PRACTICA 10: REACCIÓN DEL OXÍGENO CON METALES Y NO METALES.

Todos alguna vez, hemos tenido una experiencia con el fenómeno de la oxidación, cuando el oxígeno reacciona con un elemento para formar el óxido. Este comportamiento es una propiedad química característica que permite establecer diferencias entre un metal y un no metal.

Problema
¿El comportamiento químico de un metal frente al oxígeno es igual que al de un no metal?

Hipótesis
¿La reacción con oxígeno (oxidación) se da de igual forma con los elementos metálicos que con los no metálicos?

La oxidación se da por la combinación de un elemento con el oxígeno, por ejemplo los elementos metálicos, excepto el oro, la plata, o el platino también llamados (metales nobles) forman oxídos metálicos. Cuando los no metales se combinan con el oxígeno se forman oxídos no metálicos.

Preparación

Materiales
Cucharilla de combustión, dos vasos de precipitados de 50 ml, dos matraces Erlenmeyer de 250 ml con tapón, pinzas para crisol, cápsula de porcelana, coporte universal completo, mechero Bunsen, cinta de magnesio, un pequeño trozo de sodio o calcio, azufre en polvo, carbón en polvo, pizeta con agua destilada, indicador universal en frasco con gotero y lentes de seguridad.

Medidas de seguridad
Usa bata de laboratorio. Emplea las pinzas para crisol para sujetar la cinta de magnesio cuando la estés calentando no observes directamente la luz que se produce. Cuando calientes azufre o carbón emplea cantidades no mayores al tamaño de un cerillo, captura inmediatamente los humos producidos y no inhales directamente. Los residuos líquidos deséchalos al bote de basura de laboratorio.
Los residuos líquidos deséchalos por la tarja y vierte suficiente agua para que se eliminen. Solicita la ayuda de tu profesor en caso de alguna duda.

Procedimiento

1. En un vaso de precipitados de 50 ml agrega 10 ml de agua destilada y tres gotas de indicador universal . Sujeta un pedazo de cinta de magnesio de aproximadamente 1 cm de largo con unas pinzas para crisol y quémala en la flama azul del mechero; al terminar la combustión introduce enel vaso las cenizas de la cinta y registra tus observaciones.
Nota: al calentar el magnesio no observes directamente la luz que se produce durante el calentamiento ya que puede afectar a los ojos.
2. Repite la operación anterior, ahora con un pequeño trozo de sodio o calcio y anota tus observaciones.
Nota: realizar el calentamiento del sodio en una cápsula de porcelana y utiliza los lentes de seguridad.
3. Coloca en la cucharilla de combustión una muestra no mayor al tamaño de una cabeza de cerillo de azufre en polvo. Calienta la cucharilla en la flama azul del mechero y cuando se produzca un gas cápturalo rápidamente en un matraz Erlenmeyer invertido, tapa inmediatamente y agrega 10 ml de agua destilada con tres gotas de indicador universal , agita y anota tus observaciones.
Nota: No inhales directamente los humos producidos.
4. Realiza la misma operación que con el azufre, pero ahora con carbón en polvo observando las mismas precauciones. No olvides anotar tus observaciones.

Datos y observaciones

Análisis y conclución.

1. ¿Que propiedades tienen en común los óxidos de magnesio y de sodio o calcio?
reaccionan violentamente con el agua en una reacciòn exòtermica formando hidròxido y liberando hidrògeno, son metales alcalinos y alcalino-tèrreos.
2. ¿Qué propiedades tienen en común los óxidos de azufre y carbono?
forman anhìdridos, estos al combinarse con agua forman àcidos.
3.Se sabe que el magnesio y el sodio o calcio son elementos metálicos y que el azufre y el carbono son elementos no metálicos: ¿existe alguna diferencia entre los óxidos de metales y los óxidos de los no metales?
si, los óxidos metálicos por lo general son sólidos y los no metálicos son gaseosos.
4. ¿Se puede afirmar que los metales tienen tienen el mismo comportamiento químico frente al oxígeno? Justifica tu respuesta.si, todos los metales al reaccionar con los óxigeno forman óxido metálico.
6.¿Se puede afirmar que los metales y los no metales tienen diferente comportamiento químico frente al oxígeno? Justifica tu respuesta.si, los metales forman óxido metálico y los no metales forman óxidos no metálicos.
7.Escribe las ecuaciones que representan las sig. reacciones químicas.

8.¿Las reacciones de oxidación efectuadas son endotérmicas o exotérmicas? En qué basas tu respuesta. La exotermica es la de Magnesio porque desprendiò luz las restantes son endotèrmicas
9.¿Las reacciones de oxidación de un metal son de combinación o descomposición? En que basas tu respuesta. Son de combinaciòn porque el metal se une con el oxìgeno.

Aplicación y evaluación 

1.Se tiene el elemento X, el cual se calienta y reacciona con oxígeno al aire produciendo un sólido que al combinarlo con agua y unas gotas de indicador universal produce una coloración azul o morada, ¿qué tipo de elemento es X, un metal o un no metal? Justifica tu respuesta.


2.Escribe la ecuación de obtención del óxido del elemento X

3.Se tiene el elemento Y el cual se calienta y se hace reaccionar con oxígeno del aire produciendo un gas que al capturarse y combinarse con agua y unas gotas de indicador universal produce una coloración rosa o roja : ¿que tipo de elemento es Y, un metal o un no metal? Justifica tu respuesta.

4. Escribe la ecuación de obtención del óxido del elemento Y.

5. Se sabe que la composición del aire es 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 1% otros gases. Establece una posible hipótesis acerca de ¿cómo se llevaría a cabo la reacción de oxidación de un metal o de un no metal si ésta se realizara en una atmósfera al 100% de oxígeno?




Calcio, Magnesio, Carbono y Azufre.

AGUA QUE SUBE POR BOTELLA.

Al colocar el vaso dentro de la vela, la llama se apaga debido a que en el fondo de la botella hay un cambio de temperatura y de presión, al disminuir la presión dentro de la botella, la presión del agua (exterior) requiere entrar por eso el agua entra en la botella. Cuando se calienta el aire interior, la temperatura varía por lo tanto la presión del exterior también varía y al momento que la presión del exterior entra a la botella de igual manera, el agua. 

En conclución: El agua entra por la botella debido a las diferencias de temperatura entre el agua (exterior) y la botella (interior) y la presión dentro y fuera de la botella.

     https://www.youtube.com/watch?v=H2CrO2jhX-M

MIRA ESTOS INCREÍBLES EXPERIMENTOS.

La presión del aire es muy importante para la vida diaria del ser humano ya que el hombre logra adoptar sistemas que faciliten los trabajos, por ejemplo; al utilizar un popote se aprovecha la presión del aire ya que si no se le aplica una fuerza al popote el liquido no pasa a través de éste.

Al observar el experimento del vaso con agua y un cartón que lo sostiene se puede comprobar como la presión del aire se encuentra en todas partes, arriba, abajo, a la derecha y a la izquierda pero ¿cómo es que el agua no se cae al voltear el vaso tapado con el cartón? esto se debe a que la presión se encuentra alrededor de todo el vaso, y el poco aire contenido dentro de el recipiente también contiene una fuerza la cual impide que el liquido salga.

Lo mismo pasa con el experimento de la lata de leche, al abrirla de un solo lado esta no puede salir ya que dentro de la lata no hay aire, sin embargo al realizar otra abertura la leche puede salir sin problemas simultáneamente el aire entra a la lata.

Experimentores: Mira estos increíbles experimentos con el aire. 10'10" subido por Latina.pe el 13 de dic de 2014. https://www.youtube.com/watch?v=Uq5iJfA1svg 

ATMÓSFERA Y COMPOSICIÓN.

- La atmósfera es la cubierta gaseosa que cubre al planeta tierra.
- La vida en la tierra no sería posible sin una atmósfera gaseosa.
-Esta se forma y se mantiene, debido a la fuerza de gravedad; la cual atrae a los gases y no los deja escapar.
- Tiene un grosor de mas de 1100 km.
- Su masa se concentra en los 5,6 km más bajos.
- El aire está formado por 79% de nitrógeno, un poco menos de 21% de oxígeno y un 0.9% de argón el resto se compono por dióxido de carbono y otros gases; helio, hidrógeno y ozono.

El dióxido de carbono es el responsable del mantenimiento de la temperatura de la atmósfera y de la mantación del denominado efecto invernadero.
El ozono es de los mayores absorbentes de la radiación ultravioleta.

Tropósfera:

 Aquí es donde ocurren la mayoría de los fenómenos metereologicos, a medida que subimos la temperatura disminuye, en esta capa viajan los aviones comerciales.

Estratósfera:

Esta se caracteriza por ser seca, no hay dióxido de carbono, aquí se encuentra la capa de ozono, (protege a la tierra de los efectos de la radiación UV) algunos aerosoles contienen gases clorofluorocarbonatados los cuales destruyen la capa de ozono.

Mesósfera:

Aqui se encuentra una temperatura de -75°C, ocurren grandes procesos de ionización gracias a la radiación UV, rayos x, radiación cósmica, la ionósfera se extiende de los 80 a 500 km, aquí se propagan las ondas de radio.

Exósfera:

En ella se produce el escape definitivo de los gases mas livianos de la atmósfera, la densidad del aire es casi despreciable.

Auroras Polares (boreales en en el norte y australes en el sur)

El sol desprende partículas cargadas de energía ( p+ y e-) las cuales viajan en el espacio a altas velocidades. Al conjunto de partículas que vienen del sol se le conoce como "viento solar" cuando éste interactúa con el campo magnético terrestre, originado por el movimiento del núcleo en estado semiliquido con abundante hielo y animado por la rotación de nuestro planeta algunas de las parículas quedan atrapadas por el y sigue el cursor de lineas de fuerza magnética en dirección a la ionósfera y está comprendida por entre la mesósfera y la exósfera, abarcando toda la termósfera, cuando las partículas chocan con los gases de la ionósfera empiezan a brillar lo que provoca las auroras polares.

Atmósfera y composición.  Video duración 6'50" . https://www.youtube.com/watch?v=kpzMmAs4Jas&feature=youtu.be    1 abril. 2013  subido por PuntajeNacional Chile

PRACTICA 7: REPRESENTACION DE MODELOS PARA LA CONSTRUCCION DE CONCEPTOS QUIMICOS BASICOS.

Para entender el comportamiento de las sustancias la química utiliza perspectivas macro y submicroscópicos. Por ejemplo, el agua está formada por átomos de hidrógeno y oxígeno en un arreglo submicroscópico particular, por lo que es necesario recurrir a modelos (dibujos o estructuras tridimensionales) que nos permitan estudiar lo que no podemos ver, en este caso, la colocación de los átomos, lo que servirá para poder explicar el comportamiento de la sustancia.

Problema

¿Cómo representar átomos y moléculas tridimensionalmente?

Hipótesis

Elabora una hipótesis respecto a: ¿se pueden comprender los conceptos básicos por medio de los modelos tridimensionales?

Los modelos tridimensionales son una forma favorable de representar cualquier cosa ya que su objetivo es que el estudio de estos sea sencillo.

Objetivo

- Elaborar y utilizar modelos tridimensionales como auxiliar en la comprensión de conceptos químicos (átomo, molécula, elemento, compuesto, reacción química y enlace).

Preparación

Materiales

10 esferas de unicel del número 1 pintadas de color negro, 5 esferas de unicel se pueden emplear "gomitas" de dos colores diferentes), 15 palillos y un transportador.

Medidas de seguridad.

Usa bata de laboratorio y sigue las instrucciones de tu profesor.

Procedimiento

Con las esferas de unicel o gomitas realiza las representaciones que se solicitan a continuación, para representar el elemento hidrógeno utiliza las esferas del número 1 (negras), para representar el elemento oxígeno utiliza las esferas del número 3 (blancas), para las uniones utiliza los palillos y en caso de tener que considerar algún angulo de unión que utiliza el transportador.
a) Una molécula de hidrógeno.

b) Una molécula de oxígeno.

c) Una muestra del elemento hidrógeno molecular en un recipiente cerrado.

d) Una muestra del elemento oxígeno molecular en un recipiente cerrado.

f) La unidad mínima que conserva las propiedades del agua.

g) La reacción de obtención (síntesis) de agua.

h) La reacción de descomposición (análisis) del agua.

Análisis y conclusión

1.¿Que papel cumple la energía en la reacción de análisis del agua? Explica tu respuesta.
Un papel importante, ya que sin ella no existe ninguna reacción.
2. A partir de la reacción de análisis, nuevamente, explica: ¿por qué se dice que la materia se conserva?
porque sigue conservando sus propiedades especificas
3.¿Qué pasa con los enlaces en ambas reacciones (análisis y síntesis)?
cambian en ambos casos
4.¿Al efectuarse la reacción, los átomos sufren algún deterioro? Explica tu respuesta.
no, porque los átomos son la estructura mas pequeña de un elemento y el elemento no se puede separar en partes mas pequeñas. Los átomos solo se "reacomodan".
5. Con base en las representaciones obtenidas en (g) y (h) explica con tus propias palabras: ¿qué es una reacción química?
proceso en cual unas sustancias (reactivos) se convierten en otras diferentes (producto).
6.¿Por qué las sustancias que se obtienen en los productos son diferentes en propiedades a las sustancias denominadas reactivos?
porque los átomos se separan, se reoganizan o se unen.
7.Discute tus resultados con tus compañeros y tu profesor.

Aplicación y evaluación

1. Los átomos y las moléculas son extremadamente pequeños, ¿por qué es útil el uso de los modelos para representar las partículas?
para poder observar sus cambios y como esta conformada la materia ya que para observar estos se requiere de aparatos complejos.
2. Para el estudio de la química es importante el uso de los modelos, ¿qué opinas al respecto?
esto es correcto ya que por medio de los modelos se puede representar a escala cualquier cuerpo.
3.Para representar a nivel molecular otros elementos como carbono, azufre y otro compuesto, como el dióxido de azufre ¿qué información requieres para construir estos modelos y qué diferencia tendrían estas representaciones con relación a las elaboradas en esta actividad?
se requiere el numero de átomos de cada compuesto y cambiarian estos respecto a las de la actividad porque son diferentes compuestos.

PRACTICA 5: SINTESIS DE AGUA (EXPERIENCIA DE CATEDRA)

Los compuestos son combinaciones químicas de los elementos. Cuando se unen dos o mas para formar un compuesto se lleva a cabo una reacción química llamada síntesis o combinación. Muchas reacciones químicas de los elementos para formar compuestos son espectaculares, pero deben efectuarse en condiciones especiales de laboratorio porque son riesgosas.

Problema

¿Que ocurre cuando reaccionan entre si el hidrógeno y el oxígeno?

Hipótesis

De acuerdo con tu respuesta, escribe una hipótesis en cuanto a, ¿que pasa al reaccionar entre si el hidrógeno y el oxígeno?

Para que se lleve a cabo la reacción es necesario que se cumpla la relación 2:1 (H2O) en volumen de gas dentro de la botella.

Objetivo

-Observar una reacción química de síntesis.

Preparación.

Materiales

2 matraces Erlenmeyer de 250 ml, soporte universal completo, mechero de bunsen, un tapon monohoradado, una cuba hidroneumática, tubo de vidrio, pinzas para tubo de ensayo, una jeringa, tapon simple, un envase de refresco vacío (puede ser de plástico), ácido clorhídrico al 50%, zinc en polvo, agua oxigenada, levadura fresca.

Medidas de seguridad.

Usa bata de laboratorio. Ten cuidado al manejar las sustancias de laboratorio, ya que algunas son peligrosas como el ácido clorhídrico y el agua oxígenada. para manejar sustancias sólidas utiliza espátulas. No toques las sustancias de laboratorio directamente con las manos.

Procedimiento

I. Producción de hidrógeno.

Coloca en un matraz Erlenmeyer un poco de polvo de zinc y tápalo con un tapón monohoradado por el que penetre un tubo de vidrio en forma de L. Monta un sistema de recolección de gas utilizando la botella llena de agua e invertida (el hidrógeno no es soluble en agua); con ayuda de la jeringa, introduce en el matraz Erlenmeyer ácido clorhídrico al 50% para iniciar la reacción con zinc. Si es necesario calienta un poco, permite que burbujee en el agua el aire contenido en la manguera por unos 30 segundos y colecta el gas en la botella hasta que se desplace las dos terceras partes de su contenido de agua. Mantén dentro de la cuba la botella que contiene el gas.

II. Producción de oxígeno

Utilizando el mismo sistema de recolección  de gases con las indicaciones correspondientes, agrega en el otro matraz 30 ml de agua oxigenada y una pequeña cantidad de levadura. Coloca la manguera que sale del aparato generador dentro de la botella (nunca permitas que la boca de la botella rebase la superficie del agua y trata de mantenerla seca en su interior) e inicia el calentamiento. Llena completamente la botella con el gas que se desprende, saca la botella de la cuba y tápala de inmediato con un tapón.

III. Combinación química de hidrógeno y oxígeno.

Con la ayuda de un compañero envuelve la botella con un trapo grueso, Sujétala firmemente y enciende un cerillo. Coloca la flama en la boca de la botella, destápala, escucha y observa (sin soltar la botella). No olvides anotar todas tus observaciones y comentarios en tu cuaderno. No dejes escapar ningún detalle.

Datos y observaciones 

Análisis y conclucion

1.¿Por que es importante marcar los volumenes de 1/3 en el envase?
porque se hace la representacion de 2 volumenes de hidrogeno y uno de oxigeno.
2.Una vez recolectados los 2 gases dentro de la botella, ¿el contenido es una mezcla o un compuesto?
Es una mezcla porque al estar retenidos el hidrógeno y el oxígeno en la botella en forma de gas estos se combinan formando una mezcla homogénea.
3.¿Por que es necesario acercar una flama para generar la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno?
A la combinación de estos gases se le llama gas tonante y es necesario aplicar un comburente (fuego) para su reaccción .
4.Tomando en cuenta lo realizado en el laboratorio para la síntesis del agua ¿Que opinas respecto al rendimiento de esta reacción?

Aplicación y evaluacíon

5.¿Por que si la combinación de hidrógeno y oxígeno forma agua, no se puede obtener este compuesto en forma cotidiana para cubrir las necesidades de abastecimiento de este líquido vital?
porque seria complicado y con altos precios producir grandes cantidades de agua mediante esta combinación.
6.Si la proporción de gases empleado hubiera sido 1:1, esto es, la misma cantidad de volumen de hidrógeno que de oxígeno,? ¿Esperarias que los 2 gases reccionaran completamente?
no reaccionarian si no es la formula 2:1 ya que seria otro compuesto.
7.¿Que importancia tiene combinar quimicamente hidrógeno y oxígeno en la proporcion en volumen, 2:1 respectivamente o a la inversa?
Es necesario la proporción 2:1 porque de lo contrario sería una reaccion diferente y un compuesto diferente.

PRACTICA 4: ELECTROLISIS DEL AGUA.

La electrolisis es la separacion de compuestos por medio de la elctricidad. Se produce al sumergir dos electrodos un anodo y catodo, es un liquido electrico como la disolucion acuosa de hidroxido de sodio, y conectado a una fuente de energia electrica o una fuente de poder. Cuando la corriente electrica fluye se produce una reaccion quimica.

Problema

¿Que evidencias se deben obtener durante la electrolisis para afirmar que el agua es un elemento o un compuesto?

Hipotesis

De acuerdo con tu respuesta elabora una hipotesis en cuanto a ¿que es el agua un elemento o un compuesto?

El agua es un compuesto debido a que los elementos que lo conforman (hidrogeno y oxigeno) se pueden separar mediante procesos quimicos.

Comprobar la relacion 2:1. El agua (H2O) por cada dos volumenes de hidrogeno corresponde uno de oxigeno.

Objetivo:

- Observar la electrolisis del agua para determinar si es un compuesto o un elemento.

Preparacion

Materiales

Aparato de Hoffman, fuente de poder, cables conectores, disolucion de hidroxido de sodio 1M, electrolito.

Medidas de seguridad

Usa bata de laboratorio, maneja con cuidado los reactivos ya que las disoluciones de hidroxido y acidos son corrosivas. Al terminar el experimento vacia la disolucion empleada del elctrolito en un recipiente para su reuso.

Procedimiento

1. Monta el aparato de Hoffman y conectalo a la fuente de poder, respetando los codigos de color.

2.Vierte la disolucion de hidroxido de sodio por el tubo central del aparato hasta llegar a la marca cero en los brazos laterales. Consulta tu profesor.

3.Al encender la fuente de poder. Observaras el desprendimiento de gases en los electrodos. Anota los volumenes ocupados cada medio minuto durante 5cinco minutos.
Apaga la fuente de poder y registra los datos.

4.Con la orientacion de tu profesor identifica cada uno de los vasos contenidos en las columnas.

5. Con los datos obtenidos calcula la relacion que hay entre el volumen de gas que hay en el electrodo negativo (cable negro), y el volumen obtenido en el electrodo positivo (cable rojo).

6. Compara tus resultados con los de otros equipos y discutelos con tu profesor.

En caso de no contar con el aparato de Hoffman.

Preparacion

Materiales

Vaso de precipitados de 400 ml, 2 puntillas de grafitos (quitale la madera a un lapiz hasta que quede libre el grafito), 2 tubos de ensayo, alambre de cobre delgado, pila de 9 volts, 2 caimanes masking tape, agua y una gota de acido sulfurico, media cucharada de cloruro de sodio (como electrolito).

Medidas de seguridad

Usa bata de laboratorio, maneja los reactivos con cuidado ya que las disoluciones de hidroxidos y acidos son corrosivas. Al terminar el experimento vacia la disolucion empleada del elctrolito en un recipiente para su reuso.

Procedimiento 

1. Coloca agua en el vaso de prcipitados, introduce dos puntillas de grafito dentro de dos tubos de ensayo que previamente han sido llenados con agua e invertidos dentro del vaso de precipitados (de tal forma que ambos tubos quedan totalmente llenos de agua al invertirse).

2. Conecta con alambre delgado cada puntilla con los polos positivo y negativo de la pila y recubre las conexione metalicas.

3. Una vez montado el aparato, agrega unas gotas de acido sulfurico, agita y anota tus observaciones.

Datos y observaciones

1. ¿Que tipo de corriente eléctrica se aplicó, directa o indirecta?

Directa.

2.¿Que papel cumple en la electrólisis el hidróxido de sodio en una disolución?

Funciona como catalizador.

3.¿Que gas identificaste en el ánodo?

El oxígeno

4.¿Que gas identificaste en el cátodo?

El hidrógeno 

5.¿En que proporción se obtienen los gases obtenidos?

2:1 El hidrógeno ocupa dos volumenes mas que el oxígeno.

6.¿Cuál de los gases se obtuvo en mayor proporción?

El hidrógeno.

Análisis y conclución

7.¿Se puede afirmar que los gases obtenidos en la electrólisis son los componentes del agua?

si, porque al unirse sus moléculas tienen cargas eléctricas: positiva y negativa. Esto hace que sus moléculas se atraigan más fuertemente entre sí y por eso forman una sustancia líquida.

8.¿Que permite afirmar la proporcionalidad obtenida de los gases?

La siguiente ecuación:

9.¿Que función cumple el tipo de corriente eléctrica aplicada?

Es necesaria, si no hay energía en la electrolisis no se produce ninguna reacción.

10.¿Por que aplicaste corriente eléctrica y no otro tipo de energía, como el calor?

Porque con el calor se evapora el agua y no se observan los niveles de de gas.

11.¿Que papel cumple la energía en esta reacción química?

El mas importante ya que sin el no se produce ninguna reacción. Este desprende electrones.

12.¿Que le sucederá a la electrolisis del agua si se suspende el paso de la corriente eléctrica?

Este queda con un volumen fijo.

13.¿Que es el agua un compuesto o un elemento?

Un compuesto porque mediante la electrolisis se separan sus elementos el hidrógeno y el oxígeno.

Aplicación y evaluación

1.¿La formula química del agua H2O permite establecer alguna hipótesis respecto a la proporcionalidad de sus componentes?

si, dos volumenes de hidrógeno y uno de oxígeno.

2.Elabora una hipótesis respecto al papel que cumple la energía (corriente eléctrica) en la descomposición del agua por electrólisis.