laboratorio N° 7 de inorganica
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7/29/2019 laboratorio N 7 de inorganica
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PRACTICA N 7: Hidrgeno: Obtencin y propiedades.
I. Objetivos.Tras el desarrollo de la prctica de laboratorio, debemos estar en la capacidad de producir
hidrgeno, por medio de reacciones (metales alcalinos y alcalinos trreos con el agua,
metales con cidos inorgnicos, etc.)II. Tarea previa.
1. El alumno debe investigar otras propiedades fsicas y qumicas del hidrgeno.Propiedades qumicas:
- Masa atmica media: 1,00794 uma.
- Valencia: +1, -1
- El hidrgeno reacciona con muchos no metales. Combina con el nitrgeno en
presencia de un catalizador para formar amonaco NH3, con el azufre para formar
sulfuro de hidrgeno H2S, con el cloro para formar cloruro de hidrgeno HCl, y
con el oxgeno para formar agua H2O. Cuando el hidrgeno se mezcla con el aire o
el oxgeno y se enciende, la mezcla hace explosin. El hidrgeno tambin combinacon los metales ms activos, como sodio, litio y calcio, para formar hidruros (NaH,
LiH y CaH2). Acta como un agente reductor sobre xidos metlicos, tal como
xido de cobre, quitando el oxgeno y dejando el metal en estado libre. El
hidrgeno reacciona con compuestos orgnicos no saturados para formar los
compuestos saturados correspondientes.
Propiedades fsicas:
- Descripcin: Ligero, inodoro, incoloro e inspido.
- Estado a Temperatura (20C) y Presin (1atm): Gas
- Densidad a 20 C: 0,08987 g/litro
- Punto de fusin: -259,19 C- Punto ebullicin: -252,72 C
2. El alumno estudiar e investigar sobre la reactividad, toxicidad e inflamabilidad delhidrgeno.
Reactividad
- Productos de descomposicin: Se produce agua cuando el hidrgeno arde en
presencia de aire.
- Polimerizacin peligrosa: Ninguna
Inflamabilidad
- El gas hidrgeno quema con una llama celeste, casi invisible. Tambin se enciende
fcilmente con poca fuerza de ignicin. El hidrgeno es ms ligero que el aire y sepuede acumular en las partes altas de lugares encerrados. La presin en el cilindro
puede aumentar debido a calentamiento y romperse, si los dispositivos de
descarga de presin llegaran a fallar.
Toxicidad
- Asfixiante simple. Altas concentraciones de este gas pueden causar una atmsfera
deficiente en oxgeno causando en individuos dolor de cabeza, zumbido en los
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odos, mareos, somnolencia, inconsciencia, nausea, vmitos y depresin de todos
los sentidos. La piel de la vctima puede adquirir una coloracin azulada. En
concentraciones inferiores de O2 (
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Toxicidad: Lquido aceitoso incoloro. Corrosivo e higroscpico. Reacciona con el agua.
Puede ocasionar daos en riones y pulmones, en ocasiones ocasionando la muerte.
Peligro de cncer. Puede ser fatal si se inhala.
CuSO4
Reactividad: Cuando es calentado hasta descomposicin, emite vapores txicos dexido de azufre.
Toxicidad: Causa irritacin en el tracto respiratorios y digestivo, pudiendo resultar en
ulceraciones y/o perforaciones del mismo.
NaOH
Reactividad: Es sensible a la humedad o exposicin excesiva al aire.
Toxicidad: Corrosivo. Higroscpico. Reacciona con agua cidos y otros materiales.
Causa quemaduras a piel y ojos. Puede ocasionar irritacin severa de tracto
respiratorio y digestivo con posibles quemaduras. En casos crnicos puede producir
cncer en el esfago y dermatitis por contacto prolongado con la piel.
KMnO4
Reactividad y toxicidad: El permanganato de potasio es un slido cristalino prpura,
soluble en agua. Es no inflamable, sin embargo acelera la combustin de materiales
inflamables y si este material se encuentra dividido finamente, puede producirse una
explosin.
Es utilizado como reactivo en qumica orgnica, inorgnica y analtica; como
blanqueador de resinas, ceras, grasas, aceites, algodn y seda; en teido de lana y
telas impresas; en el lavado de dixido de carbono utilizado en fotografa y en
purificacin de agua.
Se obtiene por oxidacin electroltica de mineral de manganeso.
4. El alumno realizar un resumen esquemtico del trabajo experimental que va arealizar en el laboratorio.
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III. Desarrollo experimental.1. Experimento N1: Obtencin de hidrgeno a partir de las reacciones de los metales
con el agua.
a. Observaciones:- Sodio (Na) es plateado, y con el agua ocurre reaccin violenta.
- Sodio con fenolftalena se forma un rojo grosella.
- Potasio (K) es plateado, y con un agua se produce una reaccin violenta ms fuego
- Potasio con fenolftalena se forma un rojo grosella.
Se harn reaccionar
metales con agua:
(sodio calcio)+ Agua
Se harn reaccionar
cidos fuertes con
metales
Se harn reaccionar
soluciones alcalinas
con metales
El hidrgeno obtenido
se utilizara para ver su
carcter de agente
reductor
Se observar cmo
reacciona el hidrgeno
obtenido ante un
cerillo encendido, para
determinar si el
hidrogeno es un
combustible o no
Se comparar la
densidad del
hidrgeno con la del
aire, con ayuda de la
propiedad de
inflamabilidad del
hidrgeno
En cada una de estas
reacciones se obtendr
hidrgeno gaseoso
Experimento 1 Experimento 4 Experimento 2
Experimento 3
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- El calcio (Ca) ms agua se produce una reaccin violenta. Los productos son el Ca
(OH).Y el Ca (OH) ms H2 se tiene una reaccin exotrmica. Y estos forman
precipitados los xidos blancos de CaO.
- Y tambin el CaOH + HCl se forma el CaCl (solucin incolora).
b. Reacciones qumicas:2Na + 2H2O 2Na(OH) + H22K + 2H2O 2K(OH) + H2
Ca + 2H2O Ca(OH)2 +H2Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O
c. Conclusiones:- Se vieron reacciones exotrmicas al reaccionar el sodio, potasio y calcio, ya que los
alcalinos y los alcalinos trreos se caracterizan por ser muy activos al reaccionar
con el agua, y en cada una de estas se liberaba hidrgeno.
- El color de la solucin se tornaba color rojo grosella al adicionar la fenolftalena, ya
que el medio de la solucin era bsico, debido a la formacin de hidrxidos de
sodio, potasio y calcio, producto de haber reaccionado el sodio, potasio y calciocon el agua.
- Se formo un inhibidor, el CaCl2, producto de reaccionar el HCl con Ca(OH)2.
2. Experimento N2: Reacciones de los metales con cidos inorgnicos.a. Observaciones:a.1. Zinc metlico con cidos diluidos.
- Ante el contacto del Zn con el cido sulfrico 3M, se comienzan a desprender
burbujas, predecimos que producto de esta reaccin se obtiene hidrgeno; el
burbujeo dentro del tubo es rpido y no se presenta variacin de color alguno
(lquido incoloro, gas incoloro).
- Como en el caso anterior al hacer contacto el Zinc con el cido clorhdrico 6 M,
comienzan a desprenderse burbujas, se predice que es hidrgeno el gas emitido
en esta reaccin; el burbujeo que se presenta en el interior del tubo es de
velocidad media, no se presenta algn cambio de color (lquido incoloro y gas
incoloro).
- Al momento de hacer contacto el zinc con el cido ntrico 6M, comienza a
desprenderse burbujas de manera rpida, el lquido permanece incoloro; y tras un
corto tiempo se comienzan a observar una coloracin naranja entre el gas que se
desprende del tubo, luego de esta observacin se percibe un olor fuerte, parecidoa leja; se desconoce que gas pueda ser, adems no se pudo distinguir si el
hidrgeno se produjo junto con este gas naranja.
a.2. Accin de los cidos fuertes sobre los metales.
Se observan el grado de actividad de las reacciones, y estas se escriben en el siguiente
cuadro:
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HCl 6M HNO3 6M H2SO4 6M
Aluminio Inactivo Inactivo Inactivo
Cobre Inactivo Lenta Lento
Magnesio Muy activa Muy activo Muy activo
Estao Inactiva Moderado Lento
Zinc Moderado Activo ModeradoHierro Activo Moderado Activo
b. Reacciones qumicas:c. Conclusiones:
3. Experimento N3: Preparacin y estudio de las propiedades del hidrgeno gaseoso.a. Observaciones:- La reaccin de HCl y granallas de Zn fue espontnea y rpida, con liberacin de un
gas.
- Al recolectar el gas liberado en el sistema utilizado, el gas desplaza al agua que
haba dentro del tubo.
- En el procedimiento a) en un solucin cida de KMnO4 + H2SO4 que le agregamos
granallas de Zn reacciono y cambio a incoloro, en un reaccin exotrmica y
liberando gas.
- Al otro tubo que tiene la misma solucin cida le inyectamos gas, tambin cambio
a incoloro.
- El gas obtenido del primer sistema en un tubo pequeo, le acercamos un cerillo
encendido, lo hace combustionar a este.
- Este dicho gas aparentemente es menos denso que el aire, ya que al juntar dos
tubos; uno con aire y el otro con dicho gas.
b. Reacciones QumicasHCl + Zn H2 +ZnCl2
2KMnO4+ 6H2SO4 +5 Zn2MnO2 + 6H2O + K2SO4 +5ZnSO4
2KMnO4+ H2SO4 +H2 2MnO2 + 2H2O + K2SO4
c. Conclusiones- El gas obtenido cuando se recoleta en la reaccin de HCl con las granallas de Zn es
el hidrogeno gaseoso.
- El gas hidrogeno acta como agente reductor ya que reduce al manganeso en la
solucin cida.- El gas hidrogeno es comburente, ya que al acercar un cerillo a este, el cerillo
combustiona.
4. Experimento N4: Gas obtenido por accin del H2SO4 de diferentes concentracionessobre Zn (s).
a. Objetivo especifico:- Averiguar el gas que obtenemos en la reaccin de H2SO4 y Zn(s).
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- Como debido a la influencia de la molaridad en el acido sulfrico es que se da la
reaccin con el Zn(s).
b. Observaciones:- todos los tubos se observan desprendimiento de gas.
- En el 1er tubo se desprende gas de color blanco que sera el H2 pero en poca
cantidad por lo que ocurre una reaccin lenta.- En el 2do tubo se desprende gas blanquecino que sera el H2.
- En el 3ro tubo se desprende gas blanquecino que sera el H2.
- En el 4to tubo se desprende gas de color blanco que sera el H2 ocurre una
reaccin violenta donde se consume rpido el Zn
c. Reacciones qumicas:- 1er tubo: H2SO4(ac) 3M
H2SO4(ac) + Zn(s) Zn(SO)4 + H2
- 2do tubo: H2SO4(ac) 6M
H2SO4(ac) + Zn(s) Zn(SO)4 + H2
- 3er tubo: H2SO4(ac) 9M
H2SO4(ac) + Zn(s) Zn(SO)4 + H2
- 1er tubo: H2SO4(ac) 12M
H2SO4(ac) + Zn(s) Zn(SO)4 + H2
d. Grfico:
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e. Conclusiones:- Se verific la presencia de reaccin entre el H2SO4(ac) a diferentes concentraciones
y el zinc metlico siendo la reaccin producida ms notable entre el H2SO4(ac) 12M
y el zinc y la ms lenta entre el H2SO4(ac) 3M y el zinc metlico
- Por lo que la reaccin se da cuando hay mayor cantidad de iones sulfato e iones
hidrgeno.
IV. Cuestionario.1. Describe las propiedades fsicas y qumicas del hidrgeno.
Propiedades qumicas:
- Masa atmica media: 1,00794 uma
- Valencia: +1, -1
- El hidrgeno reacciona con muchos no metales. Combina con el nitrgeno en
presencia de un catalizador para formar amonaco NH3, con el azufre para formar
sulfuro de hidrgeno H2S, con el cloro para formar cloruro de hidrgeno HCl, y
con el oxgeno para formar agua H2O. Cuando el hidrgeno se mezcla con el aire oel oxgeno y se enciende, la mezcla hace explosin. El hidrgeno tambin combina
con los metales ms activos, como sodio, litio y calcio, para formar hidruros (NaH,
LiH y CaH2). Acta como un agente reductor sobre xidos metlicos, tal como
xido de cobre, quitando el oxgeno y dejando el metal en estado libre. El
hidrgeno reacciona con compuestos orgnicos no saturados para formar los
compuestos saturados correspondientes.
Propiedades fsicas:
- Descripcin: Ligero, inodoro, incoloro e inspido.
- Estado a Temperatura (20C) y Presin (1atm): Gas
- Densidad a 20 C: 0,08987 g/litro
- Punto de fusin: -259,19 C
- Punto ebullicin: -252,72 C
2. Enumera las principales aplicaciones del hidrgeno, en la industria, investigacin,bioqumica, medicina, etc.
El hidrgeno es un compuesto de gran inters para la industria qumica, participandoen reacciones de adicin en procesos de hidrogenacin o como agente reductor enprocesos de reduccin. A continuacin se citan algunos de los procesos msimportantes en los que participa:
1. Sntesis de amoniaco: El amoniaco se obtiene por la reaccin cataltica entrenitrgeno e hidrgeno.
N2 + 3H2 2NH32. Procesos de Refinera: Los procesos de hidrogenacin en refinera tienen como
objetivo principal la obtencin de fracciones ligeras de crudo a partir de fraccionespesadas, aumentando su contenido en hidrgeno y disminuyendo su pesomolecular. De forma simultnea pueden eliminarse elementos indeseados comoazufre, nitrgeno y metales.
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3. Tratamiento de carbn: Mediante el tratamiento de carbn en presencia dehidrgeno, en diferentes condiciones de presin, temperatura, pueden obtenerseproductos lquidos y/o gaseosos mediante diferentes procesos (hidrogenacin,hidropirlisis, y gasificacin hidrogenante).
4. Aprovechamiento del Gas de Sntesis: La produccin de hidrgeno a partir dehidrocarburos conduce a una mezcla de gases formada principalmente porhidrgeno y monxido de carbono. Esta mezcla de gases se denomina Gas deSntesis debido a su empleo en procesos de sntesis de productos qumicosespeciales, como por ejemplo la sntesis de metanol, sntesis Fisher-Tropsch,hidroformilacin de olefinas (sntesis oxo) y sntesis de metano y etileno, entreotras.
5. Sntesis orgnica: En qumica orgnica el hidrgeno participa en un gran nmerode procesos de hidrogenacin o reduccin para la obtencin de productosqumicos e intermedios.
6. Sntesis inorgnica: El hidrgeno es imprescindible en procesos de importanciacomercial como por ejemplo la produccin de cido clorhdrico, perxido dehidrgeno, hidroxilaminas, etc.
7. Combustible aeroespacial: Adems de servir como suministro de energapara los ordenadores y sistemas de soporte en el espacio, obteniendo aguacomo subproducto.
8. Llamas de alta temperatura: La combustin de una mezcla estequiomtricade hidrgeno y oxgeno conduce a temperaturas de llama comprendidasentre 3000 y 3500 K, las cuales pueden ser usadas para corte y soldaduraen la industria del metal, crecimiento de cristales sintticos, produccin decuarzo, etc.
9. Plasma de hidrgeno: El elevado contenido calorfico de un plasma dehidrgeno puede ser utilizado en algunos procesos de produccin.
10.Procesamiento de metales : Es habitual aadir diferentes proporciones dehidrgeno a las corrientes gaseosas empleadas en diferentes procesos decorte y soldadura, tratamientos superficiales (atomizacin) y tratamientosen atmsferas especiales (templado, sinterizacin, fusin, flotacin devidrio, etc.).
11.Produccin de semiconductores: Para producir semiconductores dopadosse depositan en una matriz de silicio cantidades traza de elementos (Si, As,Ge, etc.), en forma de hidruros, mezclados con una corriente de hidrgenode elevada pureza.
12.Tratamiento de agua : Los contenidos demasiado elevados de nitratos enaguas potables pueden ser reducidos por desnitrificacin en birreactores,
en los que las bacterias emplean el hidrgeno como fuente de energa.3. Se dispone de tres recipientes A, B y C; uno de ellos contiene aire, otro oxgeno y el
ltimo hidrgeno. Cmo identificara el gas contenido en cada recipiente?
- Para reconocer hidrogeno corresponde acercar a al tubo donde se est
produciendo este gas un cerillo encendido; al tomar contacto con el hidrgeno
ocurre una explosin muy pequea que aviva la llama del fuego.
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- Para reconocer el oxigeno el mtodo se basara en acercar a al tubo donde est el
gas una pajuela encendida con llama, y entonces la llama se avivar al instante,
para reconocer el aire nos es ms sencillo, ya que el fuego se mantendr con la
misma radiacin.
4. Completa la tabla, indicando la reactividad de los metales estudiados frente a losrespectivos cidos.
Metal Cobre Hierro Magnesio Zinccido
HCl dil. Inactivo Activo Muy activo Moderado
HCl conc. Inactivo Activo Muy activo Moderado
HNO3dil. Lento Moderado Muy activo Moderado
HNO3 conc. Lento Moderado Muy activo ActivoH2SO4 dil. Lento Moderado Activo Moderado
H2SO4 conc. Lento Activo Muy activo Moderado
5. Completa la tabla, escribiendo las propiedades de cada gas obtenido en la reaccincon el cido:
Gas obtenido Color Olor Solubilidad en agua Combustible
H2 Incoloro Inodoro insoluble Inflamable
SO2 Incoloro Inodoro No soluble No inflamable
NO Incoloro Inodoro Poco soluble No inflamable
NO2 Pardo Txico Poco soluble No inflamable
Cl2 Amarillo verdoso Txico Poco soluble No inflamable
V. Bibliografa.