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:

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

PREGUNTA	OBSERVACIONES
¿Qué se observa al reaccionar el ácido clorhídrico con el zinc?	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.
¿Qué se observa al reaccionar agua oxigenada con el catalizador?	Se comienza la reacción química.
¿Por qué es importante marcar volúmenes de 1/3 en la botella?	Para determinar donde se pondrá cada material en esta mezcla. (gases)
¿Cuáles son las evidencias de que ocurrió una reacción química al acercar la flama a la boca de la botella?	El sonido ensordecedor que surgió al acercar este.

-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?

-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.