Informe 5 Reacciones Acuosas.docx

INFORME DE LABORATORIO. Reacciones en fase acuosa. Laboratorio Química General II.

REACCIONES EN FASE ACUOSA. Universidad de La Sabana 16/08/2018 Tania Bermúdez Rodríguez - [email protected] María Alejandra Vélez Bueno - [email protected] Lisset Espitia Prada. 1. OBJETIVOS. Analizar las características, agentes y factores involucrados en la producción de los distintos tipos de reacciones en fase acuosa a partir de las mezclas elaboradas. 

 



Establecer mediante la observación y la aplicación de los demás sentidos la manifestación de cualquier tipo de cambio químico o físico, como como consecuencia de una reacción química. diluciones en serie a partir de una solución concentrada para observar el efecto de este método en la disminución de la concentración. Determinar el tipo de reacción mediante la clasificación del cambio ocurrido y evidenciado. Identificar la ecuación química balanceada que representa la reacción producida, así como los agentes y factores, ya sea catalizadores que intervinieron en la misma. Comparar las observaciones realizadas con la información proporcionada por la ecuación química

2. RESULTADOS. Tabla 1. Compilación y características del experimento 1. Primer tubo. Reactivos.

Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares Tipo de electrolito Estado Catalizador Ecuación química Tipo de reacción

Productos

𝑯𝟐 𝑪𝟐 𝑶𝟒

𝑯𝟐 𝑺𝑶𝟒

𝑲𝑴𝒏𝑶𝟒

𝑴𝒏𝑺𝑶𝟒

𝑪𝑶𝟐

𝑯𝟐 𝑶

𝑲𝟐 𝑺𝑶𝟒

Covalente

Iónico

Iónico

Iónico

Covalente

Covalente

Iónico

P. Hidrogeno

P. Hidrogeno

Ion-ion

Ion-ion

P. Hidrogeno

Ion-ion

Débil

Fuerte

Fuerte

Fuerte

Dipolodipolo inducido Débil

No aplica

Fuerte

Liquido No

Liquido Si

Liquido No

Liquido No

Gas No

Liquido No

Liquido No

Oxido-reducción

INFORME DE LABORATORIO. Reacciones en fase acuosa. Laboratorio Química General II. Observaciones

Al momento de aplicar el permanganato de potasio este se disuelve parcialmente, posteriormente al calentar suavemente se observa la perdida de color alrededor de un minuto aproximadamente y se observa la presencia de burbujas.

Segundo tubo. Reactivos.

Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares Tipo de electrolito Estado Catalizador Ecuación química Tipo de reacción Observaciones

Productos

𝑯𝟐 𝑺𝑶𝟒

𝑲𝑴𝒏𝑶𝟒

𝑯𝟐 𝑶

Iónico

Iónico

Covalente

P. Hidrogeno

Ion-ion

P. Hidrogeno

Fuerte

Fuerte

Débil

Liquido No

Liquido No

Liquido No

NO APLICA.

No se lleva a acabo una reaccion. No aplica Al momento de aplicar el permanganato de potasio este se disuelve parcialmente, posteriormente al calentar el color permanece intacto, después de varios minutos se observa una ligera efervescencia.

Tabla 2. Compilación y características del experimento 2. Reactivos.

Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares Tipo de electrolito Estado Catalizador Ecuación química

Productos

𝑷𝒃(𝑵𝑶𝟑 )2

𝑲𝑰

𝑷𝒃𝑰𝟐

𝑲𝑵𝑶𝟑

Iónico

Iónico

Iónico

Iónico

Ion-ion

Ion-ion

Dipolo-dipolo inducido

Ion-ion

Fuerte

Fuerte

No aplica

Fuerte

Liquido No

Liquido No

Solido No

Liquido No

Tipo de reacción

Precipitación.

Observaciones

Al momento de aplicar el yoduro de potasio la mezcla se torna amarilla y luego de pasados unos minutos se forma un precipitado grumoso.

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Tabla 3. Compilación y características del experimento 3. Tubo 1. Reactivos

Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares Tipo de electrolito Estado Catalizador Ecuación química Tipo de reacción

Productos

𝑨𝒈𝑵𝑶𝟑

𝑯𝑵𝑶𝟑

Iónico

Iónico

Ion-ion

P. Hidrogeno

Débil

Fuerte

Liquido No

Liquido No

𝑵𝑶 𝑨𝑷𝑳𝑰𝑪𝑨 (SE FORMAN LOS MISMOS REACTIVOS).

No aplica No aplica

Observaciones

No se observan cambios.

Tubo 2.

Reactivos.

Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares Tipo de electrolito Estado Catalizador Ecuación química

Productos

𝑨𝒈𝑵𝑶𝟑

𝑯𝑵𝑶𝟑

𝑵𝒂𝑪𝒍

𝑵𝒂𝑵𝑶𝟑

𝑨𝒈𝑪𝒍

Iónico

Iónico

Iónico

Iónico

Covalente

Dipolodipolo Fuerte

P. Hidrogeno

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Fuerte

Fuerte

Fuerte

Fuerte

Liquido No

Liquido Si

Liquido No

Liquido No

Sólido No

Tipo de reacción Observaciones

Precipitación. Al momento de añadir el nitrato de plata se observa que la mezcla se trona en un color blanco pálido y que dicho color se mantiene en suspensión como si no lograra disolverse completamente.

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Tubo 3. Reactivos.

Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares Tipo de electrolito Estado Catalizador Ecuación química

Productos

𝑨𝒈𝑵𝑶𝟑

𝑵𝒂𝑪𝒍

𝑵𝒂𝑵𝑶𝟑

𝑨𝒈𝑪𝒍

Iónico

Iónico

Iónico

Covalente

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Fuerte

Fuerte

Fuerte

Débil

Liquido No

Liquido No

Liquido No

Sólido No

Tipo de reacción Observaciones

Precipitación. Al momento de añadir el nitrato de plata se observa que la mezcla se torna lentamente en un color blanco pálido y dicho color se mantiene durante varios minutos en suspensión y pasan varios minutos antes de que el color se disperse por toda la muestra.

Tabla 4. Compilación y características del experimento 4. Reactivos. 𝑭𝒆(𝑵𝑶𝟑)3 Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares Tipo de electrolito Estado Catalizador Ecuación química

Productos 𝑵𝑯𝟒 𝑶𝑯

𝑵𝑯𝟒 𝑵𝑶𝟑

𝑭𝒆(𝑶𝑯)𝟑

Iónico

Iónico

Iónico

Covalente

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Fuerte

Fuerte

Fuerte

Débil (No aplica)

Liquido No

Liquido No

Liquido No

Sólido No

Tipo de reacción Observaciones

Precipitación. Al momento de añadir el hidróxido de hierro el color de la mezcla se torna aun marrón oscuro luego de agitar se observa que no todo se disuelve y que se forma un precipitado grumoso además de un sobrenadante.

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Tabla 5. Compilación y características del experimento 5. Reactivos. 𝑵𝒂𝟐 𝑪𝑶𝟑

Productos 𝑯𝑪𝒍

𝑪𝑶𝟐

𝑵𝒂𝑪𝒍

𝑯𝟐 𝑶

Iónico

Covalente

Covalente

Covalente

Covalente

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Fuerza de dispersión

Dipolo-dipolo

Tipo de electrolito

Fuerte

Fuerte

(No aplica)

Fuerte

P. Hidrogen o (No aplica)

Estado Catalizador Ecuación química

Liquido No

Liquido No

Gaseoso No

Liquido No

Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares

Liquido No

Tipo de reacción Acido-base (neutralización). Observaciones

Al momento de añadir el ácido clorhídrico no se presentó ninguna evidencia de reacción, sin embargo al momento de agitar y añadir mayor cantidad de ácido se observó un ligera efervescencia, sin ningún cambio de color

Tabla 6. Compilación y características del experimento 5. Reactivos. 𝑵𝒂𝟐 𝑪𝑶𝟑

Productos 𝑯𝑪𝒍

𝑪𝑶𝟐

𝑵𝒂𝑪𝒍

𝑯𝟐 𝑶

Iónico

Covalente

Covalente

Covalente

Covalente

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Fuerza de dispersión

Dipolo-dipolo

Tipo de electrolito

Fuerte

Fuerte

(No aplica)

Fuerte

P. Hidrogen o (No aplica)

Estado Catalizador Ecuación química

Liquido No

Liquido No

Gaseoso No

Liquido No

Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares

Liquido No

Tipo de reacción Acido-base (neutralización). Observaciones

Al momento de añadir el ácido clorhídrico no se presentó ninguna evidencia de reacción, sin embargo al momento de agitar y añadir mayor cantidad de ácido se observó un ligera efervescencia, sin ningún cambio de color

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Tabla 6. Compilación y características del experimento 6. Reactivos. 𝑯𝑪𝒍

𝑵𝒂𝑪𝒍

𝑯𝟐 𝑶

Iónico

Covalente

Iónico

Covalente

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

P. Hidrogeno

Fuerte

Fuerte

Fuerte

(No aplica)

Liquido No

Liquido No

Liquido No

Liquido No

𝑵𝒂𝑶𝑯 Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares Tipo de electrolito Estado Catalizador Ecuación química

Productos

Tipo de reacción Observaciones

Acido-base (neutralización). Al momento de añadir el ácido clorhídrico no se observó ningún cambio visible sin embargo al momento de tocar el tubo se logró observar que este había incrementado su temperatura.

Tabla 7. Compilación y características del experimento 7.

Reactivos. 𝑨𝒈𝑵𝑶𝟑

𝑨𝒈𝑪𝒍

𝑰𝒎𝒑𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂𝒔

No aplica

Iónico

Iónico

No aplica

No aplica

Dipolo-dipolo

Dipolo-dipolo

No aplica

No aplica

Fuerte

No aplica

(No aplica)

Liquido No

Liquido No

Solido No

Liquido No

𝑯𝟐 𝑶 + 𝒊𝒎𝒑𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂𝒔 Tipo de compuesto Tipo de fuerzas intermoleculares Tipo de electrolito Estado Catalizador Ecuación química Tipo de reacción Observaciones

Productos

𝑯𝟐 𝑶 + 𝒊𝒎𝒑𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂𝒔 + 𝑨𝒈𝑵𝑶𝟑 → 𝑨𝒈𝑪𝒍 + 𝒊𝒎𝒑𝒖𝒓𝒆𝒛𝒂𝒔 Precipitación. Al momento de añadir el nitrato de plata a la muestra de agua de la llave se observó que también se formó una especie de suspensión de color blanco que pasados unos minutos se precipitada en forma de un sólido cremoso de color blanco

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Las reacciones llevadas a cabo a lo largo de la práctica experimental indicando su estado de agregación se resumen en: 1. 2KMnO4 (ac) + 5H2C2O4 (ac) + 3H2SO4 (ac) 2MnSO4 (ac) + K2SO4 (ac) + 10CO2 (g)+ 8H2O 2. H2SO4 (ac) + KMnO4 (ac) No se lleva a cabo reacción alguna. 3. Pb(NO3)2 (ac) + 2KI (ac) 2KNO3 (ac) + PbI2 (s). 4. HNO3 (ac) + AgNO3 (ac) No se lleva a cabo reacción alguna. 5. NaCl (ac) + AgNO3 (ac) NaNO3 (ac) + AgCl (s) 6. HNO3 (ac) + NaCl(ac) + AgNO3 (ac) 2Na(NO3) + AgCl + H2 7. Fe(NO3)3 (ac) + 3NH4OH(ac) Fe(OH)3 (s) + 3NH4NO3 (ac) 8. Na2CO3 (ac) + 2HCl (ac) 2NaCl (ac) + H2CO3 (ac) 9. HCl (ac) + NaOH (ac) NaCl (ac) + H2O

3. ANÁLISIS DE RESULTADOS. De acuerdo con los resultados anteriormente obtenidos se puede analizar:  Al realizar la reacción indicada en la tabla 1 correspondiente el primer tubo podemos observar como el medio acido provocado favorece la presencia de la reacción por lo cual pude considerarse como un catalizador, esto se entiende desde la teoría puesto que como afirma (Chen, 2004), en soluciones débilmente ácidas, neutras o alcalinas el Manganeso heptavalente se reduce al estado tetravalente, provocando así la precipitación del dióxido de manganeso hidratado, el cual no es deseado en la presente reacción.  El permanganato de potasio por tanto reacciona muy rápidamente en medio ácido con muchas sustancias reductoras de acuerdo con ecuaciones estequiometrias bien definidas, la velocidad de esta reacción en específico puede incrementarse por calentamiento de la solución, en donde el factor calor por lo tanto también asume un papel de catalizador, sin embargo de acuerdo a la teoría (Chen, 2004), a una temperatura demasiado elevada, así como en un medio muy ácido (por lo cual se usan disoluciones de ácido con concentraciones más bajas), la descomposición del ácido oxálico que también se ve beneficiada por las condiciones del medio acido puede verse afectada y alterada.  La reacción presentada se clasifica de óxido reducción ya que en ella ocurre una transferencia de electrones donde el, carbono se oxida pasando de un estado de oxidación +2 a un estado de oxidación +4 y por su parte el manganeso se reduce al recibir esos electrones provenientes del carbono, pasando de su estado de oxidación +7 a un estado de oxidación +2, además la reacción es claramente visible, puesto que de acuerdo con la teoría (Chen, 2004) la disolución de permanganato es violeta y el ión Mn 2+ en disolución diluida es incoloro, es por ello que al mezclar los reactivos se observa el color violeta y con el transcurso del tiempo el color se va desvaneciendo

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hasta que la mezcla de reacción aparece incolora como consecuencia de la producción de manganeso reducido.  Una característica de esta reacción es que también se cataliza mediante el ión Mn 2+, que es a su vez un producto de la reacción por lo que al proceso se titula como auto catalítico (Chen, 2004). En cuanto a las observaciones visibles el burbujeo presente en el tubo 1 al momento de calentar la mezcla es decir al momento de acelerar la reacción se debe a la producción de dióxido de carbono en estado gaseoso. Finalmente es preciso mencionar que en el tubo dos no se lleva a cabo ninguna reacción ya que en este no se agregó ninguna cantidad de ácido, por lo cual no puede existir una transferencia de electrones en la medida en que no existe un elemento que los transfiera para que otro los gane y el burbujeo presentado se debe simplemente a la prolongada exposición a la fuente de calor que simplemente produjo la ebullición del agua.  En la reacción pertinente a la tabla 2, del experimento dos se observa que, el sólido grumosos de color amarillo corresponde a un precipitado, por lo cual la reacción se clasifica como de precipitación la cual se define por, además de involucrar compuestos iónicos formar un producto insoluble en agua que recibe el nombre de precipitado, en este caso en particular, el nitrato de plomo inicialmente se disuelve en agua para dar una solución clara e incolora, sin embargo esta solución reacciona con los yoduros solubles del yoduro de potasio, produciendo un precipitado de yoduro de plomo (II) insoluble en agua de color amarillento-anaranjado claro, de acuerdo con (Universitat de Barcelona, 2015), esta reacción se suele poner como ejemplo para demostrar la reacción química de precipitación, debido al cambio de color que se observa.  Las tablas número 3 que corresponde al experimento del mismo numeral, nos permiten observar que en el primer tubo no se lleva a cabo ninguna reacción entre el ácido nítrico y el nitrato de plomo puesto que dicho procedimiento solo implica la disociación del ácido en sus iones e igualmente una disociación del nitrato para forma los productos que son iguales a los reactivos. Por su parte en el tubo número 2, el ácido nítrico deja desempeñar un papel fundamental en la reacción y esto se entiende debido a la formación de un sólido espeso de color blanco, el cual corresponde a un producto de una precipitación que se da entre el cloruro de sodio y el nitrato de plata pues la reacción entre ellos produce cloruro de plata un sólido insoluble en agua que se sedimenta en el fondo del vaso.  Del tubo 3 de dicho experimento tubo, se observa que también se produce una reacción entre la sal (cloruro de sodio) y el nitrato de plata que también da como resultado un sólido blanco que se precipita, sin embargo en este tubo a diferencia del anterior no hubo presencia de ácido nítrico y se observó que el sólido tardaba más tiempo en formarse y diseminarse a lo largo de la mezcla.  De acuerdo a la tabla número 4, correspondiente al cuarto experimento, la reacción presentada corresponde una precipitación, donde el hidróxido de hierro formado es un sólido grumoso insoluble en agua, su color lo obtiene debido al nitrato de hierro en su

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forma de sal al diluirse constituye una disolución de color marrón, además del solido grumoso, al transcurrir una cierta cantidad de tiempo y al dejar que la mezcla se sedimente se observa la presencia de un sobrenadante que de acuerdo con la teoría (vega, et al. 2003), durante las reacciones químicas, las precipitaciones también puede ocurrir sobre todo si una sustancia insoluble se introduce en una solución y la densidad pasa a ser mayor (de lo contrario el precipitado flota o se forma una suspensión).  En lo que respecta a la tabla 5, en dicho experimento la reacción presentada entre el carbonato de sodio y él ácido clorhídrico se clasifica como una reacción de neutralización o ácido base. En este punto es preciso mencionar que aunque el carbonato de Sodio no sea una base en todo el sentido de la palabra puesto que no presenta el grupo OH en su estructura si se clasifica como una sal extremadamente alcalina es decir según (Instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales, 2005) con una gran capacidad para neutralizar los ácidos y mantener su pH a pesar de la agregación de ácidos. En este caso la reacción se denomina de neutralización porque cada componente neutraliza las propiedades del otro, la ligera efervescencia presente en la reacción se entiende porque la reacción tiene como productos dióxido de carbono que se libera en forma de gas, sin embargo esta reacción se da de forma muy lenta debido a que no es directamente una base frente a un ácido.  Al analizar la tabla 6 correspondiente a dicho experimento, se observa por desde el conocimiento de los reactivos que se trata del típico ejemplo de una reacción acidobase en donde se forma sal y agua (se produce agua, porque el catión hidrógeno y el anión hidroxilo que caracterizan al ácido y a la base respectivamente se unen), la evidencia más clara de que este tipo de reacción se está llevando a cabo radica en el incremento de temperatura puesto que se caracteriza por ser una reacción exotérmica, lo cual se entiende de acuerdo con (Universidad Autónoma de México, s.f), en donde especifica que tanto “los compuestos reactivos como los productos tienen su propio nivel de energía (encerrada en los enlaces que unen entre sí sus átomos). Si la energía final de los productos es menor que la energía inicial de los reactivos, se ha perdido energía en el proceso. Esa energía es la que se desprende al medio, normalmente en forma de calor”.  La tabla 7 correspondiente al último experimento, tiene como finalidad observar la presencia de cloruros en el agua, en este caso no se puede establecer una reacción concreta para describir la reacción por lo cual se procede a inferir que si el agua contaminada o agua de la llave reacciona con el nitrato de plata y forma un sólido espeso blanco es porque dicha agua contiene cloruros que reaccionan para desplazar el nitrato y formar cloruro de plata, que es conocido por ser un precipitado de color blanco.  Por último es preciso mencionar el efecto de la temperatura en todas las reacciones realizadas en algunas la temperatura no influyo en gran medida ni hubo cambios significativos en este factor, sin embargo fueron dos reacciones particularmente las que significaron un cambio en este factor, por su parte en la reacción 1 la temperatura y el

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suministro de calor representa un catalizador que aumenta la velocidad de la reacción así como su eficiencia y en segundo lugar en la reacción 6 es el cambio de temperatura presentado en el tubo el que nos indica la presencia de una reacción química definida como una reacción exotérmica que libera calor. 4. CONCLUSIONES 5. BIBLIOGRAFÍA: Chen, W. (2004). LABORATORIO DE QUIMICA ANALITICA. Recuperado de: http://www.geocities.ws/chex88chex/analitica/Titula cionRedox Universitat de Barcelona. (2015). Tipos de extracciones y reacciones. Recuperado de: http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/extracci o_tip.html

Vega, et al. (2003). La teoría y la práctica en el laboratorio de química analítica Universidad Autónoma

Metropolitana.

Recuperado

de:

http://www.uamenlinea.uam.mx/materiales/quimica/ PEREZ_CESAR_MA_DEL_CARMEN_La_teoria_y_ la_practica_en_el_labo.pdf Instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales. (2005). La alcalinidad. Recuperado

de:

http://www.ideam.gov.co/documents/14691/38155/Al calinidad+total+en+agua+por+electrometr%C3% ADa..pdf/dd9a3610-8ff7-49bc-97eb-5306362466df Universidad Autónoma de México. (s.f.). Reacciones exterminas y endotérmicas. Recuperado de:

INFORME DE LABORATORIO. Reacciones en fase acuosa. Laboratorio Química General II.

http://www.cajondeciencias.com/Descargas%20quimica/Reacciones%20exotermicas %20y%20endotermicas.pdf