Entrada 11

REACCIÓN DEL OXÍGENO CON METALES Y NO METALES
Todos alguna vez, hemos tenido una experiencia con el fenómeno de la oxidación, cuando el oxígeno reacciona con un elemento para formar un óxido. Este comportamiento es una propiedad química característica que permite establecer diferencias entre un metal y un no metal.

PROBLEMA
¿El comportamiento químico de un metal frente al oxígeno es igual que el de un no metal?

HIPÓTESIS
La reacción del oxígeno con un metal y un no metal se presenta de maneras muy diferente debido a las propiedades de cada uno.

OBJETIVO
°Establecer las diferencias entre los metales y los no metales con base en su comportamiento químico con el oxígeno.

PREPARACIÓN
MATERIALES
Cucharilla de combustión, dos vasos de precipitados de 50 mL., dos matraces Erlen Meyer de 250 mL. con crisol, cápsula de porcelana, soporte universal completo, mechero Bunsen, cinta de magnesio, un pequeño trozo de sodio o calcio, azufre en polvo, pizeta con agua destilada, indicador universal en frasco con gotero y lentes de seguridad.

MEDIDAS DE SEGURIDAD
Usa bata de laboratorio. Emplea las pinzas para el crisol para sujetar las cintas de magnesio y cuando la estés calentando no observes directamente la luz que produce. Cuando calientes azufre o carbón emplea cantidades no mayores al tamaño de un cerillo, captura inmediatamente los humos producidos y no inhales directamente. Los residuos sólidos envuélvelos en papel y deséchalos al bote de basura del laboratorio. Los residuos líquidos deséchalos por la tarja y vierte suficiente agua para que se eliminen. Solicita la ayuda de tu profesor en caso de alguna duda.

PROCEDIMIENTO
1. A un vaso de precipitados de 50 mL:, agrega 10 mL de agua destilada y tres gotas de indicador universal.
Sujeta un pedazo de cinta de magnesio de aproximadamente un cm de largo con unas pinzas para crisol y quémala en la flama azul del mechero; al terminar la combustión introduce en el vaso las cenizas de la cinta y registra tus observaciones.
NOTA: al calentar el magnesio no observes directamente la luz que se produce durante el calentamiento , ya que puede afectar a los ojos.
2. Repite los pasos anteriores pero ahora con un pequeño trozo de sodio o calcio y anota tus observaciones.
NOTA: Realizar el calentamiento del sodio en una cápsula de porcelana.
3. Coloca en la cucharilla de combustión una muestra no mayor al tamaño de la cabeza de un cerillo de azufre en polvo. Calienta la cucharilla en la flama azul en el mechero y cuando se produzca un gas captúralo rápidamente en el matraz, agrega 10 ml de agua y tres gotas de indicador universal. Agita.
NOTA: No inhales directamente los humos producidos.
4. Realiza la misma operación que con el azufre, pero ahora con carbón en polvo observando las mismas precauciones. No olvides anotar tus observaciones.

ANÁLISIS Y CONCLUSIÓN
Con base en el registro de tus observaciones responde lo siguiente:
1. ¿Qué propiedades tienen en común los óxidos de magnesio y de sodio o calcio?
R= Todos trabajan con un solo número de oxidación
2. ¿Qué propiedades tienen en común los óxidos de azufre y carbono?
R= Trabajan con más de un número de oxidación
3. Se sabe que el magnesio y el calcio son elementos metálicos y que el azufre y el carbono son elementos no metálicos: ¿existe alguna diferencia entre los óxidos de metales y los óxidos de los no metales?
R= Si, los oxidos metalicos al reaccionarlos con agua producen bases y los oxidos no metalicos al reaccionarlos con agua, producen acidos.
4. ¿Se puede afirmar que los metales tiene el mismo comportamiento químico frente al oxígeno?
R= Si, ya que cualquier metal, al reaccionarlo con oxigeno produce una oxidación.
5. ¿Se puede afirmar que los no metales tienen el mismo comportamiento químico frente al oxígeno?
R= Si, ya que cualquier no metal, al reaccionarlo con oxigeno produce una oxidación.
6. ¿Se puede afirmar que los metales y los no metales tienen diferente comportamiento químico frente al oxígeno?
R= No, porque ambos, al reaccionarlos con oxigeno producen la oxidación.
7. Escribe la representación en ecuación a c/u:
a) oxidación de magnesio: 2Mg(s)    +   O2(g)                  2MgO(s)
                                                          MgO(s)   +   H2O(l)      indicador universal       Mg(OH)2 (ac)
                                                          MgO(s)  +  H2O     fenolftaleína         Mg (OH)2 (ac)

b) oxidación de calcio:
c) oxidación de azufre:              S(s)  +  O2(g)               SO2 (g)

	SO2(g)  +  H2O(l)        indicador universal     H2SO3 (ac)

d) oxidación de zinc:
8. ¿Las reacciones de oxidación efectuadas son endotérmicas o exotérmmicas?
9. ¿Las reacciones de oxidación de un metal o de un no metal son de combinación o descomposición?

APLICACIÓN Y EVALUACIÓN
1. Se tiene el elemento X, el cual se calienta y reacciona con oxígeno del aire produciendo un sólido que al combinarlo con agua y unas gotas de indicador universal produce una coloración azul o morada ¿qué tipo de elemento es X?
2. Escribe la ecuación de obtención del óxido del elemento X
3. El elemento Y al ser calentado y reaccionando con el oxígeno al combinarlo con agua e indicador la torna rosa o roja ¿Qué tipo de elemento es?
4. Escribe la ecuación de obtención del óxido del elemento Y

Elemento	Tipo de óxido obtenido	Compuesto que se forma al reaccionar con agua	Coloración de disolución acuosa
Magnesio	Solido	Mg (OH)2 (ac)	Azul
Ázufre	Líquido	H2SO3 (ac)	Rojo
Carbón	Solido	H2CO3 (ac)	Anaranjado
Magnesio	Solido	Mg(OH)2 (ac)	Rosa

                        

                                            

   REFERENCIA: QUÍMICA 1 (AGUA Y OXÍGENO)

                            Antonio Rico Galicia

                            Rosa Elba Pérez Orta

ENTRADA 10

ATMÓSFERA
La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra. Comenzó a formarse hace unos 4600 millones de años con el nacimiento de la Tierra.
Otros gases de interés presentes en la atmósfera son el vapor de agua, el ozono y diferentes óxidos de nitrógeno, azufre, etc.
También hay partículas de polvo en suspensión como, por ejemplo, partículas inorgánicas, pequeños organismos o restos de ellos, NaCl del mar, etc. Muchas veces estas partículas pueden servir de núcleos de condensación en la formación de nieblas (smog o neblumo) muy contaminantes.

	% en volumen
Nitrógeno	78.084
Oxígeno	20.946
Argón	0.934
CO2	0.033

ENTRADA 9

EJERCICIOS HIDRÓGENO Y OXÍGENO
                      
           
REFERENCIA: QUÍMICA 1 (AGUA Y OXÍGENO)
                            Antonio Rico Galicia
                            Rosa Elba Pérez Orta

ENTRADA 8

ELECTRÓLISIS DE AGUA

La electrólisis es la separación de compuestos por medio de 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 conectados 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 deberán obtener durante la electrólisis para afirmar que el agua es un compuesto o un elemento?

HIPÓTESIS

El agua es un compuesto conformado de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. 

OBEJTIVO

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

PREPARACIÓN

MATERIALES

Aparato de Hoffman, fuente de poder, cables conectores, disolución de hidróxido de sodio 1M como electrolito.

MEDIDAS DE SEGURIDAD

Usa bata de laboratorio. Maneja con cuidado los reactivos, ya que las disoluciones de hidróxidos y ácidos son corrosivas. Al terminar el experimento vacía la disolución empleada del electrolito sobrante en u  recipiente para su reuso.

PROCEDIMIENTO

1. Monta el aparato de Hoffman y conéctalo con los cables a la fuente de poder, respoetando los códigos de color.

2. Vierte la disolución de hidróxido de sodio por el tubo central del aparato hasta llegar a la marca cero en los brazos laterales, Consulta a tu profesor

3. Al encender la fuente de poder, Observarás el desprendimiento de gases de los electrodos, anota los volúmenes ocupados cada minuto durante 5 mins. Apaga la fuente y registra los datos en tu cuaderno.

4. Con la orientación de tu profesor identifica cada uno de los gases obtenidos en la columna.

5. Cpn los datos obtenidos calcula la relación que hay entre el volumen de gas encontrado en el electrodo negativo (cable negro) y el volumen de gas obtenido en el electrodo positivo (cable rojo).

6. Compara tus resultados con los de otros equipos y discútelos con tu profesor.

EN CASO DE NO CONTAR CON EL APARATO DE HOFFMAN.

PREPARACIÓN

MATERIALES

Vaso de precipitados de 400 mL., 2 puntillas de grafito o clavos, 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 e cloruro de sodio (como electrolíto )

MEDIDAS DE SEGURIDAD

Usa bata de laboratorio, maneja con cuidado los reactivos, ya que las disoluciones de hidróxido y ácidos son corrosivas. Al terminar el experimento vacía la disolución empleada de electrolito sobrante en un recipiente para su reuso.

PROCEDIMIENTO

1. Coloca agua en le vaso de precipitados, introduce 2 clavos dentro de los 2 tubos de ensayo que previamente han sido llenados con agua e invertidos dentro del vaso de precipitados (de tal forma que ambos queden llenos de agua al invertirse).

2. Conecta con alambre de cobre delgado cada clavo con los polos positivo y negativo 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

PREGUNTAS

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

DIrecta

2. ¿Qué papel cumple en la electrólisis el hidróxido de sodio en la disolución?

Es un electrolito que ayuda a la separación y proceso
3. ¿Qué gas identificaste en el ánodo?

Hidrógeno

4. ¿Qué gas identificaste en el cátodo?

Oxígeno

5. ¿En qué proporción se obtienen los gases obtenidos?

2:1

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

Hidrógeno

7. ¿Se puede afirmar que los gases obtenidos en la electrólisis son los componentes de agua?

Si

8. ¿Qué permite afirmar la proporcionalidad obtenida de los gases?

La ecuación química

9. ¿Qué función cumple el tipo de corriente eléctrica aplicada?

Electrólisis

10. ¿Por qué aplicar corriente eléctrica y no otro tipo de energía, como el calor?

El calor alteraría

11. ¿ Qué papel cumple la energía en esta reacción química?

Pasar electrones 

12. ¿Qué le sucederá a la electrólisis del agua si se suspende el paso de la corriente eléctrica?

Se detiene la obtención de gases 

13. Con base en las evidencias obtenidas durante la electrólisis ¿qué es el agua, un compuesto o un elemento? 

Compuesto formado por 2 elementos.

                                      
REFERENCIA: QUÍMICA 1 (AGUA Y OXÍGENO)
                            Antonio Rico Galicia
                            Rosa Elba Pérez Orta

entrada 7

SÍNTESIS DE AGUA 
Los compuestos son combinaciones químicas de los elementos. Cuando se unen dos o más para formar un compuesto se lleva acabo 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
Una mezcla de gases en la que  el volumen de hidrógeno es el doble que el de el oxígeno.

OBJETIVO
°Observar una reacción química de síntesis.

PREPARACIÓN
MATERIALES
2 matraces Erlenmeyer de 250 mL, soporte universal completo, mechero Bunsen, un tapón manhorado, una cuba hidroneumática, tubo de vidrio, pinzas para tubo de ensayo, una jeringa, tapón simple, un envase de refresco vacío, 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 colocar los restes de sustancias obtenidos de las reacciones.

PROCEDIMIENTO
I. 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 en forma de L. Monta un sistema de recolección de gas utilizando la botella llena de agua invertida (el hidrógeno no es soluble en agua); con ayuda de la jeringa, introduce en el matraz el ácido clorhídrico el 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 desplace las dos terceras partes de su contenido de agua. Mantén dentro de la cuba la botella que contiene el gas.
NOTA: se recomienda marcar el volumen de la botella, previamente, en tres posiciones que representen 1/3 de volumen, cada uno, y así te será más fácil medir cuanta agua tienes que desalojar al introducir cada uno de los gases.

II. 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 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.

III. 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.

ANÁLISIS Y CONCLUSIÓN
1. ¿Por qué es importante marcar los volúmenes de 1/3 en el envase?
Para que los volúmenes no se alteren
2. Una vez recolectados los dos gases dentro de la botella ¿El contenido es una mezcla o un elemento?  Explica tu respuesta.
Mezcla, los átomos son distintos
3. ¿Por qué es necesario acercar una flama para generar la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno?
Comprobación de la obtención de la mezcla de los gases
4. Tomando en cuenta lo realizado en el laboratorio para la síntesis del agua, ¿qué opinas respecto al rendimiento de esta reacción?
Duradero mientras se tape, pero corto si no es así.

APLICACIÓN  Y EVALUACIÓN
1. ¿Por qué si la combinación del hidrógeno y el oxígeno forma agua, no se puede obtener este compuesto en forma cotidiana para cubrir las necesidades de abastecimiento de este líquido vital?
Se necesitarían otros recursos.
2. Si la proporción de gases empleados hubiera sido de 1:1, esto es, la misma cantidad de volumen de hidrógeno que oxígeno ¿esperarías que los dos gases reaccionaran completamente? Justifica tu respuesta.
No reaccionaría de la misma forma, o al menos, no con la misma intensidad
3. ¿Qué importancia tiene el combinar químicamente hidrógeno y oxígeno en la proporción?
Cumple con la originalidad de H2O
-Para producir agua a partir de sus elementos constituyentes se requiere el doble de volumen del gas hidrógeno que de oxígeno, ya que un compuesto es la combinación química dedos o más elementos que se unen en proporción fija y constante.



 
               




REFERENCIA: QUÍMICA 1 (AGUA Y OXÍGENO)
                            Antonio Rico Galicia
                            Rosa Elba Pérez Orta

temperatura de separación de mezcla.