• Author / Uploaded
• Leonardo Reyes

Citation preview

OBTENCION DE METANO Y ACETILENO Reyes Fernández, Leonardo Steyman1; Mendoza Rojas, Carlos Mario1 Curso Laboratorio Química Orgánica I, Grupo A, Departamento de Ciencias Básicas, Universidad de Pamplona

RESUMEN: En esta práctica se logró la obtención de acetileno y metano, la primera a partir de la reacción entre el CaC2 con H2O. así mismo se comprobaron las reacciones de instauración mediante la reacción del acetileno con el permanganato de potasio y bromo en tetracloruro de carbono. se comprobó la presencia del acetileno teniendo en cuenta las características físicas del mismo por medio de la combustión. Y la segunda por medio de la ecuación de gases ideales (para hallar la eficiencia) en donde se mezclaba deferentes compuestos y se hizo una combustión. Palabras Claves: combustión,reacción,insaturacion, gases ideales. ABSTRACT: In this practice, acetylene and methane were obtained, the first from the reaction between CaC2 with H2O. Likewise, the reactions of instauration were verified by the reaction of acetylene with potassium permanganate and bromine in carbon tetrachloride. the presence of acetylene was checked taking into account the physical characteristics of it by means of combustion. And the second one by means of the equation of ideal gases (to find the efficiency) where different compounds were mixed and a combustion was made.Key Words:

combustion, reaction, unsaturation, ideal gases

compuestos orgánicos, combinaciones complejas4.

1. Introducción El metano es el hidrocarburo saturado de cadena más corta que existe. Su fórmula química es CH4, en la que cada uno de los átomos de hidrógeno está unido a un átomo de carbono a través de un enlace covalente. Es una sustancia incolora y no polar, que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias, y se caracteriza por su baja solubilidad en fase líquida y elevada persistencia en la atmósfera1.

inorgánicos

o

de

El catalizador tiene como principal característica que al participar en una reacción química su masa no sufre alteraciones, por tanto, no se considera como reactivo o producto según la estequiometria de la reacción. Los catalizadores son ampliamente utilizados en diversos procesos industriales como, por ejemplo, en la industria petrolera. Entre los más empleados se pueden mencionar las sustancias sólidas como el boro, aluminio, níquel, paladio, silicio, platino. También se encuentran los sulfuros y los cloruros, entre otros.3

El metano se encuentra en la naturaleza en forma de gas a temperaturas y presiones normales. Además, es incoloro e inodoro, pese a producirse de por la putrefacción de las plantas.

Estos conceptos fueron aplicados en el artículo “Producción de gas de síntesis por oxidación parcial de metano y reformado en seco de metano en presencia de nuevos catalizadores de Ni-Co / MFI”. Donde nos describe que los Catalizadores basados en Ni, Co y NiCo soportados en zeolitas MFI para la oxidación parcial del metano y el reformado en seco del metano a gas de síntesis se han sintetizado y estudiado. El contenido total de metal en los catalizadores es 2% en peso. Una zeolita comercial con un aglutinante (alúmina) y una zeolita sin aglomerante sintetizada por un método hidrotérmico acelerado asistido por

El metano se ha convertido en un elemento muy importante también en la exploración del universo. Hace unos años, su hallazgo en la atmósfera de Marte daba mayores esperanzas en pensar que alguna el planeta rojo albergó o alberga vida3. Un catalizador es una sustancia, simple o compuesta, que aumenta o reduce la velocidad de una reacción química, este proceso se llama catálisis. En el área de la química se estudian los catalizadores, sustancias que pueden ser de tipo líquida, gaseosa o sólida, de 1

microondas se utilizan como soportes. El rendimiento del gas de síntesis es del 97% en presencia de catalizadores de Ni y NiCo soportados en la zeolita MFI sintetizada por el método hidrotérmico asistido por microondas. La presencia simultánea de Ni y Co en el catalizador hace que la muestra sea resistente a la coquización durante el reformado en seco del metano, mientras que el catalizador de Ni se caracteriza por la formación de una cantidad significativa de fibras de carbono4.

.

El Acetileno o Etino, es el alquino más sencillo, es un gas compuesto por carbono e hidrógeno, un poco más ligero que el aire, incoloro e inodoro en su estado 100% puro. Su olor desagradable, muy parecido al ajo, se debe a las impurezas que contiene.1

Reactivos:

No es tóxico ni corrosivo, pero sí muy inflamable, arde con llama luminosa, humeante y de alta temperatura. Es muy poco soluble en el agua y muy soluble en acetona.1

3. Metodología

las principales aplicaciones del acetileno son: Soldadura, corte y calentamiento oxiacetilénico, Desmoldado de piezas, Flameado de granito, Procesos de síntesis química (etileno, acetato de vinilo, cloruro de vinilo, sulfuro de vinilo, ácidos acrílicos, etc.), Para la producción de ácido acético, Es un producto de partida importante en la industria química, Disolventes como el tricloretileno, el tetracloretano se obtienen a partir del acetileno, Se utiliza en la fabricación del cloro etileno, para plásticos, Se utiliza en la fabricación del etanol y de los neoprenos del caucho sintético.1

Se realizó el montaje para la obtención del metano, se pesó 0,5 g de acetato de sodio, 0,25 g de óxido de calcio y 0,25 g de hidróxido de sodio, luego se pulverizo toda la mezcla con ayuda de un mortero formando una pasta, se llevó la mezcla al sistema realzado, después se calentó poco a poco hasta que se desprendió todo el gas y se anotó el volumen de gas.

2. Materiales y reactivos Materiales: Mortero con pistilo, Montaje para recolectar gases, Soporte universal, Tubo de ensayo con desprendimiento y tapón, Manguera, 5 Tubos de ensayo, Tapones de caucho, Manguera, Gradilla, Embudo de decantación, Balón con desprendimiento lateral, Tubo de vidrio

Acetato de sodio (CH3COONa), Hidróxido de sodio (NaOH), Oxido de calcio (CaO), Agua destilada (H2O), Carburo de calcio (CaC2).

OBTENCION DE METANO

OBTENCION DE ACETILENO En un tubo con desprendimiento lateral se colocó 2 g de carburo de calcio; en el extremo lateral se colocó una manguera y en la parte de arriba un embudo, el cual se le adicionó 7 | mL agua destilada; se llevó a cabo un goteo lento sobre el carburo, del cual desprendió acetileno, y burbujeo por medio del colector en el vaso de precipitado que contenía las siguientes soluciones.  Reacciones de Instauración. Se dejó burbujear acetileno 2 mL de una solución de bromo en tetracloruro de carbono. Se reiteró el procedimiento, pero dejando burbujear acetileno en 2 mL de una solución acidulada de permanganato de potasio

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.2 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). CaC2(s) +2H2 O(l) → CH≡CH +Ca(OH)2 ∆

4. Resultados y Análisis OBTENCION DE METANOS

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.2

GRUPO 2: Luego del realizar el procedimiento, se procedió a realizar los cálculos para hallar la eficiencia. Se tuvo en cuenta la siguiente reacción: 2

CH3COONa+NaOH→CH4+Na2CO3

Haciendo uso de la ecuación de los gases ideales se obtuvo los números de moles experimentales:

Reacción 1. Obtención de Metano

𝑉𝑃 = 𝑛𝑟𝑇

Teniendo en cuenta que el reactivo limite es el CH3COONa se halla los números de moles Teóricos 0,5 𝑔 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 𝑥

Ecuación 1. Ecuación de los gases ideales

1𝑚𝑜𝑙𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝐻4 𝑥 82,0343𝑔𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎

=6,095x10-3mol CH4 Haciendo uso de la ecuación de los gases ideales se obtuvo los números de moles experimentales: 𝑉𝑃 = 𝑛𝑟𝑇

Donde V: es el volumen desprendido en la probeta; P: es la presión atmosférica de Pamplona, n son los números de moles del metano; r= es la constante de gases, T=es la temperatura. 𝑛=

(1)

0,083𝐿𝑥0,7763𝑎𝑡𝑚 𝑚𝑜𝑙𝐾 0,082 𝑎𝑡𝑚𝐿 𝑥283,15𝐾

= 2,7751x10-3mol CH4

Ecuación 1. Ecuación de los gases ideales

Ya obtenido los datos teóricos y experimentales se halla la eficiencia.

Donde V: es el volumen desprendido en la probeta; P: es la presión atmosférica de Pamplona, n son los números de moles del metano; r= es la constante de gases, T=es la temperatura. 𝑛=

(1)

% 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =

0,06𝐿𝑥0,7763𝑎𝑡𝑚 𝑚𝑜𝑙𝐾 0,082 𝑎𝑡𝑚𝐿 𝑥283,15𝐾

2,7751x10−3 mol C𝐻4 𝑋100 6,095𝑥10−3 𝑚𝑜𝑙𝐶𝐻4 =45,53%

Se obtuvo una eficiencia un poco mas alta que l anterior grupo, pero no lo suficientemente grande para ser considerada buena.

= 2,006x10-3mol CH4 Ya obtenido los datos teóricos y experimentales se halla la eficiencia.

VERIFICACIÓN DE LA COMBUSTIÓN

2,006x10−3 mol C𝐻4 % 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑋100 6,095𝑥10−3 𝑚𝑜𝑙𝐶𝐻4

Al realizar la verificación se notó una llama de color amarilla y ligeramente azul, dando una reacción incompleta como la que se muestra a continuación.

=32,91%

CH4+7O2→2CO+2CO2+8H2O

Se obtuvo una eficiencia muy baja debido a errores sistemáticos y humanos.

Reacción 2. Combustión incompleta del metano.

GRUPO 3:

La parte de la verificación de algunas reacciones del metano no se pudo completar debido a problemas con el tiempo y con los instrumentos.

Luego del realizar el procedimiento, se procedió a realizar los cálculos para hallar la eficiencia (un proceso análogo al grupo 2).

OBTENCIÓN DEL ACETILENO reacciones de insaturación:

Se tuvo en cuenta la siguiente reacción: CH3COONa+NaOH→CH4+Na2CO3 Reacción 1. Obtención de Metano Teniendo en cuenta que el reactivo limite es el CH3COONa se halla los números de moles Teóricos 0,5 𝑔 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 𝑥

1𝑚𝑜𝑙𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝐻4 𝑥 82,0343𝑔𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 -3

=6,095x10 mol CH4 3

al realizar el proceso se observo un cambio de color en el color del bromo, dando un cambio de color Vinotinto a un color naranja. Esto es debido a que se obtiene acetileno, ya que se produce una reacción de halogenación: en donde el bromo se sitúa en los triples enlaces (como se muestra en la siguiente reacción reacción). Segunda reacción de instauración:

Al realizar el proceso se pudo observar un cambio de color de morado (pergamanato) a un color Vinotinto, esto se debe a que es una reacción de oxidación, en donde los OH se saturaron en los triples enlaces

4. https://unipamplona.basesdedatosezproxy.co m:2139/article/10.1134/S0965544118030052 (Consultado el 15 de junio del 2019) 1. https://blog.elinsignia.com/2017/11/01/quees-el-acetileno/(Consultado el 15 de junio del 2019) 2. http://enciclopedia.us.es/index.php/Acetileno (Consultado el 15 de junio del 2019)

5. Conclusiones se logró sintetizar acetileno a partir de la reacción de CaC2 y agua en presencia de calor, además, se detectó la presencia del centro de insaturación del producto obtenido tras pruebas de ensayo con la mezcla de este producto en disolución de permanganato de potasio y bromo en tetracloruro de carbono. La detección de centros de insaturación del gas obtenido en la primera etapa (acetileno) se logró tras aplicar pruebas de ensayo, que consistieron en la mezcla de este compuesto con disoluciones de permanganato de potasio, en el cual ocurre una oxidación del producto gaseoso y formación de distintos derivados como el ácido fórmico, y como segunda prueba la mezcla de este gas en disolución de bromo en tetracloruro de carbono, como proceso de adición electrofílica. En cada uno de los ensayos se observó el cambio de color e incluso la disminución de la intensidad del color de la mezcla original.

3. https://scholar.google.com/scholar?client=msandroid-americamovil-co&um=1&ie=UTF8&lr&q=related:YybcBJr08CjU_M:scholar.g oogle.com/#d=gs_qabs&u=%23p%3DYybcB Jr08CgJ (consultado 15 de junio 2019)

.

Se puede concluir que la práctica no fue satisfactoria para la obtención de metano puesto a que en el ensayo se obtuvo un porcentaje de error muy alto, esto pudo suceder ya que el tubo con desprendimiento se encontraba con agua en la superficie asi mismo las cantidades de muestra eran muy grande y se necesitaba un material volumétrico de mayor medida.

6. Referencias Bibliográficas

1. http://www.prtr-es.es/CH4metano,15588,11,2007.html (Consultado el 15 de junio del 2019) 2. https://okdiario.com/curiosidades/propiedades -metano-gas-natural-1038131 (Consultado el 15 de junio del 2019) 3. https://www.euston96.com/solubilidad/ (Consultado el 15 de junio del 2019) 4