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• Karina Mamani

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EL MECHERO DE BUNSEN OBJETIVOS  Aprender el funcionamiento del mechero; los tipos de combustión, las clases y diferentes zonas de la llama.  Observar los cambios físicos y químicos de algunos compuestos; así como el cambio de energía espectral.  Observar e identificar los espectros en la región visible de diferentes sustancias químicas.

MARCO TEÓRICO 1. EL MECHERO DE BUNSEN: Un mechero o quemador Bunsen es un instrumento utilizado en laboratorios científicos que se usa siempre que se requiere contar con una fuente de calor, ya sea para producir, acelerar una reacción química, calentar, efectuar un cambio físico y esterilizar muestras o reactivos químicos. Se utiliza mucho en los laboratorios debido a que proporciona una llama caliente, constante, sin humo y que no produzca depósitos de hollín al calentar objetos. Debe su nombre al químico alemán Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899), que adaptó el concepto de William Faraday del quemador de gas en 1855 y popularizó su uso. Es una fuente calorífica muy empleada en el laboratorio. Este aparato quema gases, combustibles como: gas hulla, gas natural, acetileno, metano, propano, butano, etc. Las partes del mechero de Bunsen: El quemador se constituye de un tubo de acero de 12,7 cm de largo por 0,95 cm de diámetro interior. El quemador se fija a la base atornillándose en ésta. En el interior y cerca de la base está un dispersor, cuya función es esparcir muy finamente el gas a lo largo del quemador. A la altura del dispersor el quemador tiene una a dos perforaciones circulares por las que penetra el aire al interior, debido al vacío provocado por la expansión del gas al salir del dispersor. Estas perforaciones se bloquean parcial o totalmente por medio del collarín (bujo), que está colocado concéntricamente al quemador, logrando regular el flujo del aire (gracias al efecto Venturi). El gas penetra al dispersor por medio de una entrada que está colocada en la base del mechero, a una presión que se regula a la salida del tanque de almacenamiento de gas. Si el regulador de la entrada del aire se mueve de manera que no permite el paso de éste al interior del quemador.

1 Llama luminosa: Se obtiene cuando el collarín está cerrado 2 Collarín medio abierto 3 Collarín abierto al 90% 4 Llama no luminosa: Collarín abierto completamente

1.1. TIPOS DE COMBUSTIÓN: Durante la combustión, los compuestos que contiene carbono e hidrógeno y a veces oxígeno arden consumiendo oxígeno y produciendo dióxido de carbono y agua. Dependiendo de la cantidad de oxígeno, se pueden generar dos tipos de combustión: completa e incompleta. 

COMBUSTIÓN COMPLETA:

Cuando una sustancia orgánica al reaccionar con el oxígeno el producto resultante es sólo CO2(g) y H2O (l); esto es, la combustión completa se produce cuando el total del combustible reacciona con el oxígeno. La ecuación puede balancearse, los productos de esta combustión son solamente CO2, H2O, O2 y N2. La combustión se denomina completa o perfecta, cuando toda la parte combustible se ha oxidado al máximo, es decir, no quedan residuos de combustible sin quemar y no se encontrarán sustancias combustibles en los humos o gases de combustión. Las reacciones de combustión completa se pueden describir mediante las siguientes reacciones químicas: C3H8 (g) + 5O2 (g) → 3CO2 (g) + 4H2O (g) + calor CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (g) + calor



COMBUSTIÓN INCOMPLETA:

Este tipo de reacción se caracteriza por la presencia de sustancias combustibles o también llamados inquemados en los humos o gases de combustión. Estas sustancias generalmente son carbono como hollín, CO, H2O y también pueden aparecer pequeñas cantidades de los hidrocarburos que se utilizan como combustibles. En el caso de la reacción de combustión en la que se produce únicamente CO en los gases de combustión, se conoce con el nombre de Combustión de Ostwald y la reacción que produce CO y H2 se conoce como Combustión de Kissel. Las reacciones de combustión incompleta se pueden describir mediante las

Siguientes reacciones químicas: C3H8 (g) + 3O2 (g) → 2CO (g) + C + 4H2O (g) + calor C4H4 (g) + 5O2 (g) → 2CO (g) + 2C + 8H2O (g) + calor

2. LLAMA: La llama es provocada por la emisión de energía de los átomos de algunas partículas que se encuentran en los gases de la combustión, al ser excitados por el intenso calor generado en este tipo de reacciones. Las llamas se originan en reacciones muy exotérmicas y desprenden gran cantidad de energía en forma de calor y están constituidas por mezclas de gases incandescentes. La llama más utilizada en el laboratorio es la producida por la combustión de un gas (propano, butano o gas ciudad), con el oxígeno del aire. La combustión completa (con exceso de oxígeno) produce agua y dióxido de carbono, una llama poco luminosa y de gran poder calorífico. La combustión incompleta produce, además de dióxido de carbono y agua, carbono, monóxido de carbono y otros productos intermedios, da origen a llamas de bajo poder calorífico y altamente luminoso (debido a la incandescencia de las partículas de carbono que se producen).

2.1 CLASES DE LLAMAS: 

LLAMA LUMINOSA:

La llama de un mechero es luminosa cuando la entrada de aire está cerrada porque el aire que entra en el quemador es insuficiente y el gas no se mezcla con el oxígeno en la base del mechero, por lo tanto solo se quema el gas produciendo una llama de color amarillo y humeante. Emite luz porque contiene partículas sólidas que se vuelven incandescentes debido a la alta temperatura que soportan. Este tipo de llama produce gran pérdida de calor y se genera en una combustión incompleta. Alcanza temperaturas hasta 900 ºC. C3H8 (g) + 3O2 (g) →C(s)+ 2CO (g) + 4H2O (g) + calor



LLAMA NO LUMINOSA:

Se consigue debido a un adecuado contacto entre aire y gas antes de efectuarse la combustión completa, de tal manera que casi no hay partículas sólidas incandescentes; porque la combustión es completa y existe un exceso de oxígeno y se producen altas temperaturas (zona oxidante). Cuando la entrada de aire está abierta, la llama es de color verde – azulado. Esta llama produce gran cantidad de energía a comparación de la llama luminosa, alcanza temperaturas hasta 1300 ºC y en algunos casos 1500 ºC. 2.2 ZONAS DE LA LLAMA : 

Zona Fría (Cono frío):

Es la zona de color oscuro formado por una mezcla de aire y quemar donde no llega el oxígeno. Alcanza hasta 300 ºC. 

Cono Interno:

Es donde se produce las necesarias para la combustión. Alcanza hasta 600 ºC. 

reacciones

iniciales

Cono Externo:

Constituido por los productos de combustión; donde se encuentra la más alta temperatura de la llama. Alcanza hasta 1500 ºC. La forma de la llama nos indica si la combustión es rica o pobre.

3. OBSERVACIONES: Comparación del comportamiento de la llama en la porcelana:

gases

sin

Cambio físico de la varilla: o con llama no luminosa: Se observa que inmediatamente la rejilla se pone al rojo . Se tiene el mechero encendido con llama luminosa: Se observa que la rejilla se pone lige vivo.

Llama luminosa: encantidad la combustión Debido a la carencia de sume el hollín debido a la alta temperatura ya que genera absorbehollín mayor de oxigeno Determinación de la zona más caliente de la llama en la rejilla:

Cloruro de litio: rojo-carmín.

Reconocimiento de la llama más caliente. Porcelana:

RESULTADOS: Cloruro de calcio: color rojo-naranja.

Cloruro de potasio: color rojo-violeta. Cloruro de bario dihitratado: color amarillo-verdoso.

Los colores de la llama (espectro de emisión) de ciertos elementos: mechero encendido con llama no luminosa y se observa el cambio físico de la varilla a medida que pasa el

Encendemos el mechero con llama luminosa y sostenemos un pedazo de porcelana con unas pinzas y empezamos a calentarla por 3min aproximadamente. Notamos que la porcelana empieza a ponerse de color negro y esto podemos explicarlo ya que en la llama luminosa, ocurre la combustión incompleta produciendo así partículas de hollín. Repetimos el mismo procedimiento pero ahora usando la llama no luminosa, ahora podemos observar que el hollín que se impregno en la porcelana empieza a desaparecer, y si seguimos exponiéndola a la llama no luminosa notaremos que empieza a ponerse de color rojo. Determinación de la zona más caliente Rejilla metálica: Sostenemos la rejilla con las pinzas y la colocamos de forma horizontal a la llama luminosa durante unos segundos, notamos que la rejilla empieza a tomar un color naranja, pero solo alrededor formando una especie de circunferencia. Por otro lado también nos damos cuenta que cuando la rejilla esta fría esta no deja pasar la llama y cuando empieza a calentarse la llama pasa sin dificultad, esto es debido a la conductividad térmica. Cuando repetimos el proceso usando la llama no luminosa nos percatamos que en cuestión de pocos segundos la rejilla se pone de color naranja intensa en toda la zona expuesta.

CONCLUSIONES Y DISCUSIONES: Concluimos que la materia se puede presentar de muchas maneras, que la energía cambia de muchas formas que se puede presentar en forma de luz y con diversos colores que pertenecen a la materia, aunque algunos se parecen (debido a que nuestra vista logra separaciones solo hasta de 50nm de diferencia en el espectro),pero sus componentes son distintos. El mechero Bunsen nos permitió darnos cuenta de algunas de las propiedades de distintas sustancias y que la llama luminosa en realidad es dañina para la salud del ser humano mientras que la llama no luminosa posee elevadas temperaturas.

RESPUESTA A LAS PREGUNTAS: 1. ¿Qué precauciones debe tener para el buen funcionamiento de un mechero de laboratorio?  Antes de utilizar el mechero, asegúrese cuál es la tubería que suministra el gas y que la manguera de hule esté bien conectada.  Cuando vamos a prender el mechero lo debemos prender con la llama luminosa, ya que si la prendemos con la llama no luminosa esto podría producir una pequeña explosión. Puesto que, para prender el mechero con llama no luminosa tenemos que dejar entrar gran cantidad de aire y poca cantidad de gas.  No enrolle la manguera de hule alrededor del mechero. 2. ¿Qué principio físico utiliza el mechero de Bunsen?  Mezcla de gases: Se da en el momento que hacemos ingresar el oxígeno y se mezcla con el gas propano.

3. ¿Qué combustible se utilizó para el encendido del mechero? El combustible que se utilizó fue el propano (C3H8). 4. ¿Qué sustancia actúa como comburente? El comburente fue el oxígeno (O2). 5. ¿Cuáles son las razones por las que no se debe utilizar la llama luminosa en el trabajo de laboratorio? Porque libera hollín (carbono) el cual es dañino para la salud ya que con el tiempo puede llegar a contraer fibrosis. 6. ¿Cómo se obtiene el propano industrial? ¿Tiene olor? El propano es obtenido del gas natural o de los gases de los procesos de cracking producidos en las instalaciones petroquímicas, es un subproducto del procesamiento del gas natural y de la refinación del petróleo. Olor fuerte, parecido al de los huevos podridos. 7. ¿La temperatura de la llama no luminosa, superará a la temperatura de la llama de un soplete? lo supera porque la temperatura de la llama de un soplete llega hasta 13000C y la llama no luminosa llega hasta 14000C a más. 8. ¿Cómo procedería en un eventual incendio producido por descontrol de la llama del mechero? 9. Averigüe cómo funcionan los equipos de absorción atómica. Es un método instrumental que está basado en la atomización del analito en matriz líquida y que utiliza comúnmente un nebulizador pre-quemador (o cámara de nebulización) para crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto más larga, en caso de que la transmisión de energía inicial al analito sea por el método "de llama". La niebla atómica es desolvatada y expuesta a una energía a una determinada longitud de onda emitida ya sea por la dicha llama, ó una Lámpara de Cátodo hueco construida con el mismo analito a determinar o una Lámpara de Descarga de Electrones (EDL). La temperatura de la llama es lo bastante baja para que la llama de por sí no excite los átomos de la muestra de su estado fundamental. El nebulizador y la llama se usan para desolvatar y atomizar la muestra, pero la excitación de los átomos del analito se hace por el uso de lámparas que brillan a través de la llama a diversas longitudes de onda para cada tipo de analito. En AA la cantidad de luz absorbida después de pasar a través de la llama determina la cantidad de analito existente en la muestra. Hoy día se utiliza frecuentemente horno de grafito para calentar la muestra a fin de desolvatar la y atomizarla, aumentando la sensibilidad. El método del horno de grafito puede también analizar algunas muestras sólidas o semisólidas. Debido a su buena sensibilidad y selectividad, sigue siendo un método de análisis comúnmente usado para ciertos elementos traza en muestras acuosas.

Na: Color amarillentoK: Color violetaLi: Color rojoBaCl: Color verde claroCu: Color azulSr: Color rojo índigo

BIBLIOGRAFÍA -Luis Carrasco Venegas,Química Experimental,Quinta Edición,MacroE.I.R.L.,Lima,Enero 2013,pp 33-46 - http://mecherodebunsen.blogspot.com/ - http://tenttiarkisto.fi/media/exams/6798.pdf

- http://www.ecured.cu/index.php/Propano -