Actividad de laboratorio 5

SINTESIS DE AGUA (EXPERENCIA CÁTEDRA)  

Los compuestos son combinaciones químicas de los elementos. Cuando se unen dos o más 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.

¿Qué ocurre cuando reaccionan entre sí el hidrógeno y el oxígeno?

Hipótesis

Hacer reaccionar entre si hidrógenos y el oxígeno

   

Objetivo

Observar una reacción química de síntesis.

Preparación

Materiales

Dos matraces Erlenmeyer de 250 mL, soporte universal completo, mechero Bunsen, un tapón monohoradado, una cuba hidroneumática, tubo de vidrio, pinzas para tubo de ensayo, una jeringa, tapón 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 oxigenada. Para manejar sustancias sólidas utiliza espátulas. No toques las sustancias de laboratorio directamente con las manos. Pregunta a tu profesor dónde te colocan los restos de sustancias obtenidas en las reacciones.

Procedimiento

  I. Producción de hidrógeno

Colocar un matraz Erlenmeyer un poco de polvo de zinc y tápalo con un tapón monohoradado para 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 el agua); con ayuda de la jeringa, introduce el matraz Erlenmeyer​ ácido clorhídrico al 50% para iniciar la reacción con el 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 agregan en otro matraz 30 mililitros 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 mantener la 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 tapón grueso. Sujétala firmemente y enciende un cerillo. Coloca La Flama en la boca de la botella destapada escucha y observa (sin soltar la botella). No olvides anotar todas las observaciones y comentarios en tu cuaderno. No dejes escapar ningún detalle.

Análisis y conclusión

Pregunta	Observaciones
¿que se observa en el Polo positivo (ánodo)?	El nivel del volumen comienza a disminuir.
¿que se observa en el Polo negativo (cátodo)?	El nivel del volumen comienza a disminuir.
¿existe diferencia la cantidad de gas que se deposita en cada tubo?	No, se deposita la misma.
Acerca un cerillo encendido al gas obtenido en el cátodo (-) ¿que se observa?	Una explosión que sale disparada fuera de la botella.

1. ¿Por qué es importante marcar los volúmenes de ⅓ en el envase? Para que se pueda medir más fácil cuánta agua se tiene que desalojar al introducir cada uno de los gases.

2. Una vez recolectados los gases dentro de la botella ¿el contenido es una mezcla o un compuesto? 
Un compuesto, es la unión química de dos elementos.

 3. ¿Por qué es necesario acercar una flema para generar la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno? Para que se pueda llevar a cabo la reacción.

¿Por qué si la combinación de hidrógeno y oxígeno forma agua, no se puede obtener un compuesto en forma cotidiana para cubrir las necesidades de abastecimiento de este líquido vital? Porque no son elementos que se puedan unir de forma directa, se necesita una reacción química.

3. ¿Qué importancia tiene el combinar químicamente hidrógeno y oxígeno en la proporción en volumen 2:1 respectivamente y no a la inversa? Esto indica la relación que hay en el agua, la relación de 2 moléculas de Hidrógeno y una de Oxígeno.

ACTIVIDAD DE LABORATORIO 4

ELECTRÓLISIS DEL AGUA 

La electrólisis es la separación de compuestos por medio de la electricidad. Se produce al sumergir dos electrodos, un ánodo y un cátodo, electrolítico como la disolución acuosa de hidróxido de sodio, conectados a una fuente de energía eléctrica con una batería a una fuente de poder. Cuando la corriente eléctrica directa fluye se produce una reacción química.

Problema
¿Qué evidencias se deberán obtener para electrólisis para afirmar que el agua es un compuesto o un elemento?

 Hipótesis
Comprobar la relación del agua que es 2:1

 Objetivo

• Observar la electrólisis del agua para determinar si es un compuesto o un elemento

Preparación
Materiales
Aparato de Hoffman fuente de poder cables conectores y solución de hidróxido de sodio 1M como electrolito.

Medidas de seguridad
Usar bata de laboratorio Maneja con cuidado los reactivos ya que la disoluciones de hidróxido y ácido son corrosivas al terminar el experimento vacía la  disolución empleada del electrolito sobrante en un recipiente para su reuso.

Procedimiento

• Monte el aparato muestra en la figura 1.17 y conéctalo con los cables de la fuente de poder, respetando los códigos de color.
• Vierte la disolución de hidróxido de sodio por el tubo de central del aparato hasta llegar a la marca cero en los brazos laterales.
•  Al encender la fuente de poder observarlas el desprendimiento de gases en los electrodos. Anota los volúmenes ocupados cada medio minuto durante 5 minutos. Apaga la fuente de poderes y registra los datos
• Con la orientación de tu profesor identifica cada uno de los gases contenidos en las columnas.
• Con los datos obtenidos calcula la relación que hay entre el volumen de gas encontrado en electrodo negativo (cable negro) el volumen de gas obtenido en el electrodo positivo (cable rojo).
• Compara los resultados.

Análisis

Al terminar el experimento el volumen que se obtuvo del Hidrógeno fue 4.5 y el volumen del oxígeno fue 2, al realizar la división  VH2/HO2. El resultado fue uno de los esperados

Conclusión

Al terminar el experimento y obtener los volúmenes del hidrógeno y el oxígeno nuestro resultado no revasó el 3, nuestro resultado total fue de un volumen de 2.2.

En caso de no contar con el aparato de Hoffman.

Preparación.

Materiales

Vaso de precipitados de 400ml 2 puntillas de grafito Quítale la madera un lápiz con una navaja hasta que quede libre el grafito 2 tubos de ensayo alambre de cobre delgado, pila de 9 volts, 2 caimanes y masking tape, agua y unas gotas de ácido sulfúrico o media cucharadita de cloruro de sodio (como electrolito).

Medidas de seguridad

Usar bata de laboratorio Maneja con cuidado los reactivos ya que las disoluciones de hidróxido y ácido son corrosivas. Al terminar el experimento vacía la disolución empleada del electrolito sobrante en un recipiente para su reusó.

Procedimiento

1. Coloca el agua en el vaso de precipitados, introducidos 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 hemos tubos queden totalmente llenos de agua al invertirse)

2. Conecta con alambres de cobre Delgado cada puntilla con los polos positivos y negativos de la pila y recorre las conexiones metálicas.

 3. una vez montado el aparato agrega unas gotas de ácido sulfúrico, agita y anota tus observaciones.

Análisis 

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

2. ¿Qué papel cumple en la electrólisis el hidróxido de sodio en disolución? Es el medio de obtención para obtener el hidrógeno y el oxígeno.

3. ¿Qué gas identificaste en el ánodo? El hidrógeno 

4. ¿que gas identificaste en el cátodo? El oxígeno

5. ¿En qué proporción se obtienen los gases obtenidos? En el Hidrógeno en un volumen de 15, el Oxígeno en 8.1

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

7. ¿se puede afirmar que los gases obtenidos en la electrólisis son los componentes del agua?  Si porque al llevar a cabo la electrolisis con Hidróxido de sodio se separa el Oxígeno y el Hidrógeno, componentes que forman el agua.

8. ¿que permite afirmar la proporcionalidad obtenida de los gases?
Que la relación del agua (2:1) se cumple

9. ¿Qué función cumple el tipo de corriente eléctrica aplicada? La función de que se lleve a cabo la reacción química.

10. ¿porque aplicar la corriente eléctrica y no otro tipo de energía, como el calor? Porque el líquido es electrolítico (la disolución acuosa)  y al hacer la separación del compuesto por la electricidad se puede relacionar bien con los dos electrodos, el ánodo y el cátodo.

12. ¿Qué le sucederá la electrólisis del agua si se suspende el paso de la corriente eléctrica?
Ya no se transmite la energía que necesitamos para llevar a cabo la separación mediante electricidad.

13. Con base a las evidencias obtenidas durante la electrólisis ¿Qué es el agua un compuesto o un elemento? Un compuesto.

Conclusión:
Al realizar la división del volumen del hidrógeno entre el volumen del oxigeno se cumple el resultado aproximado a 2.

Practica 2

PRACTICA 2

PREPARACIÓN DE UNA MEZCLA Y SEPARACIÓN DE SUS COMPONENTES POR FILTRACIÓN, DECANTACIÓN Y EVAPORACIÓN.

Con frecuencia empleamos de forma cotidiana diversos métodos de separación de mezclas, como la filtración al prepararnos un "café de grano" o al "aspirar una alfombra' Cuando separamos las "papas cocidas en agua caliente" o eliminamos la "grasa que flota en caldo" lo que hacemos es una decantación. O cuando eliminamos el exceso de agua por calentamiento para obtener un "guisado más espeso" lo que hacemos es una evaporación. Si se observa, se emplea un determinado método de separación de mezclas según lo que vamos a separar, ya que no se puede emplear la evaporación para servirnos una taza de café de grano, ni se emplea un filtro para separar el agua de cubeta con ropa. Por lo anterior, la elección del método de separación de mezclas adecuado dependerá las propiedades de los componentes de la mezcla.

Problema:

¿Qué propiedades deben tener tres sustancias que mezcladas entre sí pueden ser separadas por filtración decantación y evaporación?

Hipótesis:

Yo creo que al momento de llevar a cabo los métodos de separación los componentes de cada mezcla conservarán sus propiedades.

Objetivos:

• Deducir las características de los componentes de una mezcla para que se puedan separar por filtración decantación y evaporación a partir del conocimiento de estos métodos                        
•  Determinar el orden en que se deben aplicar los métodos de separación de mezclas

Materiales:

Embudo para filtración, papel filtro, vaso de precipitado, cápsula de porcelana, soporte universal completo, mechero Bunsen, pinzas para cápsula. Sustancias de laboratorio para preparar la mezcla.

Datos y observaciones:

•  ¿En qué propiedades se basaron para elegir los componentes de la mezcla? En la solubilidad de cada uno.           
•  Una vez preparada la mezcla ¿que tipo es homogénea o heterogénea? De los dos tipos.

•  ¿Qué tipo de cambios sufren los componentes de una mezcla durante la aplicación de algún método de separación?                        
• ¿En qué orden aplicarse los métodos de separación de mezclas? Explica tu respuesta.  Mezcla heterogénea: Primero separamos la lenteja a través de la decantación sólido-líquido, después utilizamos la decantación líquido-líquido para separar el agua del aceite y para eso utilizamos el embudo de decantación.   Para la mezcla homogénea:  Ocupamos la destilación para separar el agua del alcohol uilizando los puntos de ebullición de cada componente, después ocupamos la evaporación para separar el sólido.                  
•  ¿Las propiedades de los componentes recuperados se conservaron o sufrieron algún cambio?    Se conservan.
•  ¿Se recuperaron los tres componentes? Explica tu respuesta. En la mezcla heterogénea se recuperan los 3 componentes pero en la mezcla homogénea solo se recuperan 2.

Análisis y evaluación:

•  Para separar por filtración, decantación y evaporación ¿una mezcla debe ser homogénea o heterogénea? La filtración y decantación sirve para separar mezclas heterogéneas y la evaporación sirve para separar mezclas homogéneas.
•  ¿En qué te basaste para establecer el orden de los métodos de separación? En la composición de las mezclas.                        
•  ¿El orden en que aplicaste los métodos fue el correcto? Si, porque logramos separar los componentes de manera adecuada.                       
• ¿Qué tipo de cambio sufre en cada uno de los componentes al ser separados por filtración, decantación y evaporación? Todas las sustancias conservan sus propiedades.
• ¿Como demostraste que se separaron los tres componentes? Colocandolos en diferentes recipientes.

Mezcla heterogénea, 3 sustancias: 2 fases (líquida y sólida).  Sustancias: lentejas, aceite y agua

Aquí tenemos una mezcla de tipo heterogénea.

Decantación de sólido-líquido, separación de la lenteja del agua y aceite

Decantación liquidó- líquido separación del agua del aceite.

Mezcla heterogénea separada:

Mezcla homogénea:

Agua, alcohol y azúcar
Destilación para separar la mezcla homogénea

Separación del alcohol

Alcohol separado por medio de la destilación

El azúcar (sólido)

Datos y observaciones de la DESTILACIÓN:

Tiempo (T)	Temperatura (t)
0 seg	18 °C
20 seg	26 °C
40 seg	39 °C
50 seg	50 °C
60 seg	60 °C
70 seg	70° C
80 seg	80 °C

La temperatura se mantuvo constante a partir de los 50 segundos, aumentando 10 °C cada 10 segundos.

Conclusión.
La hipótesis resultó cierta y al momento de llevar a cabo cada uno de los métodos de evaporación nos dimos cuenta que los componentes conservan sus propiedades después de ser separados sin importar que hayan sido mezclados con otras sustancias. También notamos que los métodos de separación que elegimos dependen al tipo de mezcla y la composición que tiene cada una.

Tiempo (T) 

Temperatura (t)  

0 seg

18 °C

20 seg

 26 °C

40 seg

39 °C

50 seg

50 °C

60 seg

60 °C

70 seg

70° C

80 seg

80 °C

Practica 1

CAPACIDAD DE DISOLUCIÓN DEL AGUA Y DE OTROS DISOLVENTES.

El agua es por excelencia el disolvente que empleamos en la vida cotidiana. Con frecuencia lo usamos para preparar bebidas, como el café, té o agua de frutas. Se utiliza para la elaboración de refrescos, bebidas alcohólicas o energéticas. La industria farmacéutica la ocupa de forma pura (destilada) para la elaboración de medicamentos. El agua es el disolvente más utilizado para la preparación de múltiples productos de uso cotidiano.

PROBLEMA:

¿Tan buen disolvente es el agua comparado con otros líquidos, como el alcohol etílico y la gasolina blanca?

HIPÓTESIS:

 Creo que al hacer la práctica nos daremos cuenta de porque el agua es el disolvente mas utilizado de manera cotidiana y esto se debe precisamente porque notaremos que los solutos se van a disolver.

OBJETIVOS:

Interpretar las observaciones para determinar cuál de los disolventes empleados es mejor.

MATERIALES:

Tubos de ensayo, gradilla, pipetas de 1 mililitro, vaso de recipotado de 250 mililitros, pinzas para tubo de ensayo, balanza electrónica, soporte universal completo, mechero bunsen. Disolventes: agua destilada alcohol para curaciones (etanol), gasolina blanca. SOLUTOS: Sal, azúcar, bicarbonato de sodio, sulfato de calcio,etcétera.

Análisis y conclusión.

1.-Interpreta los datos.

• ¿Cuáles son las variables que intervienen en el fenómeno de la disolución? La temperatura, la agitación y la cantidad de soluto y solvente.

• A temperatura ambiente, ¿Cuál de los 3 disolventes resultó ser el mejor? El agua

• Al realizar las disoluciones dentro del vaso con agua caliente, ¿mejoró o disminuyó la capacidad de disolución de cada disolvente? Mejoró su capacidad como disolvente.

• ¿Cuál de los tres disolventes fue el mejor? Explica tu respuesta. El mejor fue el agua, con todos los solutos se mezcló bien.

DATOS Y OBSERVACIONES

1.- Disolución a temperatura ambiente.
Soluto	En agua	En alcohol	En gasolina
1.-Sal	La sal se disolvió fácil pero el proceso de disolución fue un poco tardado.	No se disuelve del todo.	No se disuelve, incluso la sal se separó en capas dentro de la gasolina
2.Azúcar	Se disolvió bien cuando lo agitamos por un largo tiempo.	No se disolvió del todo porque quedaron algunos granos de azúcar.	No se puede disolver
3.-Bicarbonato de sodio	Se disuelve bien aunque hay que agitar mucho	Se disuelve solo una parte pero no toda y se tarda mucho.	No se disuelve.
4.-Sulfato de calcio	Se logra disolver agitándolo mucho.	Tarda mucho en disolverse y no se disuelve completamente.	No se disuelve.

2.- Disolución dentro del vaso con agua caliente.
Soluto	En agua	En alcohol	En gasolina
1.-Sal	Se disuelve muy fácil y rápido	No se disuelve todo el soluto.	No se disuelve, el soluto se separa en partes.
2.Azúcar	Se disuelve muy rápido y fácil.	No se disuelve.	No se disuelve toda, se hacen grumos.
3.-Bicarbonato de sodio	Se disuelve bien.	No se disuelve, el soluto se va hacia abajo.	Se disuelve solo una parte aunque es muy poca.
4.-Sulfato de calcio	Se disuelve muy fácil.	Solo se disuelve una parte pero no se disuelve todo.	No se disuelve, incluso se hacen grumitos dentro de la gasolina.

IMÁGENES DE LA PRACTICA:

SULFATO DE CALCIO EN GASOLINA A TEMPERATURA AMBIENTE.

SULFATO DE CALCIO EN ALCOHOL A TEMPERATURA AMBIENTE.

SULFATO DE CALCIO EN AGUA A TEMPERATURA AMBIENTE.

BICARBONATO DE SODIO EN AGUA A TEMPERATURA AMBIENTE.

BICARBONATO DE SODIO EN ALCOHOL A TEMPERATURA AMBIENTE.

BICARBONATO DE SODIO EN GASOLINA A TEMPERATURA AMBIENTE.

AZÚCAR EN AGUA A TEMPERATURA AMBIENTE.

AZÚCAR EN ALCOHOL A TEMPERATURA AMBIENTE.

AZÚCAR EN GASOLINA A TEMPERATURA AMBIENTE.

SAL EN AGUA A TEMPERATURA AMBIENTE.

SAL EN ALCOHOL A TEMPERATURA AMBIENTE.

SAL EN GASOLINA A TEMPERATURA AMBIENTE.

SULFATO DE CALCIO EN AGUA CALIENTE.

SULFATO DE CALCIO EN ALCOHOL CALIENTE.

SULFATO DE CALCIO EN GASOLINA CALIENTE.

SAL EN AGUA CALIENTE.

SAL EN ALCOHOL CALIENTE.

SAL EN GASOLINA CALIENTE.

BICARBONATO DE SODIO EN AGUA CALIENTE.

BICARBONATO DE SODIO EN ALCOHOL CALIENTE.

BICARBONATO DE SODIO EN GASOLINA CALIENTE

AZÚCAR EN AGUA CALIENTE.

AZÚCAR EN ALCOHOL CALIENTE.

AZÚCAR EN GASOLINA CALIENTE.

CONCLUSIONES: 
Al terminar la práctica podemos decir que todas las sustancias se disuelven bien en el agua y de acuerdo a la hipótesis los resultados coinciden.