Electrolitos y reacciones netas

2. Objetivos
3. Aparatos y reactivos
4. Desarrollo experimental
5. Resultados
6. Discusiones y conclusiones
7. Conclusiones
8. Bibliografía

INTRODUCCIÓN

En el trabajo de laboratorio anterior comenzamos a estudiar e identificar las reacciones químicas en situaciones experimentales y además representarlas gráficamente por medio de ecuaciones químicas, que las obtenemos con ayuda de las formulas químicas respectivas.

Varios de los reactivos utilizados estaban en estado liquido pero no se sabia por que podían estar en ese estado.

Para eso, es menester considerar la implicancia del agua, ya sea como el elemento vital para la vida o como un compuesto clave en algunas reacciones químicas. Al señalar lo anterior, en el fondo nos referimos a lo mismo, a la importancia en todo orden de cosas del agua.

Pero debemos enfocarnos en la importancia del agua sobre algunas reacciones químicas y en virtud de eso, es preciso considerar una característica química fundamental del agua que es la tendencia a formar disoluciones o soluciones acuosas con otros componentes, resaltando que es la cualidad que poseen algunos de los reactivos a usar en el trabajo experimental.

Sin embargo, entre las soluciones acuosas que hemos de usar existen diferencias como la capacidad de conducir electricidad y a esas soluciones se les llama electrolitos y según la capacidad de conducir la electricidad las podemos clasificar en electrolitos fuertes, que son sustancias que en solución se disocian completamente para formar iones y los débiles que se disocian parcialmente para formar iones.

Además de trabajar con la conductibilidad eléctrica de las soluciones, analizaremos los resultados de una ecuación química, aplicando el concepto de reacción neta, que es la expresión concisa y realmente de los resultados de la reacción química y también veremos la manera de comportamiento iónico y molecular de los reactivos durante el proceso que se requiere para formarse una nueva solución por medio de las ecuaciones iónicas y moleculares respectivamente

OBJETIVOS

• En este laboratorio comenzaremos nuestra investigación de disociaciones electrolíticas y de reacciones químicas que involucren electrolitos
• Satisfacer la estructura mínima de informe de laboratorio establecido en el manual respectivo.
• Desarrollar capacidades de manejo de instrumentos químicos que se deban usar en este laboratorio.

APARATOS Y REACTIVOS

Aparatos

• Conductímetro
• Vaso precipitado
• Tubo de ensayo
• Gradilla
• Bandeja de trabajo
• Pipeta

Reactivos

DESARROLLO EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO Nº 1

Se nos facilitó un conductimetro y también en vasos precipitados distintas soluciones de electrolito.

Lo que se debía hacer es, que con el conductimetro midiéramos el grado de conductancia de cada sustancia que se nos facilito y que lo clasificáramos en virtud de lo que se observase. Este proceso lo repetimos con cada una de las soluciones teniendo la precaución de limpiar los electrodos de este conductimetro con agua destilada

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EXPERIMENTO Nº 2

En primer lugar lo que se debía hacer es rotular 3 tubos de ensayo con las formulas respectivas de las soluciones a usar que son cloruro de sodio, cromato de potasio y yoduro de potasio

Ya habiendo rotulado los 3 tubos de ensayo, se coloca en cada tubo 5 ml de las soluciones anteriormente señaladas y a cada una de estas soluciones le agregamos unas gotas de nitrato de plata

EXPERIMENTO Nº 3

Lo primero que se hace es rotular 2 tubos de ensayo con las formulas respectivas de las soluciones a ocupar que son ácido sulfúrico y sulfato sódico.

Después de rotular los tubos, procedemos a depositar las soluciones en los tubos de ensayo respectivos y a continuación le agregamos unas gotas de cloruro de bario dihidratado.

RESULTADOS

EXPERIMENTO Nº 1

Los resultados obtenidos en este experimento se resumen en el siguiente cuadro:

EXPERIMENTO Nº 2

1. Cuando agregamos las gotas de nitrato de plata comienza a formarse una nube densa de color blanco difundiéndose por toda la nueva solución

   Además se aprecia con el paso del tiempo una separación leve de dos fases, apreciándose la más densa en la parte inferior de la solución.

   Reacción neta: Cl- + Ag+ AgCl(s)  

2. El cloruro de sodio originalmente en solución es un líquido transparente.

   amarillo. Al agregársele las gotas de nitrato de plata, se forma una nube de color marrón que se difunde levemente y apreciándose de todas maneras los colores de las dos soluciones iniciales.

   Cabe destacar que aunque paso el tiempo, de todas maneras se

   apreciaban algunas características físicas como la de los colores, es este caso marrón y amarillo y además en el fondo del tubo quedo un cúmulo sólido en forma de polvillo que corresponde al cromato de potasio

   Reacción neta: 2Ag+ + CrO42- AgCrO4(s)

3. El cromato de potasio originalmente en solución es un liquido de color
4. El yoduro de potasio originalmente en solución es un líquido

transparente. Cuando agregamos las gotas de nitrato de plata se forma una nueva solución de color amarillo cremoso, completamente a las soluciones reactivas iniciales.

Cabe destacar que en un principio, se forma una nube del color destacado

anteriormente y se va esparciendo por toda la solución apreciándose una sola

fase y ya habiendo pasado el tiempo en el fondo del tubo se forma un

precipitado que corresponde al yoduro de plata

Reacción neta: Ag+ + I- AgI(s)

EXPERIMENTO Nº 3

1. El ácido sulfúrico en solución es un líquido transparente. Cuando

agregamos el cloruro de bario dihidratado se va formando una nube de color

blanco que se va disipando y esparciendo por toda la nueva solución.

Cabe destacar que pasado el tiempo, se observa una separación leve

en fases de densidad, apreciándose la fase mas densa en la parte inferior

del tubo de ensayo y en el fondo de este, se ve un cúmulo sólido de

color blanco que corresponde al precipitado de sulfato de bario

Reacción neta: Ba2+ + SO42- BaSO4 (s)

  2) El sulfato sódico en solución es un liquido transparente. Cuando

agregamos el cloruro de bario dihidratado se va formando una nube de

color blanco que se va disipando por toda la nueva solución.

Cabe destacar que pasado el tiempo se observa una separación notoria en

fases de densidad, apreciándose la fase mas densa en la parte inferior del tubo de

ensayo y en el fondo de este, se ve un cúmulo sólido de color blanco que

corresponde al precipitado de sulfato de bario

Reacción neta: Ba2+ + SO42- BaSO4(s)

Además de las observaciones hechas, debemos responder las siguientes preguntas

1. ¿Cuáles son las sustancias principales presentes en cada una de las soluciones?

2. Experimento Nº 2

   Sustancias principales antes de la reacción: Na+ + Cl- + Ag+ + NO3

   Sustancias principales después de la reacción: Na+ + NO3 (ac)-

   Sustancias principales antes de la reacción: 2K+ + CrO42- + 2Ag+ + 2NO3-

   Sustancias principales después de la reacción:2K+ + 2NO3-

   Sustancias principales antes de la reacción: K+ + I- + Ag++ NO3-

   Sustancias principales después de la reacción: K+ + NO3-

   Experimento Nº 3

   Sustancias principales antes de la reacción: 2H+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl-

   Sustancias principales después de la reacción: 2H+ + 2Cl-

   Sustancias principales antes de la reacción: 2Na+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl-

   Sustancias principales después de la reacción: 2Na+ + 2Cl-

   Para esta respuesta utilizaremos la siguiente formula

   M = n/ v (l)

   n = M x v (l)

   n = 0,10 (n/l) x 0,005 (l)

   n = 0,0005 para: NaCl, HCl, BaCl2, H2SO4, NaSO4

   n = M x v (l)

   n = 0,1 (n/l) x 1.0 (l)

   n = 0,1 para: AgNO3 y BaCl2

3. ¿Qué cantidad de cada una de las sustancias principales esta presente (en moles)?
4. ¿Cuál es la concentración molar de cada una de las sustancias principales?

La concentración molar de las soluciones NaCl, HCl, BaCl2, H2SO4, NaSO4 es

0,1 M

DISCUSIONES Y CONCLUSIONES

Discusiones

Sobre el experimento Nº 1, según el marco teórico previo y presente en el manual de laboratorio, dimos cuenta de las diferencias entre cada una de as sustancias de manera concreta en su capacidad de conducción eléctrica.

Nos centraremos en cuatro sustancias que nos parecieron interesante, que son el agua potable y el agua destilada.

Se hubiese pensado que ambas soluciones debiesen ser débiles, sin embargo apreciamos al agua como electrolito fuerte, ya que en su proceso de potabilización se le van agregando componentes minerales, que facilitan la alta conducción eléctrica a diferencia del agua destilada que según lo visto experimentalmente es un electrolito débil ya que tiene un menos porcentaje de componentes minerales a diferencia del agua potable.

Además de estas soluciones, nos llamo bastante la atención los resultados referentes al alcohol etílico y a la glucosa, ya que según nuestros estudios teóricos previos ambas sustancias son no electrolitos, ya que no conducen la electricidad, pero la parte referente al estudio de la conductancia de estas sustancias nos dio que son soluciones de electrolito débil y creemos que puede ser por: mala limpieza de los vasos precipitados, provocando que quedaran componentes minerales que se unieron al no electrolito para dejarlo en estado débil. También podemos postular que las sustancias usadas tuvieron una deficiente elaboración, específicamente por la composición química del solvente usado ó que se haya hecho una deficiente limpieza de los electrodos, que facilitaran la adhesión en cantidades bajas de minerales conductores de la electricidad. Podríamos seguir con la lista de explicaciones consideramos que estas son las más atingentes.

Sobre el segundo experimento, haremos en primer lugar, un análisis general sobre la situación química de las soluciones analizadas y de ahí nos centraremos en algunos puntos que a nuestro juicio son importantes.

Las sustancias como el NaCl, K2CrO4, y el KI son soluciones de electrolitos que se disocian completamente y de igual manera el AgNO3. Según el concepto de miscibilidad, que consiste en que cuando se mezclan dos sustancias acuosas, se complementan de buena manera, ambas soluciones tienen buen grado de solubilidad, lo que sucedió en gran medida en esta parte experimental.

Hay que señalar que cuando se mezcla y forma la nueva solución, en todas las reacciones se formaba una nube con características distintas a las de las sustancias iniciales como son el color y la densidad, parámetros en los cuales haremos hincapié.

Antes que se mezclaran las soluciones, debemos fijarnos en la composición inicial de las sustancias que hicimos reaccionar, que corresponden a soluciones acuosas, en donde el soluto son los compuestos químicos como el NaCl y otros que nombramos anteriormente. El agua y los solutos, toman cierto orden cuado se les unen, provocándose un suceso de estabilización pero, cuando se unen dos soluciones, se sabe que las moléculas de agua tienden a unirse con otras moléculas de agua por puentes de hidrógeno y otras interacción, posibilitándose en cierta manera la liberación de los componentes químicos en soluto unos quedándose en solución y otros simplemente liberados, siendo esa la explicación mas razonable para la formación de la nube en todos los casos estudiados, sin embargo, en varios casos notamos una división en algunos casos notable, en otros no, lo que se puede llamar formación de fases por una cuestión de densidad y volviendo a aquellos componentes que quedaron liberados, son aquellos que se unirán y migraran hacia el fondo del tubo de ensayo, formándose el precipitado, obviamente distinto en algunos casos. El precipitado formado en las reacciones es mas denso que el liquido de la solución, por eso se va al fondo del tubo, provocando que se vea mas una fase mas densa en la parte inferior de este, a diferencia de la parte superior y aquellos componentes que no se liberaban quedaban formando parte de la solución acuosa.

Sobre el punto de los cambios de color, usaremos una analogía con el sol. El sol nos ilumina y da energía por los diversos componentes y estados de la materia que ha de tener.

La emisión de energía, se relaciona con los colores y en virtud de nuestra analogía podemos señalar que como el sol es asociado a un color tan claro como el amarillo, hay que decir que en la escala de ondas electromagnéticas, las longitudes mas altas son las producidas por los colores claros.

En virtud de nuestra explicación y ejemplo citado, si el color de nuestra solución es mas bien claro, podemos decir que esta emitiendo o liberando mas energía y en aquellos casos en que la solución es de color oscuro, es por que esta absorbiéndola, llevándonos a los conceptos de reacción exergónica y endergónica respectivamente.

En el ultimo laboratorio, suceden sucesos similares a los descritos en el laboratorio anterior en el sentido del color y la densidad, pero debemos resaltar la naturaleza de estas soluciones.

En esta parte tenemos 2 tipos de compuestos como soluto, un ácido y dos sales, además debemos recordar que están en solución.

Cuando mezclamos una solución de ácido con otra de sal, en primer lugar se liberan en cierto porcentaje aquellos componentes que antes estaban estabilizados por las moléculas de agua.

Las sales en general se forman de la unión de un ácido con una base para dar la sal y el agua, entonces cuando se unen el ácido y la sal, la parte base de la sal debiese tender a unirse con el ácido para formar una nueva sal que constituye el precipitado y quedando una parte ácida en solución, unido al agua y cuando se unen soluciones de dos sales, se debiesen formar dos sales, pero una de ellas queda en solución y en caso similar a lo que paso con el ácido, la sal que quedo en solución queda así por una cuestión de orden y de neutralidad y la nueva sal formada en si, ya se estabilizo y debe tener una naturaleza hidrofobica ya que el agua lo que causa en la mayoría de las sales es un rompimiento de sus enlaces.

Conclusiones

Sobre los objetivos planteados en un principio, consideramos que se han logrado en gran medida, ya sea en el sentido del estudio de las disociaciones eléctricas, aprendiendo la manera de analizar y medir sus grados de conductancia por medio de un conductimetro que se constituye de una placa, una FEM, que en este caso corresponde a la pila unido a una ampolleta y también unidos a electrodos que son los que se sumergen ayudándonos a clasificar en soluciones de electrolito fuerte, siendo este el que se presento en la mayoría de las reacciones químicas realizadas y soluciones de electrolito débil

Además hemos encontrado las posibles explicaciones generales en virtud del concepto de solubilidad, señalando en nuestras discusiones que sucede cuando se produce el fenómeno de miscibilidad, y también por que se forma la nube en nuestras soluciones, resultándonos que por la tendencia del agua a unirse con otras moléculas de agua y el por que de la característica general del color de las soluciones, ya que dependiendo del color de la solución ya sea claro u oscuro, corresponderá a una reacción exergónica y endergónica respectivamente.

Consideramos que hemos satisfecho las instrucciones mínimas para realizar un informe de laboratorio y desarrollar la capacidad de instrumental de laboratorio.

BIBLIOGRAFÍA

• Química. R.Chang y otros. 7ª Edición, Editorial Mc Graw-Hill, 2002
• Electrolitos y reacciones netas, Marcela Viviana, Universidad Nacional Andrés Bello, Chile. Disponible en línea desde: <html.rincondelvago.com/ electrolitos-y-reacciones-netas.html – 26k> Consulta (22/05/2005)
• Química, La Ciencia Central. T.L. Brown, H.E. Lemay y B.Bursten. 7ª Edición, 1997

Jonathan Rojas Carvajal