UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR CENTRO DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II (FIGEMPA) Práctica N° 8 Tema: El Silicio 1. Objetivos Conocer algunas propiedades físicas y químicas del silicio Adiestrar en el cortado pulido, doblado y estirado de tubos y varillas de vidrio, factores que permitirán obtener piezas o accesorios muy usuales en el laboratorio. Observar la reacciones de silicatos con diferentes sales. 2. Materiales y Reactivos MATERIALES -Tubo de vidrio fusible - lima triangular - mechero - regla MATERIALES DEL ESTUDIANTE - Guantes de nitrilo - Guantes resistentes al calor - Gafas de protección - Graduador REACTIVOS - Silicato de sodio Nitrato de cobre II Cloruro de manganeso II Nitrato de Plomo II Nitrato de Niquel II Cloruro de Cobalto II 3. Antecedentes del tema El silicio es uno de los elementos químicos cuyo símbolo es "Si" y que se encuentra en la tabla periódica en el grupo 14 o IVA. Por su abundancia (2,57 x 105 p.p.m.) es el segundo elemento que más se encuentra en la corteza terrestre después del oxígeno (4,95 x 105 p.p.m.). Este material compone alrededor del 20% de la corteza terrestre. Forma parte, en la tabla periódica, de la familia del carbono pero, a diferencia de éste, no se lo encuentra en la naturaleza en estado puro sino, generalmente, combinado con oxígeno en su mayoría formando óxidos de Si (SiO2, dióxido de silicio) y silicatos. La arena es en gran parte dióxido de silicio y la mayoría de las rocas corrientes. UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR CENTRO DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II (FIGEMPA) El vidrio: Toda materia que se rompe con fractura concoidea característica y posee brillo vítreo con cierto grado de transparencia, se considera en términos generales como un vidrio. Se le comunica gran resistencia a los choques mediante la adición de anhídrido bórico B2O3. Por lo tanto el mejor vidrio será aquel que tenga una adecuada proporción de SiO2 y B2O3. El vidrio ordinario se llama sódico cálcico porque es un silicato de sodio y calcio, cuya composición aproximada es Na2O.CaO.6SiO2 (Na2CaSi6O14). Este vidrio se fabrica fundiendo una mezcla de arena (SiO2), carbonato de calcio (CaCO3) y carbonato de sodio (Na2CO3) o de potasio (K2CO3), aunque a veces este último no se utiliza mucho por antieconómico y se sustituye por Na2SO4 y en presencia de coque (Es 90-95% C )en polvo como agente reductor. 6SiO2 + Na2CO3 + CaCO3 = 2CO2 + Na2O.CaO.6SiO2 Reacción de sulfato de sodio en presencia de coque para obtener óxido de sodio. 2Na2SO4 + C = 2SO2 + CO2 + 2Na2O 4. Procedimiento Corte de varilla de vidrio. Pulido de los cortes. Colocar el tubo de vidrio en una superficie plana y hacer una incisión o muesca con una lima triangular; luego sujetar firmemente el tubo con ambos pulgares, muy cerca y a cada lado de la muesca y presionar el tubo con los otros dedos y quebrar. Los nuevos cortes que son afilados y cortantes se suprimen limándolos e introduciéndolos a la llama hasta que adquieren color amarillo rojizo. Durante esta operación hacer girar el tubo o varilla. No se deben usar los tubos o varillas de vidrio cortados, hasta que sus extremos se hayan pulido al fuego. - Cortar una varilla en tres pedazos de diferente tamaño según se explique durante la práctica, (Ejemplo: 14 cm, 20 cm, ≈ 38 cm ). Pulir los extremos con la lima y después al fuego. UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR CENTRO DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II (FIGEMPA) Doblado. Colocar un tubo de 14 cm horizontalmente y calentar en la parte media haciéndolo girar constantemente hasta reblandecimiento del vidrio. Luego retirar el tubo del mechero y doblar según el ángulo deseado (Ejemplo: 90 y 120 grados). Construcción de goteros/pipetas. Colocar un tubo de 38 cm horizontalmente y reblandecer a la distancia aproximada de 10 cm, haciéndole girar constantemente mientras se calienta; luego retirarlo de la llama y hacer fuerza para estirarlo unos 7 cm aproximadamente. Luego de retirar el tubo del mechero dejar enfriar y Realizar corte en la mitad del estiramiento. Pulir los extremos con la lima y luego con la llama del mechero. Construcción de varillas de agitación. Colocar un tubo de 20 cm inclinadamente a la llama del mechero y calentar el extremo del mismo haciéndolo girar constantemente hasta que se cierre completamente. Dejar que se enfrie y repetir el procedimiento con el otro extremo. Reacción de Silicatos. Colocar en 5 tubos de ensayo 1 ml de las siguientes sales Nitrato de cobre II Cloruro de manganeso II Nitrato de Plomo II Nitrato de Niquel II Cloruro de Cobalto II Luego añada a cada uno de los tubos, 1 ml de Silicato de sodio. Observe y apunte los resultados. 5. ECUACIONES Realizar las ecuaciones utilizando a) Arena más carbonato de calcio y mas carbonato de potasio. b) Arena más carbonato de calcio y mas carbonato de aluminio c) Arena más carbonato de calcio y mas sulfato de sodio y más carbono UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR CENTRO DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II (FIGEMPA) Realice las ecuaciones químicas de Silicato con las diferentes sales. 6. Cuestionario - Cuál es la Composición de vidrio pyrex Resolver: - Qué cantidad de vidrio ordinario se obtendrá a partir de 1200 kilogramos de carbonato de sodio, si los otros reactantes existen en cantidades suficientes? - Determinar las cantidades de arena, carbonato de sodio y carbonato de calcio que intervendrán para obtener 320 kilogramos de vidrio, si se conoce que el rendimiento o la eficiencia del proceso es de 80%. 7. Bibliografía Carrillo A. (2001). Práctica N° 5. Prácticas de Química General. 2da ed. Págs. 64-71. Quito
