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• Ivonne Stephany Calcina Abanto

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ORGANOMETALURGIA INFORME DE LABORATORIO 3 “Preparación y Obtención de Hidrocarburos"

Apellidos y Nombres

Nota

Calcina Abanto Ivonne Stephany lumnos: Condori Mamani Deysi

Huanca Pariapaza Rosemary

Docente: Robert Almendariz PFR: Fecha de entrega :

Operación de Planta de Procesamiento de Minerales 19

04

17

Grupo:

A

C

19

Mesa:

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INFORME DE LABORATORIO 3: Preparación y Obtención de Hidrocarburos

I.

INTRODUCCION

El acetileno es el primer miembro de la familia de los alquinos y el más importante. El acetileno se produce en la descomposición térmica de muchos hidrocarburos; industrialmente se obtiene por hidrólisis del carburo de calcio o por pirolisis a 1000°C del metano. La presencia de un triple enlace aumenta la actividad química de un hidrocarburo, en este caso del acetileno el cuál forma compuestos de adición, aunque con más lentitud que un olefina. Los hidrógenos del acetileno y los de todos los alquinos terminales son sustituibles por metales, propiedad química que los distingue de las olefinas y puede emplearse para separarlos y caracterizarlos, debido a sus propiedades, el acetileno resulta ser un compuesto de aplicación industria, por lo que su producción a nivel industrial es de gran tonelaje. En petroquímica se obtiene el acetileno por quenching (el enfriamiento rápido) de una llama de gas natural o de fracciones volátiles del petróleo con aceites de elevado punto de ebullición. El gas es utilizado directamente en planta como producto de partida en síntesis. Un proceso alternativo de síntesis, más apto para el laboratorio, es la reacción de agua con carburo cálcico (CaC2); se forma hidróxido de calcio y acetileno, el gas formado en esta reacción a menudo tiene un olor característico a ajo debido a trazas de fosfina que se forman del fosfuro cálcico presente como impureza

II.

OBJETIVOS:  

III.

Obtener etileno a partir de carburo de calcio. Experimentar la combustión de acetileno. RESUMEN

En el presente laboratorio 3, se estudió el proceso de obtención de gas acetileno, producto de la mezcla de carburo de calcio y agua, dicho gas tiene un alto nivel de inflamabilidad en contacto con el fuego pudiendo llegar hasta los 3480ºC, por esto mismo es utilizado como fuente de iluminación y de calor, por ejemplo en equipos de soldadura y en la industria química para la producción de disolventes y productos para la obtención de plásticos y caucho sintético. Conjuntamente a esta experiencia se realizó la determinación del punto de fusión del betún y de ebullición del petróleo y la gasolina. Finalmente se realizó una experiencia de análisis cualitativo con el Ioduro de potasio para determinar la presencia de un compuesto orgánico (acetileno).

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IV.

MAPA CONCEPTUAL

V.

MATERIALES Y EQUIPOS

a) Material de laboratorio:  Tubos de ensayo  Vasos precipitados  Espátula grande  Espátula con cucharilla  Tubo capilar  Aceite  Pera de decantación, matraz  Tubo de desprendimiento b) Reactivos:  Carburo de calcio, Ioduro de potasio, betún, petróleo, gasolina,agua c) Equipos y herramientas:  Un mortero  Alicate  Trapo Húmedo  Mechero Bunsen  Mechero de alcohol  Tetra pode y soporte universal  1 pinza de dos dientes  1 pinza de tres dientes  PC, Sensor de temperatura PASCO capstone

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VI.

MARCO TEORICO

El Acetileno o etino: Es el alquino más sencillo. Es un gas, altamente inflamable, un poco más ligero que el aire e incoloro. Produce una llama de hasta 3.000º C, la mayor temperatura por combustión hasta ahora conocida.

C2H2 Nombre IUPAC: Etino El acetileno es un compuesto exotérmico. Esto significa que su descomposición en los elementos libera calor. Por esto su generación suele necesitar elevadas temperaturas en alguna de sus etapas o el aporte de energía química de alguna otra manera. Al aire quema con una llama luminosa liberando ciertas cantidades de carbonilla. Los átomos de hidrógeno del acetileno pueden disociarse, por lo que tiene carácter levemente ácido. A partir del acetileno y una solución básica de un metal pueden formarse acetiluros. Algunos de estos acetiluros (especialmente los de cobre y de plata) son explosivos y pueden detonarse con activación mecánica. Cuando se disuelve en sustancia polar su estructura cambia a una molécula eléctricamente negativa lo que explica que los aviones puedan volar. Se puede hallar mezclando acetileno y hidróxido de sodio con metanol de 45g comercial.

Carburo de calcio. El carburo de calcio es una sustancia sólida de color grisáceo que reacciona exotérmicamente con el agua para dar cal apagada (hidróxido de calcio) y acetileno. Es de uso muy extendido y vendido en tiendas del ramo para utilizarlo en soldadura autógena. Con esta finalidad se lo introduce en un gasógeno, que le va agregando agua lentamente, y luego se mezcla el gas producido con oxígeno para producir una llama delgada y de alta temperatura. Como sustancia pura el carburo de calcio es un sólido incoloro que existe en dos variedades que son accesibles por calentamiento a 440ºC (modificación tetragonal) o temperaturas superiores (modificación cúbica)

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VII. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Experimento 1. Determinación del punto de ebullición de la gasolina 1. Se encendió el mechero para sellar uno de los extremos del tubo capilar. 2. En un tubo de ensayo se llenó cierta cantidad de gasolina la cual se llevó a baño maría. 3. A continuación el capilar ya preparado se une al termómetro mediante una rondana de hule y se introdujo en el tubo de ensayo que contenía la muestra problema. 4. Se colocó el termómetro con el capilar, cuidando que el bulbo del termómetro quede sumergido sin que la gasolina toque la rondana de hule. 5. Se calentó suavemente el tubo con un mechero de tal manera que la temperatura aumente a una velocidad de 10°C minuto.

OBSERVACIONES:  Punto de ebullición 40-200.  Combustión incompleta.  Libera .  Su duración de su llama es menor a la del petroleó.  Es menos denso que el petroleó.

Experimento 2. Determinación del punto de ebullición del petróleo 1. Se encendió el mechero para sellar uno de los extremos del tubo capilar. 2. En un tubo de ensayo se llenó cierta cantidad de petróleo la cual se llevó a baño maría. 3. A continuación el capilar ya preparado se une al termómetro mediante una rondana de hule y se introdujo en el tubo de ensayo que contenía la muestra problema. 4. Se colocó el termómetro con el capilar, cuidando que el bulbo del termómetro quede sumergido sin que el petróleo toque la rondana de hule. 5. Se calentó suavemente el tubo con un mechero de tal manera que la temperatura aumente a una velocidad de 10°C minuto.(FIG.1)

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Figure 1 Punto de ebullición del petróleo

OBSERVACIONES:

   

Punto de ebullición 87.5 °C Tiene una combustión incompleta Libera La duración de su llama es más duradera que la de la gasolina, esto se debe a la cantidad de cadenas carbonadas

Experimento 3. Obtención y análisis cualitativo del gas acetileno 1. Se colocó en un matraz una muestra de carburo de calcio, luego se adiciono agua gota a gota con una pera de decantación, el contacto del agua con el carburo de calcio producían un gas el cual fue conducido a través de una manguera a un mechero bunsen el cual en contacto con el fuego se encendió y pudimos observar que la combustión fue incompleta por la presencia de hollín.(FIG.1)

Figure 2 Producción de acetileno

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OBSERVACIONES: • • • •

: Es una función exotérmica (libera energía). La combustión es incompleta debido al color de la llama (rojo). En el proceso del quemado del acetileno se libera . Al producirse el Acetileno se libera energía.

2. Para demostrar el análisis cualitativo del acetileno se introdujo la manguera que desprendía dicho gas dentro de un tubo de ensayo que contenía ioduro de potasio y se observó que este cambio a un color rosado pálido, lo cual indica la presencia de un compuesto orgánico como lo es el acetileno.(FIG.2)

OBSERVACIONES:

Figure 3 Análisis cualitativo del acetileno

• Hay un burbujeo, eso nos indica que se ha

producido Acetileno • Se torna un color rosado

Experimento 4. Determinación del punto de fusión del betún 1. Se encendió el mechero para sellar uno de los extremos del tubo capilar y enseguida se llenó con betún. 2. Una vez llenado se cerró con cuidado el capilar por su otro extremo. El capilar ya preparado se une al termómetro mediante una rondana de hule. 3. Se llenó el tubo de ensayo con aceite de cocina y se sostuvo en un soporte con unas pinzas (Fig.2). 4. Se colocó el termómetro con el capilar, cuidando que el bulbo del termómetro y la muestra queden sumergidos sin que el aceite toque la rondana de hule (porque se podría aflojar y el capilar podría caer). 5. Se calentó suavemente el tubo con un mechero de tal manera que la temperatura aumente a una velocidad de 10°C minuto. 6. La temperatura de fusión del betún (punto en el que coexisten el estado sólido y líquido) fue a 93ºC.

OBSERVACIONES • • •

Combustión incompleta La duración de su llama es mas a la del petroleó (FIG 4) Es más denso que el petroleó

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Figure 4 Duración de la llama del betún

VIII. GESTION DE RESIDUOS Se verificaron las fichas de seguridad de cada reactivo para ver su grado de peligrosidad para el ser humano y para el medio ambiente. El carburo de calcio sobrante conjunto con el hidróxido de calcio no se desechó al fregadero se colocó en un papel para su posterior utilización en otro experimento

IX.

CUESTIONARIO

¿Qué son los hidrocarburos? •

Los hidrocarburos son los principales compuestos química orgánica siendo sus máximos representantes el petróleo (hidrocarburo en estado líquido) y el gas natural (hidrocarburo en estado gaseoso). • los hidrocarburos se componen de átomos de carbono que se entrelazan con átomos de hidrógeno y se dividen en dos grandes grupos: Alifáticos (alcanos, alquenos y alquinos) y Aromáticos. • Por otro lado, los hidrocarburos pueden salir al exterior (desde el interior de la tierra) de manera natural o a través de la explotación o perforación de sus yacimientos. •

Los hidrocarburos alifáticos incluyen tres clases de compuestos: alcanos, alquenos y alquinos. Los alcanos son hidrocarburos que sólo contienen enlaces simples carbono-carbono, los alquenos contienen enlaces dobles carbono-carbono, y los alquinos son hidrocarburos que contienen un triple enlace.

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¿Cuáles son sus propiedades? PROPIEDADES QUIMICAS •

•

Oxidación completa (combustión): los alcanos se oxidan en presencia de aire u oxígeno y el calor de una llama, produciendo dióxido de carbono, con una luz no muy luminosa y de color rojo esto se denomina calor de combustible. Si contamos el número de átomos de cada elemento de los compuestos reaccionantes y de los productos notaremos que en la ecuación hay 2 veces más átomos de carbono.

PROPIEDADES FISICAS •

•

•

•

•

Los hidrocarburos se clasifican en: Hidrocarburos saturados, llamados también alcanos, que presentan enlaces sencillos. Los alquenos, que tienen enlaces dobles y los alquinos, con enlaces triples.

ALCANOS Propiedades Físicas de los alcanos: Punto de ebullición: el punto de ebullición aumenta con el tamaño del alcano porque las fuerzas intermoleculares (fuerzas de Van der Waals y de London), son más efectivas cuando la molécula presenta mayor superficie. Es así, que los puntos de fusión y ebullición van a aumentar a medida que se incrementa el número de átomos de carbono Punto de fusión: El punto de fusión también aumenta con el tamaño del alcano por la misma razón que aumenta el punto de ebullición. Los alcanos con número impar de carbonos se empaquetan en una estructura cristalina y poseen puntos de ebullición un poco menores de lo esperados en los pares. Densidad: A medida que aumenta el número de carbono, las fuerzas intermoleculares son mayores y por lo tanto la cohesión intermolecular Solubilidad: Los alcanos por ser compuestos apolares no se disuelven en agua, sino en solvente no polares como el benceno, éter y cloroformo.

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•

•

•

•

•

Pirolisis o cracking: Este es un proceso usado en la industria petrolera y consiste en pasar un alcano pesado por tubos calentados de 500° a 800°C lo que permite que el compuesto se descomponga ALQUENOS Propiedades físicas de los alquenos: Son semejantes que los alcanos. Al igual que los alcanos pueden encontrarse compuesto en estado gaseoso como el eteno, 1-buteno y un isómero. A partir de 5 carbonos los compuestos son líquidos. Propiedades químicos de los alquenos: Los alquenos no se pueden catalogar como ácidos. Forman un carbonación átomos de carbono sp2 que posee 6 electrones. ALQUINOS Propiedades físicos de los alquinos: Tienes propiedades parecidas que los alcanos y alquenos donde los alquinos son líquidos. Son menor insoluble en agua que los alcanos y los alquenos esto debido a la atracción de los átomos de hidrogeno de agua por los electrones de triple enlace. Propiedades químicos de los alquinos: Los alquinos terminales se comportan como ácidos porque, en presencia de una base fuerte, pueden ceder un protón.

En la producción de acetileno se usa el CaC y H2O, cuanto de acetileno se obtendrá si se hace reaccionar 1kg de CaC con 0,5Kg de agua si la reacción tiene una eficiencia del 87%.

1 mol

2 moles

64g

36g

1mol

1

mol

1000g

10

1000g

26g xg

En la combustión del acetileno se obtiene CO2 y H2O cuantos litros de CO2 se obtendrán al quemar 250g en condiciones normales. O 2 moles

5 moles 4 moles

2

moles • •

Dos moles de Acetileno es Mn ( Cuatro moles de ocupan en CN

2 moles

) = 52g

5 moles 4 moles

53g

89,54L

250g

XL

O 2 moles

.

L

¿Qué usos tienen los hidrocarburos en la minería del cobre? Los hidrocarburos se usan como catalizadores de la reacción para aumentar la rapidez de las reacciones

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X.

CONCLUSIONES 

XI.

La obtención de estos hidrocarburos resulto un proceso no tan complicado, logramos establecer reconocerlos y obtenerlos mediantes determinados compuestos para saber el tipo de combustión que tenemos a nuestro alrededor para poder diferenciar las cosas inflamables y toxicas, establecimos sus reacciones comunes y en que se diferencian, se toma en cuenta que es un proceso cualitativo ya que la mayoría de los reactivos no son medidas con exactitud, todos combustionan debido a su origen.

RECOMENDACIONES  Tener en cuenta que las reacciones son muy rápidas y en ese aspecto en el momento de comprobar con un cerillo se debe ser muy ágil.  Traer mascarilla sobre todo para las personas que no toleran estos gases de combustión.  Mantenerse alejado durante las pruebas de ebullición del petróleo y gasolina puesto que estos son altamente inflamables

XII. BIBLIOGRAFÍA    

Químico, TP-Laboratorio. TP-laboratoio quimico . [En línea] 2007. http://tplaboratorioquimico.blogspot.com/2008/08/mecherobunsen.html#.Um0kcXBLP8o. Rosario, Dr. Victor del. Manual de práticas. [aut. libro] ICQ. Guayaquil : ESPOL, 2008. Química, Full. Todo sobre la quimica organica e inorganica. [En línea] [Citado el: 2 de Noviembre de 2013.] http://www.fullquimica.com/2011/08/decantacion.html. http://www.slideshare.net/valeriansilva1/informe-de-lab-organica-3

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