Práctica No. 5 Ley de Conservación de la Masa y Clasificación de Reacciones Químicas

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
Práctica N° 5: Ley de Conservación de la Masa y Clasificación de Reacciones
Químicas.
Guías de Prácticas de Laboratorio
Identificación:
GL-AA-F-1
Número de
Revisión No.:
Páginas:
2
9
Fecha Emisión:
2018/01/31
Laboratorio de:
Química General para Ingeniería
Título de la Práctica de Laboratorio:
Práctica N° 5: Ley de Conservación de la Masa y Clasificación de Reacciones
Químicas.
Elaborado por:
Revisado por:
Aprobado por:
Gema Acosta, M. Sc.
Carolina González, M.Eng.
Diego González Salas, Dr.Sc.
Comité asesor
Departamento de Química
Docente Facultad de
Ciencias Básicas y
Aplicadas.
Departamento de Química.
Departamento de Química.
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El uso no autorizado de su contenido, así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en
contra de los derechos de autor
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Práctica N° 5: Ley de Conservación de la Masa y Clasificación de Reacciones
Químicas.
Control de Cambios
Descripción del Cambio
Justificación del Cambio
Ajustes en nuevo formato
Se creó el formato de informes
en versión electrónica y
generado con un código QR
Se quitó el código QR para los
formatos de informe
Inclusión al nuevo formato
Con el fin de evitar plagios
y simplificar la entrega de
resultados
Cada docente diseñará el
formato de informe de
laboratorio
En los materiales y reactivos
se quitó el H2SO4, el volumen
de los vasos de precipitados
se cambió y se aumentó la
cantidad para cada grupo de
trabajo, se pide una varilla de
vidrio, la concentración del
HCl pasó al 6 M
En el marco teórico se
incluyen las reacciones de
combinación o síntesis. En el
procedimiento se incluye el
punto 9. Se replantean los
resultados esperados.
Se incluye bibliografía
Fecha de
Elaboración /
Actualización
12/07/2018
15/07/2021
17/07/2022
Se quitaron reactivos que
no se usan en la práctica,
se pide más material para
el mejor desarrollo de la
práctica.
Las reacciones de
combinación o síntesis se
incluyen por su
importancia. Se incluye el
punto 9 en el
procedimiento para
eliminar el exceso de
magnesio. Los resultados
esperados se escriben
teniendo en cuenta los
conocimientos que el
estudiante debería adquirir
con el desarrollo de la
práctica.
La guía no tenía
referencias bibliográficas
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Práctica N° 5: Ley de Conservación de la Masa y Clasificación de Reacciones
Químicas.
1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: Facultad de Ciencias Básicas y Aplicadas
2. PROGRAMA: Ingeniería Civil, Ingeniería Mecatrónica, Ingeniería Industrial,
Ingeniería de Multimedia e Ingeniería de Telecomunicaciones
3. ASIGNATURA: Química General
4. SEMESTRE: II
5. OBJETIVOS:
5.1.
OBJETIVO GENERAL
Demostrar la ley de la conservación de masa y estudiar los diferentes tipos de
reacciones químicas.
5.2.
•
•
•
•
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Evaluar la ley de la conservación de la masa a través de la cuantificación del
cobre después de diversas reacciones químicas hasta volver al cobre
metálico, identificando los principales cambios químicos involucrados en este
proceso.
Ejemplificar y clasificar los diferentes tipos reacciones químicas involucradas
en la transformación del cobre.
Emplear técnicas de separación de mezclas tales como decantación, filtración
y centrifugación.
Reconocer y clasificar cada una de las reacciones propuestas.
6. MARCO TEÓRICO:
Ley de la Conservación de la Masa
La ley de la conservación de la masa es fundamental para interiorizar de manera coherente
la Química y en general las Ciencias; es debida al trabajo independiente de dos Científicos
Mijail Lomonósov en 1745 y Antoine Lavoisier en 1785, quienes con experimentos
sencillos demostraron que en las reacciones químicas la masa permanece constante: “la
masa antes de la reacción es la misma después de la reacción o lo que es lo mismo; la
masa que se consume de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos”.
La ley de la conservación de la masa es el soporte científico que nos permite entender las
ecuaciones químicas y realizar el balance de las mismas.
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Práctica N° 5: Ley de Conservación de la Masa y Clasificación de Reacciones
Químicas.
Reacciones Químicas
Las sustancias poseen propiedades físicas tales como masa, volumen, color, olor, sabor,
forma etc., y propiedades químicas que caracterizan su comportamiento reactivo frente a
diferentes agentes químicos. Al realizarse la transformación química puede ocurrir
desprendimiento o absorción de calor, cambio de las características físicas como el olor,
color, incluso en algunos casos puede darse la formación de un precipitado, el
desprendimiento de gases, la disolución de las sustancias etc., siendo estas características
útiles dentro de los análisis cualitativos y cuantitativos para la identificación de compuestos.
Este tipo de cambios son conocidos también como reacciones químicas.
¿Qué es una Reacción Química?
Para una reacción exotérmica la energía que contienen los reactivos es más alta que la
que se necesita para la formación de los productos, esta es la razón por la cual la energía
que no se utiliza en la reacción es liberada. Por el contrario, en la reacción endotérmica
la cantidad de energía que tienen los reactivos es menor con relación a la que se necesita
para formar los productos, de manera que se hace necesario adicionar energía
constantemente del entorno para que la reacción suceda y progrese.
Es importante saber que el número de átomos de los elementos dispuestos a la izquierda
(reaccionantes), de la ecuación, debe ser igual al número de átomos de los mismos
elementos a la derecha, o sea en los productos.
Según el mecanismo de la reacción:
•
Reacciones ácido-base- Neutralización: que no presentan cambios en el estado
de oxidación y se caracterizan porque reacciona un ácido con una base, en la cual
la cantidad de cationes (H+) del ácido, son iguales en cantidad a los aniones hidroxilo
(OH-) presentes en la base. En general dan origen a una sal neutra y agua.
•
Reacciones redox: Se caracterizan por presentar modificaciones o cambios en sus
estados de oxidación, mediante intercambio de electrones, dando origen a sustancia
llamada agente reductor que cede electrones a otra sustancia que recibe el nombre
de agente oxidante.
•
Reacciones de precipitación: Se producen cuando se mezclan dos disoluciones y
dan origen a la formación de un compuesto sólido insoluble, que recibe el nombre
de precipitado.
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Según los productos obtenidos:
•
Combinación o síntesis: Cuando se unen elementos o compuestos, para obtener un
solo producto.
•
Descomposición: En esta reacción el compuesto se fragmenta en elementos o
compuestos más simples, un solo reactivo se puede convertir en varios productos.
•
Reacción de desplazamiento o simple sustitución: En esta reacción un elemento
reemplaza a otro en un compuesto.
•
Reacción de doble desplazamiento o doble sustitución: En esta reacción los iones
de un compuesto modifican lugares con los propios de otro compuesto, para
conformar dos sustancias diferentes.
•
Reordenamiento o transposición: Cuando un compuesto se convierte en otro por
reordenamiento de sus átomos
Otras reacciones de interés:
Reacción de combustión: La combustión es una reacción química de oxidación,
generalmente sucede desprendiendo una gran cantidad de energía, en forma de calor y luz,
que visualmente se presenta como fuego.
Principalmente la combustión se presenta entre un elemento que arde (combustible), en
general se trata de compuestos de clase hidrocarburo y otro que produce la combustión
(comburente), generalmente se trata de oxígeno gaseoso (O2). En el caso de los
hidrocarburos siempre se obtiene como productos H2O y CO2.
Para los seres humanos la naturaleza es un gran laboratorio químico donde se identifican
y verifican continuamente gran cantidad de reacciones químicas, de igual forma, en nuestro
organismo se llevan a cabo gran cantidad de procesos químicos que permiten realizar las
funciones vitales y actividades, como despertar, caminar, respirar, pensar, etc. En todas las
reacciones químicas se manifiestan cambios de energía y la termoquímica estudia los
cambios energéticos y las relaciones de masa que ocurren. Como se pudo observar para
las reacciones desarrolladas en la práctica, se deben balancear para cumplir con la ley de
conservación de la masa.
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7. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O
EQUIPOS DEL LABORATORIO:
DESCRIPCIÓN (Material,
reactivo, instrumento, software,
hardware, equipo)
CANTIDAD
Reactivos
Cobre en laminas
30
Magnesio en polvo
50
Disolución de HNO3 16 M
5
Disolución de HCl 6M
20
Disolución de NaOH 8M
5
Agua destilada
1000
Material e instrumentos
Embudo de vástago
1
Vasos de precipitados 50 mL
3
Probeta plástica 50 mL
1
Pipetas Pasteur
3
Aro con nuez
1
Soporte Universal
1
Vidrio reloj o caja de Petri
1
Papel filtro
2
Varilla de vidrio
1
Pinza para crisol
1
Frasco lavador
1
Balanza Analítica
1
Cabina de extracción
1
Por el estudiante
Cuaderno de laboratorio
1
Bata de laboratorio
1
Gafas de seguridad
1
Guantes de nitrilo
1
Toallas de papel de cocina
1
Calculadora
1
Esfero
1
UNIDAD DE
MEDIDA
mg
mg
mL
mL
mL
mL
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
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NA
NA
NA
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Químicas.
8. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS
Y EQUIPOS A UTILIZAR:
Antes de realizar la práctica consulte información solicitada acerca de los reactivos
químicos con los que desarrollará la práctica:
Nombre del
reactivo
Fórmula y
Descripción
Precauciones
Primeros
Auxilios
Pictogramas
según SGA
Durante la práctica se hará uso de ácidos clorhídrico y nítrico para lo cual se debe
trabajar con los adecuados implementos de seguridad, en caso de derrame se debe
tratar con abundante agua y posteriormente tratar con una disolución de NaHCO 3
al 10%. De la digestión del cobre con ácido nítrico se libera una gran cantidad de
óxidos de nitrógeno por lo cual se debe trabajar la digestión en cabina de extracción.
9. PROCEDIMIENTO, MÉTODO O ACTIVIDADES:
Sobre un vaso de precipitados de 50 mL y en balanza analítica pesar
aproximadamente 0,030 g de Cu en láminas.
2. Llevar el vaso a la cabina de extracción de gases y adicionar 5 gotas HNO 3
concentrado hasta digestión completa del Cu. Observar y registrar.
3. Medir 10,0 mL de agua destilada en probeta y adicionar al vaso.
4. Adicionar gota a gota, (agitar entre cada gota), NaOH (8M) hasta no observar
más formación del precipitado azul. Adicionar 3,0 mL de agua destilada y dejar en
reposo hasta decantar.
5. Someter el sistema sobre una plancha a un calentamiento regular con agitación
permanente hasta que el precipitado del vaso cambie de azul a negro. Nuevamente,
dejar decantar.
6. Permitir que el sistema se enfríe hasta temperatura ambiente. Retirar el volumen
del sobrenadante cuidadosamente con una pipeta Pasteur.
7. Adicionar gota a gota, HCl concentrado hasta solubilizar el precipitado.
Observar y registrar.
8. Adicionar al vaso con ayuda de una espátula una pequeña cantidad de Mg en
polvo, observar la formación del cobre metálico. Adicionar pequeñas cantidades de
Mg hasta precipitar todo el Cu, teniendo cuidado de no agregarlo en exceso.
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Observar y registrar.
9. Si se observa exceso de magnesio, adicione pequeñas cantidades de HCl.
10. Pesar papel de filtro y armar montaje para filtrar. Adicionar 10,0 mL de agua
destilada al vaso.
11. Filtrar la mezcla. Desechar el filtrado en el recipiente indicado. Lavar con agua
destilada, mínimo tres veces. Pasar el papel de filtro a caja de Petri y secar en estufa
durante 30 min.
12. Enfriar en desecador durante 30 min y hallar la masa de Cu recuperado en
balanza analítica.
10. RESULTADOS ESPERADOS:
Se espera que el estudiante pueda recuperar la mayor cantidad de cobre posible
después de realizar las diferentes reacciones químicas del experimento, utilizando
diferentes técnicas de separación, cuando los productos sean sólidos, clasificar los
diferentes tipos de reacciones químicas desarrolladas durante la práctica según su
mecanismo, los productos obtenidos y la transferencia de calor. Finalmente, calcular
el porcentaje de cobre recuperado.
11. CRITERIO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA:
Esta práctica se evaluará con la entrega del informe siguiendo las indicaciones de
cada docente. Asimismo, el docente evaluará el pre-informe correspondiente,
realizado en el cuaderno de laboratorio, que debe incluir el procedimiento, un mapa
conceptual del marco teórico, unas fichas de seguridad cortas, los datos obtenidos
y las observaciones realizadas durante la práctica. El docente estará en libertad de
realizar un quiz o evaluación corta antes, durante o al finalizar la práctica, acerca
del contenido de esta guía de laboratorio.
12. BIBLIOGRAFIA
•
•
•
•
Acosta, G., 2011. Manual de Laboratorio de Química General, 2ª Edición.
Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá.
Acosta, G., Química. El Estudio de los Cambios, 1ª Edición. Editorial
Neogranadina, Bogotá.
Chang, R., Goldsby, K.A., 2013. Química, 11ª Edición. McGraw-Hill, México.
Brown, T.L., LeMay H.E., Bursten, B.E., Murphy C.J., Woodward P., 2009
Química la Ciencia Central, 11ª Edición, Pearson Education, México.
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