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Practica #8. Obtención y propiedades de hidrógeno y oxígeno. OBJETIVO. Obtener hidrógeno y oxígeno y mostrar algunas de sus propiedades físicas y químicas. Obtener O2 y H2. Observar su reactividad y observar su efecto oxidante y reductor. ANTECEDENTES. 1.- ¿Qué es una explosión y una implosión? En la explosión la fuerza del aire va hacia fuera y golpea violoentamente, lanza las cosas a distancia. En la implosión se crea un vacio, la fuerza es dirigida hacia dentro y en vez de lanzar las cosas las atrae, o la succiona. 2.- Escribe la reacción de descomposición del agua oxigenada: H2O2 2H2O O2 3.- Escribe la reacción que se lleva acabo entre el agua oxigenada y el yoduro: H2O2(aq) + I-(aq) 6H2O(l) + IO-(aq) INTRODUCCION. El hidrogeno común tiene un peso molecular de 2.015 g/mol. El gas tiene una densidad de 0.071g/L a 0 grados Celsius y 1 atm. Su densidad relativa, comparada con el aire es de 0.0695. El hidrogeno es la sustancia mas inflamable de todas las que se conocen. El hidrogeno es un poco mas soluble en disolventes orgánicos que en el agua. Muchos metales absorben hidrogeno. La adsorción del hidrogeno en el acero puede volverlo quebradizo, lo que lleva a fallas en el equipo para procesos químicos. A temperaturas ordinarias el hidrogeno es una sustancia poco reactiva a menos que haya sido activado de alguna manera; por ejemplo, por un catalizador adecuado. A temperaturas elevadas es muy reactivo. El oxigeno gaseoso se condensa formando un liquido azul pálido fuertemente magnético. El oxigeno solido de color azul pálido se obtiene comprimiendo el liquido. La masa atómica del oxigeno es de 15.999 g/mol, a la presión atmosférica el elemento tiene un punto de ebullición de -182.96 oC , un punto de fusión de -218.4 oC y una densidad de 1.429 g/l a OoC. El oxigeno gaseoso se condensa formando un liquido azul pálido fuertemente magnético. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y RESULTADOS. Procedimiento Experimental. Primera parte: Obtención de los gases

Sigue el procedimiento de Mattson, descrito en el apéndice de obtención de gases por el método de las jeringas.

Obtención de hidrógeno La producción de H2 es muy rápida y normalmente en 30 segundos se obtiene una jeringa de 60 mL. Coloca los 30 mg de Mg en un vial de plástico plano, para que flote en la parte superior del cañón lleno de agua. Coloque 1.5 mL de HCl 6M en una charolita de plástico y succione esta sustancia con la jeringa. Escribe la ecuación balanceada correspondiente a la obtención del hidrógeno: 2HCl(ac) + MgO(s) H2 (g) + MgCl2 Obtención de oxígeno La producción de O2 no es muy rápida y para producir una jeringa de 60 mL se requiere aproximadamente 1 minuto. Cuando se esté produciendo el O2 jala el émbolo de la jeringa ligeramente para tener el gas a baja presión, y agite la jeringa. Coloca los 50 mg de KI en polvo en el vial plano, para que flote en la parte superior del cañón lleno de agua. Coloca 3 mL del H2O2 al 6% en una charolita de plástico y succiona esta sustancia con la jeringa. Escribe la ecuación balanceada correspondiente a la obtención de H2 2KI(S)+ H2O2(ac) O2 (g) +I2 (ac) +2K+ (ac) + H2O(l) KI + 2H2O2 KI + 2H2O + O2 (g) Reactividad del H2 y del O2 1.- Combustión del hidrógeno. -Llena un tubo de ensayo pequeño con agua e inviértelo en una cuba de agua adecuada, conecta la manguera de hule de 15 cm de largo a la salida de la jeringa. -Desplaza el agua con el hidrógeno gaseoso, como se muestra en la Figura 1. Separa el tubo de ensayo del agua y sostén la boca hacia abajo y acércalo a una vela encendida. -Repite este experimento desplazando la mitad del volumen del tubo con H2 y la otra mitad con O2 e igualmente acerca este tubo a la vela encendida. ¿Cómo difiere el resultado obtenido en el primer experimento del obtenido en el segundo? ¿A qué atribuyes esa diferencia? Al hacer reaccionar el hidrógeno con una chispa se produjo una explosión, pues se combinó con el O2 del aire formando agua. El segundo experimento es mucho mas fuerte por La presencia del oxigeno en la reacción de formación de agua, existe una mayor presencia de O2: H2+ ½ O2 ----- H2O

2.- Combustión de materia orgánica. -Transfiere O2 de la jeringa a un tubo de ensayo de 15 cm de alto por desplazamiento de aire, enciende una pajilla y apágala, introduciéndola inmediatamente en el tubo de O2. -Anota tus observaciones y explícalas.

3.- Conversión reversible de Cu metálico y óxido de cobre(II) -Utiliza alambre o lana de cobre para llenar una pipeta Pasteur, sosteniendo la pipeta en una posición horizontal. (Figura 2) *Paso 1. (Precaución: Asegúrate que tus compañeros de al lado y de enfrente no estén produciendo hidrógeno y entonces prosigue a encender el mechero). Calienta la pipeta que contiene cobre metálico (lana de cobre) unos 30 segundos y pase 60 mL de oxígeno pipeta mientras continúa con el calentamiento. Anota tus observaciones y escribe la reacción que se lleva cabo, identificando al oxidante y al reductor. *Paso 2. Conecta la jeringa llena de hidrógeno a la pipeta Pasteur que contiene el compuesto de cobre obtenido en el Paso 1 (Precaución: Asegúrate que tus compañeros de al lado y de enfrente no estén produciendo hidrógeno y entonces prosigue a encender el mechero) calienta la pipeta con el contenido del Paso 1 del experimento y pasa lentamente 60 mL de H2 continuando el calentamiento. Anota tus observaciones y escribe la reacción que se lleva a cabo, identificando al oxidante y al reductor. En este experimento al introducir la pajilla al tubo con O2, se volvió a avivar la llama aún cuando estaba a punto de extinguirse, esto debido a que el oxígeno estaba en exceso y ocasionó que se siguiera produciendo la combustión. Conversión reversible de Cu metálico y óxido de cobre (II) Escribe las reacciones que se llevan cabo, identificando al oxidante y al reductor. 2CuO(S) + O2(g) 2CuO (s) El Cu se puso color negro Reductor oxidante CuO(S) + H2(g) Cu(S) + H2O(L) El Cu regresó a su color rojizo Oxidante reductor Propiedades del O2 1.- Transfiera O2 de la jeringa a un tubo de ensayo de 15 cm de alto por desplazamiento de aire, encienda una pajilla y apáguela, inmediatamente introduzca en el tubo de O2 la pajilla, la cual

nuevamente se encenderá; añada agua de cal al tubo y anote lo que observe. Exprese lo observado con ecuaciones químicas. 2.- Utilizando gases de tanques disponibles en el laboratorio, llena (no demasiado) un globo con oxígeno y otro con nitrógeno. Acerca a cada uno de ellos un imán y compara su comportamiento. ¿Cómo se explica a nivel electrónico la diferencia en el comportamiento magnético de estos dos gases? ¿Cómo se le llama a cada comportamiento? En este experimento se produjeron burbujas que se movían y del otro lado se rompían. Este tipo de comportamiento se llama Paramagnetismo, porque existe un desplazamiento de electrones en el último orbital molecular de enlace.

ANÁLISIS DE RESULTADOS a) En la obtención del hidrógeno al hacer reaccionar al magnesio con el ácido clorhídrico se observó que el émbolo de la jeringa por fuerza del hidrógeno se expandía lentamente. Por otro lado se observó que la formación de hidrógeno era muy rápida. Una vez que se colocó al hidrógeno en contacto con la flama se escuchó un sonido muy agudo, lo cual nos confirmó que el hidrógeno reaccionó con éste. b) En la obtención de oxígeno se observó que la reacción se llevó de manera más lenta en comparación con el hidrógeno, sin embargo el oxígeno al ser más denso que el aire y que el hidrógeno expandió de manera significativa al émbolo logrando una presión muy alta. Al poner en contacto al oxígeno frente a la flama ésta aumentó su volumen. CONCLUSION. En esta práctica vimos la manera que reaccionar el hidrogeno con el oxigeno y la manera en que se puede llevar a cabo esta reacción y el poder que pueden tener estas reacciones si se manejan las sustancias en grandes cantidades, conocimos el método de Mattson el cual es muy útil pues a partir de éste podemos obtener varias sustancias en estado elemental.

Bibliografía: *Huheey J., Keiter E., Keiter R. Química Inorgánica. Principios de estructura y reactividad”. 4ª Edición, México S.A. de C.V., México 1997. *Rayner-Canham Geoff, Química Inorgánica descriptiva, 2da Edición, Pearson Education, México 2000. *K.W. Wthitten, K. D. Gailey, QUIMICA GENERAL. Tercera edición. Nueva Editorial Interamericana.