 Banda elstica de oficina.

1 Tapn de hule para matraz.

1 Balanza digital de 1020 g. Precisin:0.01 g. Capacidad de autocalibracin.2 Pipetas manuales graduadas de 10mL.

2 Balones volumtricos de 250mL.

1 Mortero con pistillo.

30mL de agua potable.

250mL de solucin de BaCl2 0, 5M .

250mL de solucin de Na2SO4 1M .

1 Tableta de Alka-Seltzer.

1 Esptula.

1.2. Metodologa de experimentacin:1.2.1. Sistema cerrado BaCl2 + Na2SO4.

1. Con ayuda de una pipeta, se tom la tomuna muestra de solucin de sulfato de sodio1M de 30mL en el matraz erlenmeyer.

2. Con ayuda de una pipeta, se llen tres cuartaspartes del tubo de ensayo con una solucin decloruro de bario 1, 5M .

3. Se ubic el tubo de ensayo con la muestrade clururo de bario en el matraz erlenmeyer,de tal manera que la boca del tubo quedarahacia arriba.

4. Se tap hermticamente el matraz erlenme-yer con el tapn de hule.

5. Se llev este sistema a la balanza digital y seregistr su masa. Ver figura 1.

Figura 1: Sistema cerrado BaCl2 + Na2SO4. Aquantes de contacto del contenido del tubo de ensayoy el matraz erlenmeyer. FUENTE: Autores.

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1. Se agit el sistema hasta que todo el conte-nido del tubo de ensayo entrara en contactocon el contenido del matraz erlenmeyer.

2. Se llev nuevamente el sistema sellado a labalanza digital y se registr su masa.

1.2.2. Sistema cerrado Agua potable + Alka-Seltzer.

1. En un mortero se pulveriz una tableta deAlke-Seltzer.

2. En la balanza digital, se midi la masa al tubode ensayo vaco.

3. Luego se llen, con la ayuda de la esptula, eltubo de ensayo hasta alcanzar una masa dealka-selzer pulverizado entre 1, 5 g y 2 g. Seestim la masa de la muestra de alka-seltzerpulverizado con la siguiente expresin:

mas = mas+v +mv (1)donde mas es la masa de la muestra de alka-seltzer, mas+v es la masa del tubo de ensayoconteniendo la muestra de alka-seltzer y mves la masa del tubo de ensayo vaci. Ver fi-gura 2.

Figura 2: Tubo de ensayo conteniendo muestra dealka-seltzer pulverizado. Fuente: Autores.

1. Se tomo una muestra de 30mL de agua po-table en el matraz erlenmeyer.

2. Se hubic el tubo de ensayo con la muestrade alka-seltzer al interior matraz erlenmeyercon la muestra de agua potable, de tal ma-nera que la boca del tubo de ensayo quedarahacia arriba.

3. Se ajust dispuso el globo de fiesta en la bocadel matraz erlenmeye y se asegur con ayudade la banda elstica de oficina.

4. Una vez cerrado el sistema se llev a la ba-lanza digital y se le midi la masa. Ver figura3.

Figura 3: Sistema cerrado Alka-Seltzer + Agua po-table. Aqu antes de contacto del contenido del tu-bo de ensayo y el matraz erlenmeyer. FUENTE:Autores.

1. Se agit el sistema hasta lograr que la tota-lidad de la muestra de alka-seltzer contenidaen el tubo de ensayo, entrara en contacto con

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la muestra de agua potable contenida en elmatraz erlenmeyer.

2. Se llev nuevamente el sistema cerrado a labalanza digital y se le midi su masa.

2. RESULTADOS

2.1. Sistema cerrado BaCl2 + Na2SO4.

En la figura 4 se puede observar el estado delsistema tras la agitacin.

Figura 4: Sistema cerrado BaCl2 + Na2SO4. Aqudespus de contacto del contenido del tubo de en-sayo y el matraz erlenmeyer. FUENTE: Autores.

2.2. Sistema cerrado Alka-Seltzer +Agua potable.

En la tabla 1 se muestran los datos de la es-timacin de la masa de la muestra de alka-seltzerpulverizado (ecuacin 1).

Tabla 1: Estimacin de la masa de la muestra dealka-seltzer pulverizado. FUENTE: Autores.

mv [g] mas+v [g] mas [g]3,34 5,23 1,89

En la figura 5 se puede observar el estado delsistema tras la agitacin.

Figura 5: Sistema cerrado Alka-Seltzer + Agua por-table. Aqu despus del contacto del contenido deltubo de ensayo y el matraz erlenmeyer. FUENTE:Autores.

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3. DISCUSIN3.1. Sistema cerrado BaCl2 + Na2SO4.

La reaccin observada responde a la siguienteecuacin qumica:

BaCl2(ac) +Na2SO4(ac) BaSO4()

+ 2NaCl(ac)

La sustancia blanca que se observa, una vez hareaccionado el cloruro de bario (BaCl2) y el metasulfato de sodio (Na2SO4), es el precipitado delmeta sulfato de bario (BaSO4). La otra sustanciaque se da como producto de la reaccin es el clorurode sodio (NaCl). Sin embargo, ste se encuentradisuelto en el agua.

Vemos en la figura 1 que la masa del sistema,antes de la agitacin, era de 83, 02 g, mientras queen la figura 4 se observa una masa del sistema, de-pus de la agitacin, de 83, 02 g. Aqu, an cuandose dio una reaccin, la masa total del sistema per-maneci constante.

3.2. Sistema cerrado Alka-Seltzer +Agua potable.

La reaccin observada responde a la siguienteecuacin qumica:

C6H8O7(s) + 3NaHCO3(s) 3H2O(l)

+ 3CO2(g) +Na3C6H5O7(ac)

El globo se infla con el dixido de carbono(CO2) en estado gaseoso, que se genera en la reac-cin. Precisamente, es la produccin de este gas, laque genera la turbulencia que se observa cuando lassustancias entran en contacto.

Las tres moles de agua (H2O) se mezclan conla ya existente agua potable.

El citrato trisdico (Na3C6H5O7: Trisodio 2-hidroxi-propano-1,2,3-tricarboxilato), que tambines producto de esta reaccin, es el encargado de

producir los efectos farmacolgicos para el casodel Alka-Seltzer. Sin embargo, tambin tiene otrosusos, como saborizante, preservante, compuestoaromtico y/o regulador de la acidez en la industriaalimentaria.

Es necesario resaltar, que el cido c-trico (C6H8O7: cido 2-hidroxi- 1,2,3-propanotricarboxlico) y el meta carbonato cidode sodio (NaHCO3), solo entran en contacto (ypor lo tanto pueden reaccionar), una vez es disueltala tableta en el agua (potable). stas sustancias sonempaquetadas de tal forma que no exista contactohasta tanto la tableta no sea disuelta.

La masa del sistema cerrado, antes de la agi-tacin, se registr, como lo muestra la figura 3, en75, 22 g. Posterior a la agitacin, como lo muestrala figura 5, la masa del sistema fue de 74, 92 g. Seobserva un desfase en las medidas de 0, 4%. Aun-que este nivel de error es posible despreciarlo, lasposibles causas puedieron ser: rfagas de viento enel laboratorio, una espera muy corta para tomar lamedida sin dar el tiempo necesario para que el dis-positivo estableciera la medida, o bien, alguna fugade dixido de carbono del sistema.

4. CONCLUSIONES

Se puedieron observar, utilizando dos sistemascerrados, cada uno con reactivos diferentes que pro-ducan sustancias disferentes, que la masa de lassustancias que se someten a un cambio qumicoes igual antes o despus de dicho cambio. En lareaccin que se di en el sistema cerrado BaCl2+ Na2SO4, la masa medida antes y despus fuela misma. Es decir, no hubo variacin alguna en lamasa, antes o despus de que se presentara la reac-cin. En la reaccin que se di en el sistema cerradoAlka-Seltzer + Agua potable, se present una des-preciable variacin entre la masa del sistema antesy depus de la reaccin, de 0, 4%. Estos dos casospermitieron la verificacin de la ley de conservacinde la masa ya que practicamente no se presentaronvariaciones en las masas.

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REFERENCIAS

[1] R. Whitaker, An historical note on the conser-vation of mass, Jour. of Chem. Education, vol.52, no. 10, 1975.

[2] R.H. Petrucci, F.G. Herring, J.D. Madura yC. Bissonnette, Los primeros descubrimientosqumicos y la teora atmica en Qumica gene-ral: principios y aplicaciones, 10ma ed., Madrid,Espaa, Pearson Educacin S.A., 2011, pp 35-38.

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EXPERIMENTACINMateriales.Metodologa de experimentacin:Sistema cerrado BaCl2 + Na2SO4.Sistema cerrado Agua potable + Alka-Seltzer.

RESULTADOSSistema cerrado BaCl2 + Na2SO4.Sistema cerrado Alka-Seltzer + Agua potable.

DISCUSINSistema cerrado BaCl2 + Na2SO4.Sistema cerrado Alka-Seltzer + Agua potable.

CONCLUSIONES