EXPERIENCIA N° 5PORCENTAJE DE OXIGENO EN EL PERCLORATO DE SODIO

PRESENTADO POR:

ARIANNA SOFIA BARRIOS ALGARINBRIAN ELIUD DUNCAN MARZOLA

ANGY MILENA LEIRA ORTIZLINA MARÍA MONTOYA ORTEGABEATRIZ ELENA PAVA GÓMEZ

BEATRIZ ISABEL VALEGA SANTANA

PRESENTADO A:

MG. SC. QUÍMICA. JUAN DE DIOS CASSIANI ESCORCIA

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICOINGENIERÍA QUÍMICAQUÍMICA GENERAL I

LABORATORIOBARRANQUILLA

2011

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 03OBJETIVOS 04JUSTIFICACIÓN 05MARCO TEÓRICO 06PROCEDIMIENTO 07OBSERVACIONES Y RESULTADOS 08PREGUNTAS 10CONCLUSIONES 13BIBLIOGRAFÍA 14

INTRODUCCIÓN

Una ley fundamental de la química afirma que en todo compuesto químico que esté formado por dos o más elementos diferentes, éstos se encuentran presentes en dicho compuesto en una cantidad o composición porcentual determinada

En este informe se detalla paso a paso el procedimiento para obtener el porcentaje de un elemento en un compuesto; en este caso particular determinaremos el porcentaje de oxígeno (O) presente en el perclorato de sodio (NaClO4). Para ello es necesario determinar la masa molecular de la muestra, calcular el número de unidades de masa atómica del primer elemento de la fórmula (masa atómica multiplicada por el número de átomos que hay de dicho elemento en la fórmula. Dicho número lo dividimos por la masa molecular (masa de todo el compuesto en unidades de masa atómica) y el resultado se multiplica por cien. El cociente debe ser inferior a la unidad dado que la masa de cada elemento en la fórmula debe ser inferior al total (hay otros elementos). Al multiplicar un cociente inferior a la unidad por cien el resultado será inferior a cien. Si es necesario se suele redondear el porcentaje a un decimal.Repetimos el proceso con cada uno de los otros elementos.

OBJETIVOS

Se busca ilustrar una reacción de descomposición térmica de un compuesto y, con base en el estudio experimental de los pesos de reactivos y productos, determinar la composición porcentual de un elemento (el oxígeno) en el compuesto (NaClO4).

JUSTIFICACIÓN

La fórmula de un compuesto indica el número de átomos de cada elemento presente en una unidad del compuesto. A partir de la fórmula del compuesto es posible calcular el porcentaje que cada elemento proporciona a la masa total del compuesto, así poder determinar la pureza del mismo.

Uno de los problemas cotidianos con los que se enfrentan los químicos es de-terminar la clase y cantidad de elementos químicos que forman parte de una muestra analizada y en qué cantidad lo hacen. Los resultados del análisis quí-mico se reportan como porcentajes de cada elemento presente en la muestra.

El cálculo de la composición porcentual a partir de la fórmula molecular es sen-cillo. Basta calcular la masa molar y dividir entre ella la masa de cada elemento presente en la fórmula.

Es necesario que los estudiantes lleven a cabo este tipo de procedimientos pues es de vital importancia en los procesos de producción determinar el por-centaje de cada uno de los elementos que forman parte de una muestra.

MARCO TEORICO

En este experimento encontraremos el porcentaje del elemento O2 en el compuesto NaClO4 por su descomposición térmica. Hay muchas sustancias que deben ser calentadas para su descomposición liberando generalmente una sustancia gaseosa y produciendo simultáneamente un residuo sólido de otra sustancia. Por ejemplo, al calentar muchas sales hidratadas se libera agua como gas, quedando residuo de sal sólida anhidra. La diferencia entre el peso de la sal antes y después de calentarla, corresponde al agua de hidratación. Los carbonatos de varios metales se descomponen al calentarlos, liberando gas carbónico y quedando el óxido del metal, como residuo sólido.La diferencia en el peso, antes y después del calentamiento corresponde al gas carbónico liberado. En esta práctica el NaClO4 se descompone en presencia del catalizador MnO2, en Oxígeno gaseoso y en NaCl sólido, por acción del calor.Si no se utilizara un catalizador, para facilitar la reacción de descomposición, habría que calentar a temperaturas mucho más altas para que la reacción se llevara a cabo. Se ha comprobado experimentalmente que al bióxido de manganeso no le ocurre nada en absoluto durante el calentamiento y que se le recupera, igual en cantidad y calidad, después de la reacción. La pérdida de peso luego del calentamiento corresponde al oxígeno liberado. Al saber cuánto oxígeno hay en un determinado peso de NaClO4 se puede calcular el % en peso del elemento en el compuesto NaClO4.

MATERIALES Y REACTIVOS. 1 tubo de ensayo de 2.5 cm de diámetro NaClO4 puro y seco. 1 espátula MnO2

1 balanza digital o de platillo 1 pinza y su nuez 1 soporte 1 mechero 1 astilla pequeña de madera. Cerillas. Gradilla

PROCEDIMIENTO.

Pesar un tubo de ensayo con una precisión de más o menos 0.01 g. Agregue al tubo unos 2 g de NaClO4 y vuelva a pesar el tubo. Registre estos pesos en la hoja de datos. Agregue al tubo de 0.6 a 0.7 g de MnO2 y vuelva a pesar el conjunto. Anote el resultado. Mezcle bien el contenido del tubo y con la pinza sujete el tubo en posición

inclinada. Caliente la parte inferior del tubo con llama pequeña. El clorato se funde y

parece ebullir al escaparse las burbujas de oxígeno. Este se puede detectar acercando a la boca del tubo una astilla en combustión parcial.

Cuando haya disminuido el desprendimiento de oxígeno, caliente el tubo con una llama más elevada. El calor se debe aumentar lentamente ya que se podría perder algo de clorato como humo.

Apague el mechero y deje enfriar el conjunto. Pese el conjunto ya frío y anote el peso en la hoja de datos. Agregue agua al residuo para su disolución.

OBSERVACIONES Y RESULTADOS

Se toma un tubo de ensayo limpio y seco, se coloca sobre la balanza para determinar su peso; El peso del tubo de ensayo se le denomino M1 que fue:

M1= 27,4g

Se toma NaClO4 (perclorato de sodio) con la espátula, se coloca en un papel para pesar en la balanza granataria; Al peso de NaClO4 se le denomino M2 y fue:

M2=2g

Se agrega al tubo de ensayo 2g de NaClO4. La suma algebraica de la M1+M2Da como resultado:

M3=M1+M2M3= 27,4g + 2g

M3= 29,4g

Se toman con la espátula 0,7g de MnO2 y se le agrega al NaClO4 que está depositado en el tubo de ensayo. La suma algebraica de los pesos a como resultado:

M3 + 0,7g= 29,4 + 0,7g= 30,1g

Se mezcla muy bien el contenido del tubo, se sujeta de manera inclinada con la pinza para tubo y seguidamente se coloca a calentar directamente sobre la llama del mechero la parte inferior del tubo de ensayo.

Al colocar el tubo de ensayo sobre la llama baja del mechero, el perclorato parece ebullir al escaparse las burbujas de oxigeno. Se quiere detectar las burbujas de oxigeno que se están liberando y por esta razón tomamos una astilla de madera en combustión parcial, se colocó en la boca del tubo de ensayo y se observo que la astilla aumenta su pequeña llama y ocurre un proceso de combustión.

NaClO4 NaCl + 2O2

Se dejó enfriar el conjunto y se volvió a pesar en la balanza granataria; el peso fue de 28,5g.Se agrego agua al residuo para la disolución y se logro observar que el catalizador no se disolvió.

PREGUNTAS

De acuerdo a sus datos determine, explicando sus cálculos, el porcentaje en peso del oxígeno en el compuesto.

Escriba una ecuación química que describa la naturaleza de la reacción de descomposición del NaClO4.

Calcule el porcentaje teórico de O2 en el compuesto y compárelo con el porcentaje experimental. Explique la diferencia.

NaClO4

Na = 23gCl = 35,5gO4 = 16g x 4 = 64g

Peso molecular de NaClO4 = 122,5g

NaClO4 NaCl + O2

Na = 23gCl = 35,5gPeso molecular de NaCl = 58,5g

Si 122,5g NaClO4 → 58,5g NaCl

2g NaClO4 → X

X = 58,5g NaCl x 2g NaClO4 = 0,955g NaCl

122,5 g NaClO4

Oxigeno liberado = 2g NaClO4 – 0,955g NaCl = 1,044g de Oxigeno

Si 2g NaClO4 → 100%

1,0448g de Oxigeno → X

X=100% (1.0448 gdeO)2g de NaClO 4

=52.24%

*Porcentaje teórico

Después de calentar el perclorato de potasio (NaClO4) y de suceder una

reacción de descomposición se pesó éste.

Peso total después de calentar = 28,5gA este peso le restamos el peso del tubo de ensayo para saber el peso neto de la sal (NaCl) = 28,5g – 27,4g = 1,1g

Para saber el oxigeno liberado restamos a los 2g de NaClO4, 1,1g de NaCl.

Oxigeno liberado = 2g NaClO4 – 1,1g NaCl = 0,9g de Oxigeno liberado

Porcentaje de Oxigeno = 0,9g Oxigeno liberado x 100% = 45%2g de NaClO4

Al comparar este porcentaje experimental con respecto al teórico se observó que este es menor, esto se debe a que quizá el NaClO4 no es 100% puro, o la

reacción no se dio con un rendimiento del 100%; o quizás hubo algún margen de error realizando el proceso, ya sea al pesar las sustancias, o el tiempo que se dejo calentando, etc.

Se tiene el carbonato de un metal puro y seco. Al tomar una muestra de 2.15 g del carbonato y someterlo a un calentamiento fuerte, se obtuvo un residuo cuyo peso fue de 1.03 g. El carbonato del metal puede ser uno de los siguientes.

MgCO3

Mg = 24,312gC = 12gO3 = 16g x 3 = 48g

Masa molecular de MgCO3 = 84,312g

MgCO3 MgO + CO2

Mg = 24,312gO = 16gPeso molecular de MgO = 40,312g

Si 84,312g MgCO3 → 40,312g MgO

2,15g MgCO3 → X

X = 40,312g MgO x 2,15g MgCO 3 = 1,3g

84,312g MgCO3

Se requiere analizar una muestra de KClO3 para determinar su pureza. Se sabe que el KClO3 de la muestra está contaminada con cloruro de potasio y otras sales no volátiles. Se tomó 2.45 g de la muestra y después de un fuerte calentamiento el peso se redujo a 1,63 g. Calcule el porcentaje en peso de clorato de potasio puro en la muestra.

Se resta 2,45g de la muestra menos 1,63g de sales no volátiles o impurezas para saber la cantidad de KClO3 que reaccionó.

KClO3 puro = 2,45g – 1,63g = 0,82g

Porcentaje de Cloruro de potasio puro en la muestra

%KClO3 = 0,82g KCl x 100% = 33,46% de pureza2,45gKCl

CONCLUSIÓN

Después de haber culminado la experiencia aprendimos a identificar una reacción de descomposición ya que en este tipo de reacción, una sustancia se descompone o se rompe, produciendo dos o más sustancias distintas. A este tipo de reacciones se le puede considerar como el inverso de las reacciones de combinación. El material inicial debe ser un compuesto y los productos pueden ser elementos o compuestos. Generalmente se necesita calor para que ocurra la reacción. Como por ejemplo, la reacción que tuvimos en la experiencia que fue la de un perclorato de sodio:

NaClO4 NaCl + 2O2

Cuando se calientan los cloratos, se descomponen dando cloruros más oxígeno.También aprendimos a hallar el porcentaje y peso de cada elemento en el compuesto en la reacción.

Analizamos también la descomposición de los carbonatos que se descomponen al calentarlos dando óxidos y CO2. Por ejemplo carbonato cálcico (piedra caliza) cuando se calienta forma óxido de calcio (cal viva) y CO2

de acuerdo a la siguiente ecuación:

CaCO3 CaO + CO2

BIBLIOGRAFÍA

Keenan-Kleinfelter-Wood. Química General Universitaria. CECSA. México. 1987. pags: 39, 40, 41 y 42.Raymond Chang, Química, México: Mc Graw hill, Novena Edición, 2009. pags: 15, 16 y 17.Textos científicos de química, reacciones de descomposición o análisis, (vía Internet)http://medicina.usac.edu.gt/quimica/reacciones/Reacciones_de_descomposici_n.htmTextos científicos de química, transformación química, (vía Internet), http://hnncbiol.blogspot.com/2008/01/transformaciones-fsicas-y-qumicas-de-la.htmlTextos científicos de química, Descomposición química, (vía Internet), http://es.wikipedia.org/wiki/Descomposición_químicaTextos científicos de química, Reacciones químicas, (Vía Internet), http://es.wikipedia.org/wiki/Reacción_químicaTextos científicos de química, experimentos de laboratorio, (vía Internet), http://www.monografias.com/trabajos34/practica-laboratorio/practica-laboratorio.shtmlTextos científicos de química, reacciones químicas, (vía Internet), http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INORGANICA/reacciones_quimicas.htmTabla periódica de los elementos actualizada.