1 OBJETIVO GENERAL 2 FUNDAMENTO TEORICO 1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS. 2.1 Clases de transformaciones químicas.

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1 ES QUIMICAS UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CURSO BASICO LABORATORIO QUIMICA GENERAL PRÁCTICA Nº 3 ES QUÍMICAS QMC L SEM II/ OBJETIVO GENERAL Realizar, observar y analizar diferentes reacciones químicas, en cuanto a los cambios que ocurren al desarrollarse cada uno de los diferentes fenómenos. 1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS Identificar las características y los productos obtenidos en las diferentes reacciones. Igualar y clasificar cada una de las reacciones químicas. Estudiar una reacción química en diferentes medios (medio ácido, neutro y básico) Estudiar la reducción de la glucosa como un ejemplo de reacción reversible 2 FUNDAMENTO TEORICO Cuando ocurre una reacción química, los productos obtenidos presentan diferentes características con relación a los reactivos, la estructura molecular cambia, de tal modo que existen cambios de color, olor, densidad, etc; en muchas de estas transformaciones pueden ocurrir cambios de estado de la materia, es decir formación de gases, líquidos o sólidos. Se dice que ocurre una reacción química cuando se forman o rompen los enlaces químicos u ocurren ambas cosas en un proceso de cambio profundo en las características de la materia. La representación escrita de un cambio químico se denomina reacción química, y se realiza por medio del uso de símbolos de los elementos y fórmulas de los compuestos tanto para los reactivos como para los productos. En el lado izquierdo de la ecuación se indican los reactivos con sus respectivos estados de agregación como subíndices, y en el lado derecho se escriben los productos o compuestos finales también con sus respectivos subíndices. Según: (s) para el estado sólido, (l) para el estado líquido, (g) para el estado gaseoso y (aq) en solución acuosa. Si una reacción química se iguala mediante coeficientes estequiométricos de modo que cumpla con la ley de conservación de la materia de Lavoisier, entonces se denomina ecuación química y si la ecuación química incluye el intercambio de energía en forma de un valor de entalpía de reacción (ΔH) esta se denomina ecuación termoquímica. 2.1 Clases de transformaciones químicas. Al analizar las reacciones químicas se puede observar que existe una amplia gama de reacciones. En un intento por agrupar las reacciones químicas más frecuentes, se ha

2 ES QUIMICAS visto por conveniente realizar la siguiente clasificación: Por el mecanismo. Tomando en cuenta el mecanismo de la reacción, las mismas se pueden clasificar en: COMBINACION. Se define DE COMBINACION A LA UNION DE DOS 0 MAS SUBSTANCIAS SIMPLES O COMPUESTAS PARA FORMAR UN UNICO COMPUESTO. Por ejemplo: S + Fe F e S 2 H H 2 0 Ca0 + H Ca(OH )2 La unión de dos compuestos para formar una única substancia se denomina ADICION. DESCOMPOSICION.DESCOMPOSICION ES LA FORMACION DE DOS O MAS SUBSTANCIAS SENCILLAS (elementales o no) A PARTIR DE UN COMPUESTO DETERMINADO. Muchos compuestos se comportan de esta forma cuando se calientan. Por ejemplo: 2 HgO Hg + O 2 2 KClO KCl + 3 O 2 Si lo productos formados en la descomposición se vuelven a combinar para formar la substancia original, el proceso se denomina DISOCIACION. Por ejemplo: NH 4 Cl NH 3 + HCl PCl Cl 2 + PCl 3 DESPLAZAMIENTO o SUSTITUCION. DESPLAZAMIENTO o SUSTITUCION ES CUANDO UN ELEMENTO SUSTITUYE A OTRO EN UN COMPUESTO, como resultado de esta reacción se tiene la liberación de uno de los elementos que forman el compuesto original, debido a la diferencia de electronegatividades. Por ejemplo: CUSO 4 + Zn ZnSO 4 + Cu 2 HCl + Fe FeCl 2 - H 2 DOBLE DESCOMPOSICION o METATESIS. ES LA OCURRIDA ENTRE DOS COMPUESTOS CON INTERCAMBIO MUTUO DE SUS CATIONES, existiendo la formación de dos compuestos nuevos químicamente análogos a los reaccionantes. Por ejemplo: AgNO 3 + HCl AgCl + HNO 3 CaCl 2 + Na 2 CO 3 2 NaCl + CaCO Por el cambio en el estado de oxidación. Existen reacciones en las cuales se produce un cambio de oxidación en los reactivos, en tal sentido las reacciones se clasifican en: DE OXIDACION. Se denomina DE OXIDACION A TODA EN EL CUAL EL REACTIVO AL CAMBIAR DE ESTADO PIERDE

3 ES QUIMICAS ELECTRONES. Por ejemplo: 2 Cl e - Cl 2 DE REDUCCION. Por el contrario LA DE REDUCCION ES LA QUE GANA ELECTRONES. Por ejemplo: 2 e H + + MnO2 Mn ++ En las reacciones redox, se emplea nombres como agente oxidantes (aquella sustancia que oxida al otro reactivo y a su vez se reduce), agente reductor (sustancia que reduce al otro reactivo y a su vez se oxida), sustancia oxidada (sustancia producto de la oxidación) y sustancia reducida (sustancia producto de la reducción). El siguiente ejemplo ilustra lo mencionado: 2MnO 4 - agente oxidante ( que + 5HCHOH + 6H + 2Mn HCOOH + 3H 2 O se reduce) agente reductor ( que oxida) se sus tan cia reducida sus tan cia oxidada Las sustancias orgánicas, al igual que las inorgánicas sufren procesos de oxidación y reducción; por ejemplo los alquenos (como el eteno CH 2 = CH 2 )en presencia de permanganato de potasio en medio acido se oxida a glicoles, aldehído, cetonas y finalmente a ácidos carboxílicos: KMnO 4 2H 2 O + H 2 C = CH H 2 C CH 2 +2H 2 +2e [ [ H + OH OH Etilenglicol Del mismo modo los alcoholes se oxidan a aldehídos a cetonas, los aldehídos se oxidan a ácidos carboxílicos (ácidos orgánicas) y los ácidos orgánicos a CO 2, por ejemplo: CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO + 2H + + 2e - (oxidacion) E tan ol e tan al ( alcohol) ( aldehido) Por el grado de conversión. Tomando en cuenta el grado de conversión de los reactivos en productos y la dirección de la reacción, las reacciones pueden ser: ES IRREVERSIBLES. IRREVERSIBLE ES AQUELLA QUE TIENE UN SENTIDO ÚNICO DE TRANSFORMACION, tomando en cuenta la transformación de los reactivos la misma termina cuando el reactivo limitante desaparece del sistema. Por ejemplo:

4 ES QUIMICAS 2 C 6 H O 2 12 CO H 2 0 REVERSIBLE. Se denomina REVERSIBLE A AQUELLA QUE SE EFECTÚA EN AMBOS SENTIDOS, la reacción se realiza parcialmente ya que los productos vuelven a recombinarse entre sí para formar los reactivos iniciales. Por ejemplo: CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COO C 2 H 5 + H 2 O Por el flujo energético. De acuerdo con el intercambio de calor con el medio ambiente las reacciones se pueden clasificar en: ES EXOTERMICAS. EXOTERMICA ES TODA EN LA CUAL EL SISTEMA LIBERA CALOR AL MEDIO AMBIENTE. Por ejemplo: C (graf) + O 2 (g CO 2 (g) Kcal/mol ES ENDOTERMICAS. Por el contrario ENDOTERMICA ES TODA EN LA CUAL PARA QUE SE EFECTUÉ LA TRANSFORMACION SE NECESITA ADICIONAR CALOR AL SISTEMA. Por ejemplo: Por su naturaleza N 2 O 4 (g) + 14,7 Kcal 2NO 2 (g) DE NEUTRALIZACION. ES LA DE ACIDO CON UNA BASE. Dando como producto una sal + agua. Por ejemplo: HCl (aq) + NaOH (aq) ClNa (aq) + H 2 O (l) DE HIDROGENACION. ES LA ADICION DE UNA o MÁS MOLÉCULAS DE HIDRÓGENO A UN HIDROCARBURO INSATURADO PARA TRANSFORMARLO EN UN HIDROCARBURO SATURADO. Por ejemplo: C 2 H H 2 C 2 H 6 DE COMBUSTION. ES LA COMBINACION DE UN COMPUESTO ORGANICO CON EL OXIGENO DEL AIRE, PRODUCIENDO ANHIDRIDO CARBONICO Y AGUA. Las reacciones de combustión son reacciones rápidas que producen llama. 2C 2 H 6 (g) +7O 2 (g) 4CO 2 (g) + 6H 2 O (l) DE POLIMERIZACION. CONSISTE EN LA ADICION DE DOS HIDROCARBUROS INSATURADOS ENTRE SI PARA FORMAR UNA CADENA MAS LARGA. Por ejemplo: CH 2 = CH 2 + CH 2 = CH 2 * CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 * Además de las reacciones anteriormente enunciadas existen otras más, las cuales resultaría muy largo de enumerar.

5 ES QUIMICAS 2.2 Influencia del medio. Reacciones REDOX Algunas sustancias se oxidan y/o reducen de manera distinta, de acuerdo al medio en que se hallan presentes Medio fuertemente ácido Por ejemplo el permanganato (MnO 4 ) - de color violeta, si el medio es fuertemente ácido (en H 2 SO M) se reduce a Mn -2 (incoloro). 2 8 H Mn 4 5e Mn 4H 2O (reducción) (violeta) (incoloro) Medio neutro En solución neutra o ligeramente alcalina, el permanganato se reduce a MnO 2, este último es un sólido de color castaño: MnO4 4H 3e MnO2( S) 2H 2O (reducción) Medio fuertemente alcalino En soluciones fuertemente alcalinas (como NaOH 2M) el permanganato se reduce a ion manganato (MnO -2 4), de color verde. Mn 4 + 1e - Mn MATERIALES Y REACTIVOS 3.1 Materiales Ítem Material Característica Cantidad 1 Vaso de precipitado 100 ml 4 2 Tubos de ensayo 16*160mm 12 3 Gradilla P/12 tubos 1 4 Pipeta graduada 5 ml 4 5 Probeta 50 ml 1 6 Hornilla Eléctrica 1 7 Balanza Eléctrica 1 8 Cronómetro Digital 1 9 Pinza Madera 1 10 Piseta 500ml (plástica) 1 11 Pro pipeta Plástica 1 12 Cepillo P/ tubo Reactivos

6 ES QUIMICAS Ítem Reactivo Característica Cantidad 1 Ácido sulfúrico Concentrado 2 ml 2 Hidróxido de sodio Diluido 1 ml 3 Cloruro de bario Diluido 1.5 ml 4 Hierro Sólido 0.1 g 5 Cobre Sólido 0.1 g 6 Ácido clorhídrico Diluido 1 ml 7 Nitrato de plata Diluido 1 ml 8 Ferrocianuro de potasio Diluido 1 ml 9 Cloruro férrico Diluido 1 ml 10 Amoniaco Diluido 1 ml 11 Sulfato cúprico Diluido 1 ml 12 Sacarosa Sólido 0.1 g 13 Clorato de potasio Diluido 1 ml 14 Glucosa Sólido 0.1 g 15 Oxalato de sodio Diluido 1 ml 16 Nitrato plumboso Diluido 1 ml 17 Cromato de potasio Diluido 1 ml 18 Permanganato de potasio Diluido 1 ml 19 Azul de metileno Gota 20 Fenolftaleína Gota 21 Agua destilada 200 ml 4 Procedimiento 4.1 Reacciones diversas En un tubo de ensayo colocar aproximadamente 1 ml del reactivo A. En otro tubo de ensayo, colocar 1 ml del reactivo B, si alguno de los reactivos fuera sólido, pesar aproximadamente 0.1 g. Vierta unas gotas (2 a 4) del reactivo A sobre el B, observe y registre los cambios. Luego vierta el resto, agite el tubo de ensayo, observe y anote los cambios. En algunos casos, la reacción puede ser lenta, de modo que si no observa ningún cambio inmediato, deje el tubo en reposo hasta que se observe algún cambio. REACTIVO A 1.- Ácido sulfúrico + gota de fenolftaleína Ácido sulfúrico Hierro Acido Clorhídrico Ferrocianuro de potasio Amoniaco Ácido nítrico Nitrato plumboso + REACTIVO B Hidróxido de sodio Cloruro de Bario Acido Clorhídrico Nitrato de Plata Cloruro Férrico Sulfato de Cobre Cobre Cromato de potasio

7 ES QUIMICAS 4.2 Reducción del permanganato Medio fuertemente ácido En un vaso de precipitados de 100 ml introducir aproximadamente 0.05 g de KMnO 4 y disuélvalo en 10 ml de agua destilada (solución de KMnO 4 ) o bien puede utilizar la solución ya preparada si es que está disponible. Mida aproximadamente 2 ml de H 2 SO 4 concentrado y diluya con 20 ml de agua destilada (solución de H 2 SO 4 ). En otro vaso de precipitados de 100 ml pese aproximadamente 0.6 g de oxalato de sodio (o 0.8 g de oxalato de potasio) y disuélvalo con la solución de H 2 SO 4 (solución ácida de oxalato), luego caliente la solución ácida de oxalato hasta aproximadamente 60ºC, a esta solución añada 1 ml de la solución de KMnO 4, Registre sus observaciones Medio neutro En un vaso de precipitados de 100 ml introducir un masa de aproximadamente 0.6 g de oxalato de sodio (o 0.8 g de oxalato de potasio) y disuélvalo con 20 ml de agua destilada, caliente la solución de oxalato de sodio hasta una temperatura aproximada de 60ºC. Luego añada a la solución caliente de oxalato de sodio, 1 ml de solución de KMnO 4. Registre sus observaciones Medio fuertemente alcalino En un vaso de precipitado de 100 ml introduzca 2g de NaOH y añadir 20 ml de agua destilada (solución de NaOH). En otro vaso de precipitados de 100 ml introduzca aproximadamente 0.6 g de oxalato de sodio y disuélvalo con la solución de NaOH (solución alcalina de oxalato). Mida 1 ml de solución de KMnO 4 y vierta sobre la solución alcalina de oxalato de sodio. Registre sus observaciones 4.3 Reducción de la glucosa En un vaso de 100 ml disuelva 1 g de glucosa en 50 ml de agua destilada (solución de glucosa), añada 5 gotas de azul de metileno a la solución de glucosa. En otro vaso de 100 ml, disuelva 0.24 g de NaOH con 2 ml de agua destilada (proceda con precaución, el proceso de disolución del NaOH es exotérmico). Vierta la solución de glucosa sobre la solución de NaOH Si es necesario, caliente la mezcla anterior. Registre sus observaciones. Enfríe la solución agitándola, o mejor, trasvase de un vaso a otro. Registre sus observaciones. Luego deje en reposo la solución y observe. Registre sus observaciones. Puede repetir los dos pasos anteriores varias veces. Registre sus observaciones.

8 ES QUIMICAS 5 Datos Experimentales 5.1 Reacciones diversas REACTIVOS PRODUCTOS

9 Reducción de Glucosa Medio alcalino Medio neutro Medio ácido ES QUIMICAS 5.2 Reducción del permanganato REACTIVOS PRODUCTOS 5.3 Reducción de la glucosa REACTIVOS PRODUCTOS 6 Cálculos En esta práctica, dada la naturaleza cualitativa de las observaciones, para cada reacción se debe realizar lo siguiente: Escribir la reacción química e igualarla Clasificar la reacción química por el mecanismo, cambio en el estado de oxidación, extensión, intercambio de energía y naturaleza con ayuda de la bibliografía recomendada. En el caso de la reducción del permanganato, además investigar lo siguiente: Indique cual es el agente oxidante y cual el agente reductor. Cite también, cuales son las sustancias oxidadas y reducidas? Cuál el propósito de calentar la solución antes de realizar la reacción? En el caso de la reducción de la glucosa, además investigar lo siguiente: Explicar mediante reacciones, los ciclos de cambios de color del azul de metileno.

10 ES QUIMICAS 7 Cuestionario 1. Qué es una reacción química? 2. Por qué se iguala una reacción química? 3. Enuncie y explique brevemente los tipos de reacciones que existen? 4. Explique detalladamente los pasos para igualar una reacción por el método redox en medio ácido y en medio básico. 5. Cuál es la función de un indicador orgánico en una reacción química? 6. En la tostación de la pirita, FeS 2 con oxígeno se forma óxido férrico, Fe y se desprende dióxido de azufre, S0 2. Escribir la ecuación indicada correspondiente, e igualarla por el método del número de valencia. 7. Determinar la composición en porcentaje del tiosulfato de sodio pentahidratado. 8. Por qué arde el papel y qué tipo de fenómeno es?. 9. Qué es comburente? 10. Qué es combustible? 11. Qué sustancia se obtiene al reaccionar amoniaco y nitrato de plata? 12. Nombre y escriba la formula de: 10 óxidos 10 anhídridos 10 ácidos oxácidos 5 ácidos hidrácidos 5 sales 8 Bibliografía Whitten Davis Peck. Química General Raymond Chang. Química General J. Babor J. Ibarz. Química General Rosemberg. Química General Schaum Dillard Goldberg. Química Montecinos - Montecinos. Química General-Prácticas de Laboratorio Parra Coronel. Química Preuniversitaria