Práctica 9

Propiedades químicas

9.1 Objetivos

• Realizar diferentes tipos de reacciones con el fin de observar los cambios químicos que hayan tenido lugar.

• Analizar y explicar el por qué de las transformaciones y las características de algunas reacciones químicas sencillas.


9.2 Marco teórico

Cambios químicos

Cuando uno o más compuestos se transforman en otras sustancias nuevas, ha ocurrido una reacción química o un cambio químico. La evidencia de tales transformaciones es detectable, la mayoría de las veces, mediante la simple obervación de factores tales como:

• Formación de un gas, el cual se manifiesta por efervescencia o por su olor característico.
• Formación de un sólido insoluble o precipitado.
• Generación apreciable de energía en forma de luz y/o calor. El cambio químico puede ser exotérmico si hay desprendimiento de energía, o endotérmico si requiere de energía para llevarse a cabo.
• Cambios de color en el sistema.

En una reacción química, los reactivos se combinan químicamente por simple contacto a temperatura ambiente o suministrando la energía suficiente para que los enlaces se rompan y se formen otros nuevos. En muchos casos, los reaccionantes deben estar en solución para garantizar un medio propicio a la reacción, o debe añadirse un catalizador para que la transformación en productos ocurra a una velocidad apreciable.


9.3 Materiales y equipo

Soluciones: NaOH 0.10 M, NaI 0.10 M, Pb(NO3)2 0.10 M
HCl: 0.10 M, 1.0 M, 4.0 M; H2SO4 2.0 M; , HNO3 4.0 M
Sales: KClO3, MnO2, CaCO3, NaCH3COO, MgCl2
Metales: Na, K, Mg, Zn, Cu
• H2O2, fenolftaleína
• Mechero
• Malla
• Soporte universal
• Tubos de ensayo
• Tubo para gases (eudiómetro)
• Beaker
• Frasco plástico

9.4 Procedimiento

De acuerdo con el objetivo de la práctica deben anotarse todas las evidencias de cambio químico (si lo hay). El mecanismo a seguir en este procedimiento es observar, registrar las observaciones y analizar críticamente los cambios químicos que hayan tenido lugar.

Se han dado las fórmulas químicas de las sustancias que se utilizarán en el experimento, Ud. debe identificarlas también con su nombre.

9.4.1 Disolución de sales

• Colocar una pequeña cantidad de cristales de NaCH3COO.3H2O en un tubo de ensayo, añadir 1.00 mL de agua y agitar. Tocar la pared exterior del tubo. ¿Qué observa?

9.4.2 Reacciones de descomposición
• A 2.00 mL de H2O2 en un tubo de ensayo añadir una pequeña cantidad de MnO2.

• Pesar 1.00 g de KClO3 y colocarlo en un tubo de ensayo limpio y seco. Ajustar un tapón con una manguera y realizar el montaje que se muestra en la figura 9.1. Suspender el calentamiento después de 5 min y añadir al tubo de ensayo una “pizca” de MnO2, mezclar y calentar de nuevo.



Figura 9.1 Descomposición del KClO3

9.4.3 Combinación con ácidos

• Verter 1.00 mL de HCl 0.10 M en un tubo de ensayo. Adicionar dos gotas de anaranjado de metilo.

• Depositar un pedacito de CaCO3 en un tubo de ensayo y añadir HCl 1.0 M hasta la desaparición total del sólido.

• Tomar tres tubos de ensayo limpios y secos. Añadir a cada tubo 3.00 mL de HCl 4.0 M. Al primer tubo agregar una laminita de Mg, al segundo tubo un pedazo de Zn y al tercero un trocito de Cu.

• Tomar tres tubos de ensayo limpios y secos. Al primer tubo agregar 3.00 mL de HCl 4.0 M, al segundo tubo 3.00 mL de HNO3 4.0 M y al tercero 3.00 mL H2SO4 2.00 M. Luego adicionar una laminita de Mg a cada uno de los tubos.

9.4.4 Combinación con bases

• Verter 2.00 mL de NaOH 0.10 M en un tubo de ensayo. Adicionar dos gotas de fenolftaleína .
• A 2.00 mL de solución de MgCl2 0.10 M en un tubo de ensayo, añadir 2.00 mL de NaOH 0.10 M.

9.4.5 Reacciones de precipitación

• Observar la mezcla de NaI(s) y Pb(NO3)2(s) que se ha colocado en una de las mesas laterales.

• En un tubo de ensayo mezclar 2.00 mL de solución de NaI 0.10 M con 2.00 mL de solución de Pb(NO3)2 0.10 M.

9.4.6 Reacciones con metales

• Con unas pinzas para crisol sujetar por un extremo una lámina de Mg pulida y colocar el extremo libre a la llama de un mechero. Mantener la pinza lejos de la cara y no mirar directamente a la lámina mientras que arde vivamente en la llama. Al terminar, colocar las cenizas en un vidrio de reloj, adicionar tres gotas de agua y una gota de fenolftaleína.

Sólo como demostración del Profesor o el Técnico. Agregar tres gotas de fenolftaleína a una cubeta de vidrio con agua. Seguidamente, añadir un trocito de Na. Repetir el procedimiento con K.

9.4.7 Síntesis del agua – Demostración

Armar el montaje que se muestra en la figura 9.2. Inicialmente, el tubo de ensayo contiene 1.00 g de KClO3 y una pizca de MnO2. Calentar el conjunto hasta que el agua en el frasco de plástico haya descendido a 1/3 de la altura inicial. Luego, utilizar otro tubo con 3.00 mL de HCl 4.0 M y añadir una lámina de Mg. Retirar la manguera cuando toda el agua del frasco haya sido desplazada. Levantar el frasco en posición vertical y acercarle a la boca una cerilla encendida.



Figura 9.2
Síntesis del agua


9.5 Resultados

Con base en sus observaciones completar la tabla 9.1 y la tabla 9.2.


Tabla 9.1 Propiedades químicas (I)

Numeral
Ecuación química, evidencia de reacción
9.4.1
CH3COONa.3H2O (s) + H2O (l) -->
9.4.2
a. H2O2 (l) +MnO2 -->
b. KClO3 (s) () -->
9.4.3
a. HCl (ac) + fenolftaleína -->
b. CaCO3 (s) + HCl (ac) -->
c. Mg (s) + HCl 4M -->
    Zn (s) + HCl 4M -->
    Cu (s) + HCl 4M -->
d. Mg (s) + HCl 4M -->
    Mg (s) + HNO3 4M -->
    Mg (s) + H2SO4 2M -->

9.4.4
a. NaOH (ac) + Fenolftaleína -->
b. MgCl2 (ac) + NaOH (ac) -->


Tabla 9.2
Propiedades químicas (II)

Numeral
Ecuación química, evidencia de reacción
9.4.5
a. Pb(NO3)2 (s) + KI(s) -->
b. Pb(NO3)2 (ac) + KI(ac) -->
9.4.6
a. Mg (s) + O2 (g) -->
b. Na (s) + H2O (l) -->
c. K (s) + H2O (l) -->
9.4.7
a. KClO3 (s) () -->
b. Mg (s) + HCl (ac) -->
c. H2 (g)+ O2 (g) () -->


9.6 Discusión y conclusiones

• Establecer las evidencias de cambio químico en cada uno de los procesos estudiados

• Escribir las conclusiones respecto a las diferencias en reactividad de los ácidos con diferentes metales

• Analizar la influencia que tiene un catalizador en una reacción química

9.7 Preguntas

Procedimiento 9.4.1 – Disolución de sales

• ¿Por qué disminuye la temperatura al disolver el CH3COONa.3H2O en agua?

• ¿Qué significan las 3 moléculas de agua que aparecen en la fórmula del compuesto?

• ¿La disolución del CH3COONa.3H2O en agua debe considerarse un cambio químico?

Procedimiento 9.4.2 – Reacciones de descomposición

• ¿Qué otra sustancia podría reemplazar al MnO2?

Procedimiento 9.4.3 – Reacciones con ácidos

• ¿Cuál es la fórmula química del anaranjado de metilo? Consultar sobre los indicadores ácido-base.

Procedimiento 9.4.4 – Reacciones con bases

• ¿Por qué el anaranjado de metilo reacciona de manera diferente con una base que con un ácido?

• ¿Por qué la reacción del MgCl2 con el NaOH se podría llamar de sustitución?


Procedimiento 9.4.5 – Reacciones de precipitación

• ¿Por qué difiere la reactividad del Pb(NO3)2 con NaI dependiendo de si ambos están sólidos o en solución acuosa?

• Escriba la ecuación iónica neta que da lugar a la formación del precipitado.

Procedimiento 9.4.6 – Reacciones con metales

• ¿Por qué es más reactivo el K que el Na si ambos pertenecen a la misma familia de elementos alcalinos? Explique su respuesta con base en la configuración electrónica.

• Los elementos alcalinos siempre vienen almacenados en un líquido especialmente seleccionado. ¿Por qué?

• ¿Qué papel juega el agua como solvente en las reacciones químicas?

• Un recipiente herméticamente sellado contiene 24 g de ozono, O3. Un estudiante afirma que el contenido de ozono es estequiométricamente equivalente a 24 g de O2. ¿Hay algún error en la argumentación del estudiante?

• Se ha observado que en ambientes húmedos un clavo de hierro se cubre de herrumbre más rápido que cuando está expuesto al aire seco. ¿Cómo explica este comportamiento?

9.8 Lecturas recomendadas

Asimov, Isaac. Cómo averiguar quién es químico. En: Los Lagartos Terribles y Otros Ensayos Científicos. Alianza Editorial. Madrid. 1981. pp. 48

Wolke, Robert L. Cómo acabar con la costra de óxido. En: Lo que Einstein no sabía. Robin Book, Bogotá, 2002. pp. 104

9.9 Glosario

Discutir y anotar el significado de los siguientes términos: ácido, base, indicador, precipitación, propiedad química, reacción de descomposición, reacción exotérmica, sal.


9.10 Referencias Internet

• http://www.cmi.k12.il.us/Champaign/buildings/ci/projects/rowe/
chem/545/chemprop.html
• http://www.union.edu/PUBLIC/GEODEPT/hollocher/sciencelabs/
Labs/JAB1/JAB1.htm
• http://www.mrseiler.org/cchanges.html
• http://www.phys.virginia.edu/education/outreach/8thgradesol/
ChemicalChg.htm
• http://www.ehhs.cmich.edu/~sthender/chemchange/
• http://matse1.mse.uiuc.edu/~tw/concrete/f.html
• http://sun.menloschool.org/~tbuxton/chembio/labchemphys.html
• http://www.onekama.k12.mi.us/e2002/g5/science/chem.change.htm