lunes, 9 de octubre de 2017
SÍNTESIS DEL AGUA | ACTIVIDAD DE LABORATORIO 4
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 por que son riesgosas.
-Problema
¿Qué ocurre cuando reaccionan entre sí el hidrógeno y el oxígeno? El oxigeno reacciona con hidrogeno para obtener agua (H2O). La reaccion es:
-Problema
¿Qué ocurre cuando reaccionan entre sí el hidrógeno y el oxígeno? El oxigeno reacciona con hidrogeno para obtener agua (H2O). La reaccion es:
2H2 + O2 ==> 2H2O
Es un cambio quimico, porque todos los compuestos
resultantes tienen propiedades totalmente distintos que los compuestos
reactantes o iniciales.
-Hipótesis
El agua es una sustancia que químicamente se formula como
H2O; es decir, que una molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno
enlazados covalentemente a un átomo de oxígeno.
Ya que el oxígeno tiene una electronegatividad superior a la
del hidrógeno, el agua es una molécula polar. El oxígeno tiene una ligera carga
negativa, mientras que los átomos de hidrógenos tienen una carga ligeramente
positiva del que resulta un fuerte momento dipolar eléctrico. La interacción
entre los diferentes dipolos eléctricos de una molécula causa una atracción en
red que explica el elevado índice de tensión superficial del agua.
-Objetivo
Materiales: 2 matraces de Erlenmeyer de 250 mL, soporte universal completo, mechero Bunsen, un tapón monohorado, 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.
-Procedimiento
1.-Producción de hidrógeno: Coloca en un matraz Erlenmeyer un poco de polvo de zinc y tápalo con un tapón monohorado por el que penetre un tubo de vidrio e forma de L. Monta un sistema de recolección de gas utilizando la botella lena 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 el zinc. Si es necesario calienta un poco, permite que burbujee en el agua el aire contenido en la mangera por unos 30 segundos y colecta el gas en la botella hasta que desplace las dos terceras partes de su contenido de agua. Mantén dentro de la cuba de botella que contiene el gas.
2.- 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.
3- 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
-Datos y observaciones
PREGUNTA
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OBSERVACIONES
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¿Qué se observa al reaccionar el ácido
clorhídrico con el zinc?
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Se observa un
burbujeo y salida de gas por el extremo del tubo, es el hidrógeno que se está
formando en la reacción. El tubo de ensayo se calienta debido a que la reacción
es exotérmica, es decir, con desprendimiento de calor.
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¿Qué se observa al reaccionar agua
oxigenada con el catalizador?
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Se comienza la reacción química.
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¿Por qué es importante marcar volúmenes
de 1/3 en la botella?
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Para determinar donde se pondrá cada material en esta mezcla. (gases)
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¿Cuáles son las evidencias de que
ocurrió una reacción química al acercar la flama a la boca de la botella?
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El sonido ensordecedor que surgió al acercar este.
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-Datos y observaciones
1-¿Por qué es importante marcar los volúmenes de 1/3 en el envase? Para medir correctamente los materiales y la cantidad de agua que se va a ocupar.
2-Una vez recolectados los dos gases dentro de la botella, ¿el contenido es una mezcla o un compuesto? Explica tu respuesta. Es una mezcla, por que no hay partes iguales en su estructura por cualquier lado.
3-¿Por qué es necesario acercar una flama para generar la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno?
4-Tomando en cuenta lo realizado en el laboratorio para la síntesis del agua, ¿qué opinas respecto al rendimiento de esta reacción?
1-¿Por qué es importante marcar los volúmenes de 1/3 en el envase? Para medir correctamente los materiales y la cantidad de agua que se va a ocupar.
2-Una vez recolectados los dos gases dentro de la botella, ¿el contenido es una mezcla o un compuesto? Explica tu respuesta. Es una mezcla, por que no hay partes iguales en su estructura por cualquier lado.
3-¿Por qué es necesario acercar una flama para generar la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno?
4-Tomando en cuenta lo realizado en el laboratorio para la síntesis del agua, ¿qué opinas respecto al rendimiento de esta reacción?
-Aplicación y evaluación
1-¿Por qué, 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? Dejando de un lado las cosas más importantes como que habría que hacerla potable y esas cosas, lo más importante es que generando una nueva molécula de agua cada segundo por 50 millones de años tan solo obtendríamos un gramo de esta preciada sustancia.
2-Si la proporción de gases empleado hubiera sido 1:1, esto es, la misma cantidad de volumen de hidrógeno que de oxígeno, ¿esperarías que los dos gases reaccionaran completamente? Justifica tu respuesta. No, ya que habría un desbalance en la reacción.
3-¿Qué importancia tiene el combinar químicamente hidrógeno y oxígeno en la proporción 2:1 respectivamente y no a la inversa? Es importante para poder entender más a fondo la forma en que la materia se compone y como interactúa consigo misma, claro, hablando solo de la materia bariónica.
1-¿Por qué, 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? Dejando de un lado las cosas más importantes como que habría que hacerla potable y esas cosas, lo más importante es que generando una nueva molécula de agua cada segundo por 50 millones de años tan solo obtendríamos un gramo de esta preciada sustancia.
2-Si la proporción de gases empleado hubiera sido 1:1, esto es, la misma cantidad de volumen de hidrógeno que de oxígeno, ¿esperarías que los dos gases reaccionaran completamente? Justifica tu respuesta. No, ya que habría un desbalance en la reacción.
3-¿Qué importancia tiene el combinar químicamente hidrógeno y oxígeno en la proporción 2:1 respectivamente y no a la inversa? Es importante para poder entender más a fondo la forma en que la materia se compone y como interactúa consigo misma, claro, hablando solo de la materia bariónica.
LA ELECTRÓLISIS DEL AGUA \ ACTIVIDAD 3 DEL LABORATORIO
La electrólisis es la separación de compuestos por medio de la electricidad. Se produce al sumergir dos electrodos, un ánodo y un cátodo, en un líquido electrolítico como la disolución acuosa de hidróxido de sodio y conectadas a una fuente de energía eléctrica como una batería o fuente de poder. Cuando la corriente eléctrica directa fluye se produce una reacción química.
-PROBLEMA
¿Qué evidencias se deberán obtener durante la electrólisis para afirmar que el agua es un compuesto o un elemento? Ver si se divide en sustancias más simples, por ejemplo, ver que sus átomos se separen en hidróxido e hidrógeno.
-HIPÓTESIS
¿Qué es el agua, un compuesto o un elemento? Desde el punto de vista químico, el agua es un compuesto conformado de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
-PREPARACIÓN (sin aparato de Hoffman)
Materiales: Vaso de precipitados de 400 mL, 2 puntillas de grafito (quilate la madera a un lápiz con una navaja hasta que quede 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: Usa bata de laboratorio. Maneja con cuidado las reacciones químicas y reactivos, ya que disoluciones de hidróxidos y ácidos son corrosivas. Al terminar el experimento vacía la disolución empleada del electrolito sobrante en un recipiente para su reuso.
-PROCEDIMIENTO
1- Coloca agua en el vaso de precipitados, 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 queden totalmente llenos de agua al invertirse)
2.-Concreta con alambre de cobre delgado cada puntilla con los polos negativo y positivo de la pila y recubre las conexiones metálicas.
3.-Una vez montado el aparato, agrega unas gotas de ácido sulfúrico, agita y anota tus observaciones.
-DATOS Y OBSERVACIONES
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? Funciona como electrolito que al pasar por una corriente eléctrica da como resultado una reacción química.
3.-¿Qué gas identificaste en el ánodo? Oxígeno.
4.-¿Qué gas identificaste en el cátodo? Hidrógeno.
5.-¿En qué proporción se obtienen los gases obtenidos? 2:1, donde hay 2 veces más volumen de hidrógeno que de oxígeno.
6.- ¿Cuál de los dos gases se obtuvo con mayor proporción? El hidrógeno.
-ANÁLISIS Y CONCLUSIÓN
7- ¿Se puede afirmar que los gases obtenidos en la electrólisis son los componentes del agua? Sí, que fueron producto por la descomposición de la misma.
8-¿Qué permite afirmar la proporcionalidad obtenida de los gases? El volumen medido
9- ¿Qué función cumple el tipo de corriente eléctrica aplicada? La forma por la que esta se va a propagar y con que rapidez lo va a hacer
10-¿Por qué aplicar corriente eléctrica y no otro tipo de energía, como el calor? Por que no conducen bien la carga.
11-¿Qué papel cumple la energía en esta reacción química? Una forma de transporte
12- ¿Qué le sucederá a la electrólisis del agua si se suspende el paso de la corriente eléctrica? Se detiene
13-Con base en las evidencias obtenidas durante la electrólisis, ¿qué es el agua, un compuesto o un elemento? UN COMPUESTO, ya que se obtuvieron sus elementos primarios, hidrógeno y oxígeno.
-APLICACIÓN Y EVALUACIÓN
1-¿La fórmula química del agua H2O permite establecer algunas hipótesis respecto a la proporcionalidad de sus componentes? Si, donde siempre va a ver 2 veces mayor cantidad de H que de O
2-Elabora una hipótesis respecto al papel que cumple la energía (corriente eléctrica) en la descomposición del agua por electrólisis. La palabra electrolisis significa destrucción por electricidad. Esto quiere decir que la electrolisis es el proceso de descomposición de una sustancia a través de electricidad.
-PROBLEMA
¿Qué evidencias se deberán obtener durante la electrólisis para afirmar que el agua es un compuesto o un elemento? Ver si se divide en sustancias más simples, por ejemplo, ver que sus átomos se separen en hidróxido e hidrógeno.
-HIPÓTESIS
¿Qué es el agua, un compuesto o un elemento? Desde el punto de vista químico, el agua es un compuesto conformado de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
-PREPARACIÓN (sin aparato de Hoffman)
Materiales: Vaso de precipitados de 400 mL, 2 puntillas de grafito (quilate la madera a un lápiz con una navaja hasta que quede 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: Usa bata de laboratorio. Maneja con cuidado las reacciones químicas y reactivos, ya que disoluciones de hidróxidos y ácidos son corrosivas. Al terminar el experimento vacía la disolución empleada del electrolito sobrante en un recipiente para su reuso.
-PROCEDIMIENTO
1- Coloca agua en el vaso de precipitados, 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 queden totalmente llenos de agua al invertirse)
2.-Concreta con alambre de cobre delgado cada puntilla con los polos negativo y positivo de la pila y recubre las conexiones metálicas.
3.-Una vez montado el aparato, agrega unas gotas de ácido sulfúrico, agita y anota tus observaciones.
-DATOS Y OBSERVACIONES
PREGUNTA
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OBSERVACIONES
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¿Qué se observa en el polo positivo (ánodo)?
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Las moléculas se separan más rápido por la disolución en la que están inmersas.
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¿Qué se observa en el polo negativo
(cátodo)?
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La separación es más lenta.
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¿Existe diferencia en la cantidad de
gas que se deposita en cada tubo?
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Si, existe una donde hay 2 veces mayor cantidad de volumen de hidrógeno que de oxígeno.
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Acerca un cerillo encendido al gas
obtenido en el cátodo (-), ¿Qué se observa?
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Se apaga. |
Coloca el punto de ignición (paja con
punto rojo encendido) al gas obtenido en el ánodo (+).
|
Se quema más rápido. |
Proporción en que se obtienen los gases
en cada tubo.
|
2:1 |
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? Funciona como electrolito que al pasar por una corriente eléctrica da como resultado una reacción química.
3.-¿Qué gas identificaste en el ánodo? Oxígeno.
4.-¿Qué gas identificaste en el cátodo? Hidrógeno.
5.-¿En qué proporción se obtienen los gases obtenidos? 2:1, donde hay 2 veces más volumen de hidrógeno que de oxígeno.
6.- ¿Cuál de los dos gases se obtuvo con mayor proporción? El hidrógeno.
-ANÁLISIS Y CONCLUSIÓN
7- ¿Se puede afirmar que los gases obtenidos en la electrólisis son los componentes del agua? Sí, que fueron producto por la descomposición de la misma.
8-¿Qué permite afirmar la proporcionalidad obtenida de los gases? El volumen medido
9- ¿Qué función cumple el tipo de corriente eléctrica aplicada? La forma por la que esta se va a propagar y con que rapidez lo va a hacer
10-¿Por qué aplicar corriente eléctrica y no otro tipo de energía, como el calor? Por que no conducen bien la carga.
11-¿Qué papel cumple la energía en esta reacción química? Una forma de transporte
12- ¿Qué le sucederá a la electrólisis del agua si se suspende el paso de la corriente eléctrica? Se detiene
13-Con base en las evidencias obtenidas durante la electrólisis, ¿qué es el agua, un compuesto o un elemento? UN COMPUESTO, ya que se obtuvieron sus elementos primarios, hidrógeno y oxígeno.
-APLICACIÓN Y EVALUACIÓN
1-¿La fórmula química del agua H2O permite establecer algunas hipótesis respecto a la proporcionalidad de sus componentes? Si, donde siempre va a ver 2 veces mayor cantidad de H que de O
2-Elabora una hipótesis respecto al papel que cumple la energía (corriente eléctrica) en la descomposición del agua por electrólisis. La palabra electrolisis significa destrucción por electricidad. Esto quiere decir que la electrolisis es el proceso de descomposición de una sustancia a través de electricidad.
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