tercer laboratorio de quimica terminado

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICASPRACTICA Nº 3

1. RESUMEN:

En esta práctica se trabajarán siete experimentos, con el eso del mechero y reactivos químicos como el HCl, Acido acetico, carbonato de calcio, etc. Ya que estos al mezclarse o al estar expuesto al calor, ayudará a identificar de manera inmediata algunos cambios que se presenta en la materia, ya sea la variación de la estructura del compuesto o no, a lo cual se le denomina cambios químicos o físicos, respectivamente.

2. COMPETENCIAS:

Diferenciar las propiedades físicas de las propiedades químicas. Observar las transformaciones que ocurran durante los experimentos. Identificar estas transformaciones realizadas en el experimento como

cambios físicos o químicos. Identificar los tipos de reacciones y escribir las ecuaciones químicas que

representan los cambios químicos observados.

3. MARCO TEÓRICO:

PROPIEDADES FÍSICAS

Son aquellas propiedades que se pueden determinar por percepción sensorial o usando un instrumento especifico de medida sin alterar la composición interna o molecular de la materia. Estas se manifiestan básicamente en los fenómenos o cambios físicos. Ejemplos: densidad, estado físico (solido, liquido, gaseoso), propiedades organolépticas (color, olor, sabor), temperatura de ebullición, punto de fusión, solubilidad, dureza, conductividad eléctrica, conductividad calorífica, calor latente de fusión, etc. A su vez las propiedades físicas pueden ser extensivas o intensivas.

Propiedades Extensivas:Estas propiedades dependen de la cantidad de materia. Por ejemplo: inercia, peso, área, volumen, presión de gas, calor ganado y perdido, etc.

Propiedades Intensivas:El valor medido de estas propiedades no depende de la cantidad de materia. Por ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, color, olor, sabor, calor latente de fusión, reactividad, energía de ionización, electronegatividad, molécula gramo, átomo gramo, etc.

“Laboratorio de química biológica” 1


PROPIEDADES QUÍMICAS

Son aquellas propiedades que se manifiestan al alterar la estructura interna o molecular de la materia (fenómeno químico), cuando interactúan con otras sustancias.Ejemplos: El Fe se oxida a temperatura ambiental y el Oro no se oxida; el CH4 es combustible y el CCl4 no es combustible; el Sodio reacciona violentamente con el agua fría para formar Hidróxido de Sodio y el Calcio reacciona muy lentamente con el agua para formar Hidróxido de Calcio; el alcohol es inflamable y el H2O no lo es; el ácido sulfúrico quema la piel, etc.

FENÓMENOS

Son los cambios en la naturaleza de una sustancia como consecuencia de diferentes acciones físicas o químicas. En la naturaleza ocurren cambios constantemente, algunos de ellos son percibidos a simple vista y ocurren en la vida diaria como la putrefacción de los alimentos; otros no se perciben con facilidad, debido a que son lentos y de difícil apreciación como la dilatación de los metales.

Fenómenos físicos:Son transformaciones transitorias, donde las mismas sustancias se encuentran antes y después del fenómeno, es decir, no hay alteración en su estructura molecular. Es fácilmente reversible mediante otro fenómeno físico.

Fenómenos químicos:Son transformaciones permanentes, donde una o varias sustancias desaparecen, y una o varias sustancias nuevas se forman, es decir hay alteraciones en su estructura interna o molecular. No es reversible mediante procesos físicos.

4. RELACIÓN DE MATERIALES Y REACTIVOS:

MATERIALES:

Trípode



Malla metálica c/cerámica

Mechero

Pinza de madera

Tubos de ensayo



Vaso de precipitado

Luna de Reloj

Gotero

Piseta



Gradilla

REACTIVOS:

Iodo metálico

Zinc metálico

Ácido Clorhídrico (HCl) diluido 28%



Mármol (30% de CaCO3)

Carbonato de Calcio (CaCO3)

Cera en trozos

Cinta de magnesio



Acetona (propanona) CH3(CO)CH3

Vinagre (Ácido acético al 5%)

Fenolftaleína al 0,1%

cal



5. DISEÑO EXPERIMENTAL:

5.1. IDENTIFICACIÓN DE CAMBIOS FÍSICOS:

5.1.1. EXPERIMENTO N° 1: SUBLIMACIÓN DE YODO METÁLICO:

PROCEDIMIENTO:

- Se depositó en un vaso de precipitado bolitas de 0,1 g yodo metálico.

- Se añadió una pequeña cantidad de cal.

- Se cubrió el vaso de precipitado con una luna de reloj, a la cual se le agrega agua hasta que se llene.



- Se calentó con un mechero hasta que la muestra desprenda un color fucsia y apagar rápidamente.

- Se esperó que el yodo termine de sublimarse y anotar los resultados.

RESULTADOS:

- Al momento de calentar se observó el desprendimiento de vapor de color fucsia, el cual se mantuvo por unos segundos.

- Al terminar el experimento, se observó partículas de yodo metálico en forma de estalactitas en la parte inferior de la luna de reloj, en la cal y en las paredes del recipiente.

- No se observó cambios en el agua.

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS:

- La cal retarda la sublimación del yodo metálico, absorbiendo la energía para que el proceso sea más lento.

- La presencia de color violeta nos indica el cambio de fase de estado sólido a estado gaseoso (sublimación) del yodo metálico.

-El yodo se sublima con un ligero aumento de la temperatura o a temperatura ambiente, debido a las moléculas de yodo están ligadas por fuerzas débiles de Van der Waals. Las distancias de los enlaces moleculares de yodo (I-I) son grandes, lo que hace que las fuerzas sean mucho más débiles y la temperatura a la que sublima sea realmente baja.

- La formación de los cristales color negro violeta, se debe a que la luna de reloj presenta una temperatura baja por la presencia de agua, ésta actúa


SÓLIDO GASSUBLIMACIÓN

SUBLIMACIÓN INVERSA

Bolitas de yodo

Partículas de yodo color negro violeta

Color violeta


como refrigerante, así al contacto con la luna de reloj, el yodo cambió de estado, pasando de nuevo a ser sólido (sublimación inversa).

- Estos cambios de fase nos demuestra que han ocurrido fenómenos físicos:

5.1.2. EXPERIMENTO N° 2: FUSIÓN DE LA CERA:

PROCEDIMIENTO:

- Se depositó en un tubo de ensayo un pequeño trozo de cera.

- Usando una pinza de madera, se sometió al calentamiento.



- Se dejó enfriar balanceando el tubo de ensayo de un lado al otro.

RESULTADOS:

- Al momento de calentar, se observó que la muestra se tornó líquida y cambió de blanco a transparente.

- Al dejar enfriar, regresó a su estado original adoptando la forma del recipiente (tubo de ensayo).


- La parafina sólida es una mezcla de hidrocarburos de fórmula CnH2n+2 con “n” entre 20 y 40. Se encuentran por lo general como un sólido ceroso, blanco, inodoro, carente de sabor.

- Debido a su composición H-C y su peso molecular al someterlo a una fuente de calor típico entre 47° C y 65° C presencia un fenómeno de fusión, sin alterar sus propiedades químicas, esto sucede debido a que se desorganizan los enlaces intermoleculares (hidrogeno y fuerzas de Vander Walls), por acción del calor, pero no los enlaces covalentes, por lo que no se presenta un cambio químico.

- Finalmente al quitar la fuente de calor, los enlaces intermoleculares se organizan y vuelve a su estado inicial.


fusión solidificación


SÓLIDO LÍQUIDO SÓLIDO

5.1.3. EXPERIMENTO N°3: VOLATILIZACIÓN DE LA ACETONA (PROPANONA):

PROCEDIMIENTO:- Se depositó 2 a 3 gotas de acetona en una luna de reloj.

- Se esparció la acetona en toda la superficie de la luna de reloj.

- Se dejó de mover cuando no se observó la sustancia.



RESULTADOS:

- Al momento de agitar durante 1 a 2 minutos, no se apreció el contenido de la muestra en la luna de reloj, sólo una pequeña mancha.


- La acetona sufre un cambio físico, de estado líquido a estado gaseoso (volatilización).

- La energía proporcionada por el agitamiento de la luna de reloj, aceleró el proceso de volatilización de la acetona.

- La acetona se evapora fácilmente porque presenta fuerzas intermoleculares débiles como dipolo-dipolo, esto implica una alta presión de vapor, de ésta forma no hay interacciones lo suficientemente fuertes, como para que se mantenga líquido fuera de un recipiente cerrado y entonces se volatiliza.

5.2. INDENTIFICACIÓN DE CAMBIOS QUÍMICOS: 5.2.1. EXPERIMENTO N°4: FORMACIÓN DEL CLORURO DE ZINC (ZnCl2):

PROCEDIMIENTO:

- Se agregó 2 ml de ácido clorhídrico diluido a un tubo de ensayo.

- Se añadió una granalla de zinc metálico.



RESULTADOS:

- Al añadir el zinc se observó una reacción con formación de burbujas alrededor de la granalla de zinc y el desprendimiento de gas.

- Segundos después, se observó la formación de precipitado de color oscuro. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS: - Estos fenómenos observados nos indican que se ha dado un cambio

químico.

2HCL + Zn ZnCl2 + H2

Ácido Clorhídrico

Zinc Cloruro de Zinc

Hidrogeno

- El Zn, un metal, al estar en contacto con el HCl reacciona inmediatamente produciendo la formación de la sal ZnCl2 y la liberación de H2 al medio ambiente.

- La formación del ZnCl2 se debe a que el Zn desplaza al H2 ya que este es un gas muy ligero y a que el Zn tiene una mayor reactividad.

- El calentamiento del tubo de ensayo se da porque el Zn al entrar en contacto con el HCl libera una gran cantidad de calor esta sería una reacción exotérmica.

5.2.2. EXPERIMENTO N°5: FORMACIÓN DE ACETATO DE CALCIO Ca(CH3COO)2:

PROCEDIMIENTO:

- Se añadió un trozo de mármol (30% de CaCO3) a un tubo de ensayo.

- Se agregó unas 10 a 15 gotas de vinagre (ácido acético al 5%)



RESULTADOS:

- Al añadir el vinagre al mármol, se notó el desprendimiento de burbujas y gas de manera progresiva.

- Se observó la formación de precipitado de color blanquecino.


- El precipitado observado es el acetato de calcio. Esto nos indica que se ha dado un cambio químico.

- La formación de acetato de calcio se debe a que el Ca desplaza al H del acetato por su mayor reactividad, originando la formación de agua y desprendimiento de CO2.

- El

ácido acético se caracteriza por ser un ácido débil esto hace que la reacción sea lenta.

5.2.3. EXPERIMENTO N°6: FORMACIÓN DEL HIDRÓXIDO DE MAGNESIO:

PROCEDIMIENTO:

- Con una pinza se tomó un pedazo de cinta de magnesio metálico y se sometió a calentamiento.

- Se trituró las cenizas de la cinta de magnesio calentado en una luna de reloj.


CH3COOH(ac) + CaCO3(s) Ca(CH3COO)2(s) + H2O(l) + CO2(g)

Ácido acético (Vinagre)

Carbonato de Calcio (mármol)

Acetato de Calcio (precipitado)

Agua Dióxido de carbono


- Se introdujo las partículas en un tubo de ensayo.

- Se agregó agua por medio de una piseta.

- Se añadió 2 gotas de fenolftaleína al 0,1%.

RESULTADOS:



- Al calentar el magnesio metálico se observó una luz de gran intensidad (debido a que es una reacción altamente exotérmica) y se formó cenizas de color blanco.

- Al agregar agua a las cenizas, la nueva sustancia se tornó de color blanquecino.

- Al agregar la fenolftaleína al tubo de ensayo, se observó que la muestra cambió a color rojo grosella. (Debido a que la fenolftaleína al contacto con una base pierde H+ formándose un anión dándole esa coloración)


- El magnesio metálico se oxida con el aire a temperatura ambiente, pero en este caso se empleó calor para acelerar el proceso de oxidación del magnesio metálico, formando Óxido de Magnesio (cenizas).

2Mg + O2 2MgOMagnesio Oxigeno Oxido de Magnesio

- Al añadir agua al tubo de ensayo con partículas de magnesio metálico se forma hidróxido de magnesio.

MgO + H2O Mg (OH)2Oxido de Magnesio

Agua Hidróxido de Magnesio

- La fenolftaleína es un indicador de pH que en presencia de bases toma un color rojo grosella. En este caso, la base es el hidróxido de magnesio.

- La fenolftaleína permitió detectar que se produjo un cambio químico de magnesio metálico a hidróxido de magnesio.

- La formación de nuevas sustancias: MgO y Mg(OH)2, indica que se han producido cambios químicos.

5.2.4. EXPERIMENTO N°7: FORMACIÓN DE CLORURO DE CALCIO (CaCl2):

PROCEDIMIENTO:

- Se colocó un gramo de carbonato de calcio (CaCO3) sobre una luna de reloj.



- Se agregó 2 gotas de ácido clorhídrico al 28%.

- Se esparció en casi toda la superficie.

RESULTADO:

- Al agregar el ácido clorhídrico al carbonato de calcio, se observó el desprendimiento de gas de manera violenta.

- Al finalizar, el producto tenía una consistencia pastosa y era de color blanco.


- El ácido clorhídrico (HCl) se caracteriza por ser un ácido fuerte, esto hace que la reacción sea acelerada.

- Al realizar estos pasos se forma la siguiente reacción

CaCO3(s) + 2HCl(ac) CaCl2(ac) + H2O(l) + CO2 (g)Carbonato de Ácido Cloruro de Agua Dióxido de



Calcio Clorhídrico Calcio Carbono

- Como se puede apreciar en la reacción anterior, el CaCO3 , en contacto con el agua presente en la disolución de HCl y agua, se ioniza formando Ca +2 , CO3

– que en contacto con los iones H+ y cl2- se reorganizan formando

nuevos compuesto, por ejemplo el CaCl2, debido a que el Ca desplaza al H del ácido.

- En esta reacción se forma Cloruro de Calcio y agua, formando una consistencia pastosa.

- El gas observado indica el desprendimiento de CO2.

6. CONCLUSIONES:

- En los experimentos del yodo y de la acetona vemos que el yodo se sublima directamente y que la acetona se volatiliza con rapidez, esto se debe a que ambos poseen enlaces muy débiles. La cera sufrió cambios de fusión y de solidificación. En estos tres experimentos vemos cambios de fase.

- Todo cambio de fase es un fenómeno físico.- En la mayoría de reacciones de metales con ácidos, el metal desplaza gas

hidrogeno del ácido.- La fenolftaleína no solo sirve para identificar bases ya que en este caso nos

permitió ver el cambio químico al hacerlo cambiar de color.- En el experimento del CaCO3 con el HCl mientras más aumenta la superficie de

contacto habrá más liberación de CO2.

7. OPINION PERSONAL:

- Se debe tener precauciones con los reactivos ya que estos podrían causar algún daño si se hacen los procedimientos sin tomar las medidas necesarias.

- Por otro lado se logró obtener las reacciones pedidas y lograr satisfactoriamente con las reacciones requeridas en el laboratorio.

- Se aprendió a diferenciar con las reacciones los tipos de cambios ya sean físicos o químicos, las causas por las que se dan las reacciones y los resultados que producen.

CUESTIONARIO - PRACTICA N°3

1. Define brevemente: Punto de ebullición y punto de fusión. Enumera algunas aplicaciones prácticas.

PUNTO DE EBULLICIÓN:Es aquella temperatura en la cual la presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que se encuentra. Comúnmente se dice que es la temperatura a la cual la materia cambia del estado líquido al estado gaseoso. El punto de ebullición depende de la masa molecular de la sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia.

PUNTO DE FUSIÓN:



El punto de fusión es la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólido - líquido, es decir la materia pasa de estado sólido a estado líquido, se funde. Cabe destacar que el cambio de fase ocurre a temperatura constante. El punto de fusión es una propiedad intensiva.

ALGUNAS APLICACIONES PRÁCTICAS:

EBULLICIÓN: Es necesario saber los puntos de ebullición de las fases liquidas q componen

al petróleo para realizar la destilación fraccionada del petróleo. Una presión elevada hace difícil la vaporización del líquido y aumenta su

punto de ebullición. Una aplicación práctica de este hecho es la olla de presión, porque el vapor encerrado ejerce presión sobre la superficie del agua, la cual puede llegar a ser de casi dos atmósferas, incrementando la temperatura de ebullición hasta 120 °C, aproximadamente.

FUSIÓN: La mezcla sal-hielo, al disminuir la temperatura de fusión, provoca la fusión

más rápida del hielo. A una grasa vegetal o animal se le puede variar su punto de fusión saturando

más o menos sus enlaces; esto sirve para que al utilizar la grasa por ejemplo para hacer pan, no tenga un gusto "muy mantecoso" en temporadas de calor, o se endurezca demasiado en tiempos de frío.

2. Diga si las siguientes afirmaciones son falsas (F) o verdaderas (V) y fundamente sus razones.

a) Cuando el hielo se funde se produce una reacción química (F)

Cuando el hielo se funde ocurre un cambio de estado llamado fusión (de sólido a líquido), el cual es un fenómeno físico. Por lo tanto, no hay cambio en la composición del agua.

b) La digestión de los alimentos es una serie de reacciones químicas (V)

La digestión es el proceso de transformación de los alimentos, previamente ingeridos, en sustancias más sencillas para ser absorbidos. Para ello, ocurren una serie de reacciones químicas que rompen las moléculas grandes de nutrientes en pequeñas moléculas que puedan ingresar al torrente sanguíneo, cambiando la estructura interna del alimento.

c) La niebla se forma del agua como consecuencia de una reacción química (F)



Si el vapor de agua no se dispersa por el viento se reúne, y si la atmósfera se enfría, el vapor se condensa en gotitas de agua, si éstas son muy finas y ligeras forman la niebla. Entonces, solo ocurre cambio de estado del agua y no una reacción química.

d) El cambio de olor y sabor de la carne expuesta al medio ambiente se debe a reacciones química(V)

Cuando la carne es expuesta al medio ambiente por mucho tiempo, los microorganismos descomponen el alimento, ocurriendo la putrefacción. El olor y el sabor no son agradables, debido a la formación de nuevas sustancias, como productos de la descomposición química.

3. Propiedades organolépticas del azúcar:

- Se denomina propiedades organolépticas a todas aquellas propiedades que pueden percibir nuestros sentidos ejemplo (olor, sabor, color).

- El azúcar presenta un color amarillo-marrón debido a las presencia de sacarosa, fructosa y glucosa que debido a unas reacciones le producen una pigmentación algo oscura.

- La sacarosa presenta un grado de dulzura mayor que el de la glucosa y tiende a sublimarse pequeñas cantidades, y eso es lo que le da su olor característico.

- El azúcar tiene un sabor dulce debido a la presencia de la fructosa. - El azúcar está compuesto por muchísimos granos dándole una estructura

cristalina monociclica.

4. Establezca diferencias, a través de ejemplos, entre cambios físicos y químicos.

CARACTERÍSTICASCAMBIO

FÍSICO QUÍMICO

Cambia su composición química formando nuevas sustancias

No: Sublimación del yodo, hay cambio de

estado de yodo sólido a yodo gaseoso.

Sí: Oxidación del hierro, el hierro reacciona con el

oxígeno formando óxido de hierro.

Cambian sus propiedades químicas

No: Fusión del oro, el oro solido se funde pero

conserva sus propiedades químicas

Sí: El hidrogeno, que reacciona con el oxígeno

para formar H2O, cambia sus propiedades como densidad,

punto de fusión, etc.

Se rompen y crean nuevos enlaces

químicos

No: El agua en estado sólido, liquido y vapor presenta los mismos

enlaces puente de hidrogeno.

Sí: En la combustión de la gasolina los enlaces

covalentes se rompen formando nuevos enlaces

covalentes.

Reversibilidad Reversibles: La Mayoría irreversibles: No se



dilatación de los metales, ya que al dejar de

suministrar energía este vuelve a su estado

original.

puede obtener madera a partir de las cenizas y gases

generados de su combustión.

5. A que se denomina cambios artificiales Se denominan cambios artificiales a las variaciones químicas o físicas inducidas por la mano del hombre, son utilizados con muchos propósitos, por ejemplo en el campo de la medicina la producción de medicamentos o enzimas sintéticas para el beneficio de la salud y otras de impacto negativo por ejemplo el cambio del pH de un río por la contaminación minera.

ANEXOClasifica los siguientes casos como cambio físico o químico.

N

º

CASOS

CAMBIO

FISICOQUÍMIC

O

01

Quemar un trozo de carbón X

02

La rotura de una botella de vidrio X

03

Hacer un batido con leche y frutas X

04

Obtención de cobre a partir de oxido de cobre (II) X

05

Mezclar mantequilla y azúcar X

06

La corrosión del hierro X

07

Respirar X

08

La desaparición de un perfume cuando el recipiente esta destapado

X

09

La combustión de la gasolina en un motor de un automóvil

X

10

La maduración de una fruta X

11

La fusión de la cera de una vela X

12

La formación de las estalactitas y estalagmitas X



13

La formación del arco iris X

BIBLIOGRAFÍA

Kotz, J., Treichel, P., & Weaver, G. Química y reactividad química. Sexta ed. México: Thomson; 2005.

Sanchez Garduño, G., Rodríguez Torres, C., & Pérez Aguirre, G. Química I, un enfoque constructivista. México: Naucalpan de Juárez; 2007.

Chang, Química. 10ª ed. México: McGrawHill; 2010.

Cane B., Sellwood. Química Elemental Básica 1.Barcelona: Reverté; 1981.

Haber-Schaim, Cross, Abegg, Dodge, Walter. Curso de introducción a las ciencias físicas. 3ª ed. España: Reverté; 1979.


tercer laboratorio de quimica terminado

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