Clase#18_Laboratorio_Tipos de Reacciones

(1)

Introducción a la Química

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONÓMA DE NICARAGUA, MANAGUA RECINTO UNIVERSITARIO RUBÉN DARÍO

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

P

RÁCTICA DE

L

ABORATORIO

: T

IPOS DE

R

EACCIONES

Q

UÍMICAS

O

BJETIVOS

 Observar los cambios físicos y químicos que suceden durante una reacción química.

 Comparar los cambios que toman lugar durante las reacciones químicas.

 Desarrollar habilidades en el manejo del material, equipo y reactivos de laboratorio, así como las medidas de seguridad e higiene para trabajar con bajo riesgo durante la actividad.

I

NTRODUCCIÓN

El proceso mediante el cual los átomos de una o más sustancias se reorganizan para conformar diferentes sustancias se denomina reacción química. Una reacción química es otro nombre que se da a un cambio químico. Una ecuación química es la representación matemática de una reacción química.

A las sustancias presentes al inicio de una reacción, es decir, los materiales de partida, se les llama reactivos, y las sustancias que producen en la reacción se conocen como productos. Los reactivos aparecen en el lado izquierdo de la ecuación química, separados por el signo de adición (+). Los productos se hallan en el lado derecho de la ecuación química. Una flecha ( ) que significa produce, separa los reactivos de los productos (Ecuación 1).

Ecuación 1

La mayoría de las reacciones químicas pueden clasificarse en más de las cinco categorías siguientes.

1. Reacciones de combustión. Durante la combustión, los reactivos que contiene carbono, hidrógeno y a veces oxígeno, arden en el aire (consumiendo oxígeno) y produciendo dióxido de carbono y agua (Ecuación 2).

(2)

∆

De síntesis2 𝐴+𝐵→𝐴𝐵 4𝐹𝑒(𝑠)+3𝑂2(𝑔)→2𝐹𝑒2𝑂3(𝑠)

desplazamiento5 𝐴𝐵+𝐶𝐷→𝐴𝐷+𝐵𝐶 𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑎𝑐)+𝐴𝑔𝑁𝑂3(𝑎𝑐)→𝑁𝑎𝑁𝑂3(𝑎𝑐)+𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑎𝑐)

2. Reacciones de combinación (síntesis). Cuando un elemento reacciona o se combina con otro para producir un compuesto, se puede decir que se ha sintetizado una nueva sustancia. Las reacciones de este tipo se clasifican como reacciones de síntesis o de combinación (Ecuación 3).

Ecuación 3

3. Reacciones de descomposición. Una reacción de descomposición es aquella en la que un compuesto único, simbolizado como 𝐴𝐵, se descompone en dos o más sustancias sencillas (Ecuación 4).

Ecuación 4

4. Reacciones de sustitución única (desplazamiento simple). En las reacciones de sustitución única, un elemento simbolizado como 𝐴, reacciona con un compuesto 𝐵𝐶, ocupando el lugar de uno de los componentes del compuesto (Ecuación 5).

Ecuación 5

5. Reacciones de doble sustitución (doble desplazamiento). En las reacciones de doble sustitución, se puede pensar que dos compuestos 𝐴𝐵 y 𝐶𝐷, intercambian compañero y producen dos compuestos distintos, 𝐴𝐷 y 𝐵𝐶 (Ecuación 6).

Ecuación 6

En el siguiente cuadro se resumen las reacciones generales para cada tipo de reacción química:

Tipo de reacción Reacción general Ejemplos

De combustión1 ∆

𝐶𝑛𝐻𝑛𝑂𝑛+𝑂2→𝐶𝑂2+𝐻2𝑂 𝐶12𝐻22𝑂11(𝑠)+12𝑂2(𝑔)→12𝐶𝑂2(𝑔)+11𝐻2𝑂(𝑙)

De adición o

De descomposición3 _𝐴𝐵 _→_𝐴₊_𝐵 _2𝐻₂_𝑂_(𝑙)_→_2𝐻_2(𝑔)₊_𝑂_2(𝑔) De desplazamiento

simple o De sustitución4

𝐴+𝐵𝐶→𝐴𝐵+𝐶𝑍𝑛(𝑠)+2𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑐)→𝑍𝑛𝐶𝑙2(𝑎𝑐)+𝐻2(𝑔)

De doble

1_{Los compuestos orgánicos se oxidan en presencia de calor produciendo dióxido de carbono, agua y energía.} 2_{Dos o más sustancias simples se combinan para producir una más compleja.}

3_{Una sustancia se descompone en dos o más sustancias más simples.}

4_{Un elemento reemplaza a otro en un compuesto y se produce un nuevo compuesto.}

5_{Se lleva a cabo entre dos sustancias iónicas que intercambian sus iones. Comúnmente este tipo de reacciones se hacen}

(3)

M

ATERIALES Y

R

EACTIVOS

MATERIALES REACTIVOS

MATERIAL DE VIDRIO _{Ácido clorhídrico,}𝐻𝐶𝑙(𝑐𝑜𝑛𝑐)

beakers 250 mL Pyrex® Sulfato de cobre pentahidratado, 𝐶𝑢𝑆𝑂4∙5𝐻2𝑂 beakers 100 mL Pyrex® Peróxido de hidrógeno, 𝐻2𝑂2(𝑎𝑐)

probetas 10 mL Dióxido de manganeso, 𝑀𝑛𝑂_2(𝑠)

probetas 5 mL Zinc metálico, 𝑍𝑛(𝑠)

tubos de ensayo Pyrex® Sodio metálico, 𝑁𝑎(𝑠)

platos Petri Cinta de magnesio, 𝑀𝑔(𝑠)

Agua destilada

EQUIPO DE LABORATORIO

gradillas para tubos de ensayo pinzas para tubos de ensayo mecheros Bunsen

espátulas caja de cerillos

Cada grupo debe traer:

 1 clavo galvanizado o de hierro

 1 rollo de papel toalla

 1 boquilla por persona

 1 par de guantes de látex por persona

A

CCIONES

P

ERSONALES DE

S

EGURIDAD

O

BLIGATORIAS

Durante la realización de la Práctica de Laboratorio, las siguientes medidas de seguridad han de tomarse en cuenta; incluye profesor, estudiantes y responsables de laboratorio.

F

ASE

E

XPERIMENTAL

Experimento #1.

_{Agregue en un tubo de ensayo 4 mL de peróxido de hidrogeno (}𝐻2𝑂2) al 30%.

(4)

 Una vez que ocurra la reacción acercar un fósforo encendido en la boca del tubo de

ensayo para observar la combustión

Ilustración 1. El oxígeno liberado en la descomposición catalizada del agua oxigenada arde en presencia de un fósforo encendido.

producida por el oxígeno liberado.

 Identifique el tipo de reacción química y escriba una ecuación química ajustada para esta reacción en la Tabla de Resultados.

Nota de seguridad: Ten cuidado en el calentamiento de la reacción, podrías quemarte. Utiliza guantes de asbesto.

Experimento #2.

 Conmuchaprecaución utilizando una probeta mida 4 mL de ácido clorhídrico concentrado (𝐻𝐶𝑙), trasvasándolos a un tubo de ensayo y

Ilustración 2. Desprendimiento de hidrógeno gaseoso durante la reacción del zinc con ácido clorhídrico.

posteriormente agregue 4 mL de agua destilada.

 Añada al tubo de ensayo con ayuda de una espátula una pequeña cantidad de zinc metálico pulverizado.

 Cuando esté desprendiéndose el gas, acerque un cerillo encendido. Observe lo que ocurre.  Identifique el tipo de reacción química y

escriba una ecuación química ajustada para esta reacción.

Notadeseguridad: Utiliza guantes de látex y lentes de seguridad para la realización de esta actividad. El ácido clorhídrico puede proyectarse en el tubo de ensayo y provocar quemaduras en tus manos o cara.

Experimento #3.

 Coloque en un beaker aproximadamente 50 mL de agua destilada.

 Agregue al beaker con ayuda de una espátula un pequeño trozo de sodio metálico.  Guarde distancia durante el transcurso de esta reacción (Ilustración 3) y espere hasta

que cese la producción de “humos blancos”.

(5)

 Identifique el tipo de reacción química y escriba una ecuación química ajustada para esta reacción.

Notadeseguridad: Utiliza guantes de látex y lentes de seguridad para la realización de este experimento. La reacción suele ser muy exotérmica y en ocasiones explosiva.

Ilustración 3. Reacción violenta del Experimento #3.

El sodio se desplaza velozmente por la Evidencia de la formación de una base al superficie del agua y de inmediato se observar el cambio de color al agregar el desprenden abundantes “humos blancos”. indicador fenolftaleína.

Experimento #4.

 Coloque el clavo galvanizado o de hierro en un plato Petri.

 Adicione varios mililitros de una solución de sulfato de cobre pentahidratado (𝐶𝑢𝑆𝑂4∙5𝐻2𝑂) de modo que cubra el clavo.

 Deje reaccionar por 10 minutos.

(6)

1.

Experimento #5.

 Con ayuda de una espátula corte un trozo de cinta de magnesio (𝑀𝑔(𝑠)).

 Tome la cinta por un extremo con una pinza y quémelo con la llama del mechero Bunsen.

 Coloque el residuo sobre un vidrio reloj y observe el producto.

Nota de seguridad: Ten cuidado en el calentamiento de la reacción, podrías quemarte. Utiliza guantes de asbesto.

Ilustración 5. Combustión de una cinta de magnesio.

2.

Magnesio antes de ser encendido Magnesio al momento de ser encendido

3. 4.

Magnesio mientras es quemado

R

ESULTADOS

Residuo de la combustión: Óxido de Magnesio

N°

Experimento Reacción química ajustada

Tipo de reacción química

Cambio físico observado

1 2

3 4