INSTITUTO SUPERIOR DE FORMACIÓN DOCENTE

“INSPECTOR PROF. ALBINO SANCHEZ BARROS”

CARRERA: PROFESORADO DE MATEMATICA

MATERIA: INTRODUCCIÓN A LA QUIMICA

Trabajo practico:

“Desplazamiento del Hidrogeno en el Acido Clorhídrico por la acción del Magnesio”

Integrantes: Garrido Eugenia

Romero Franco

Toledo Carlos

Marisol Ibáñez

Godoy cecilia

Año 2011

RESUMEN

-Propósito del experimento

El experimento a realizar, trata de comprobar el desplazamiento del Hidrogeno bajo una determinada condición, seleccionada, en base a la disponibilidad de ciertos elementos y, a la posibilidad fáctica de llegar al resultado con mínimas dificultades.

-Metodología

Se experimenta el desplazamiento del hidrogeno, usando como elementos el acido clorhídrico y el magnesio.

-Resultados

Se obtiene una determinada cantidad de hidrogeno, con la reacción producida por los elementos utilizados, es decir el HCL y el Mg, la medición de las cantidades de elementos utilizados y obtenidos se presentan en el respectivo rubro de resultados.

-Conclusiones: ( pag. 13)

INTRODUCCIÓN

Objetivo del experimento.

Exponer los pasos necesarios que dan lugar al desplazamiento del hidrogeno, considerando conocimientos y conceptualizaciones previas existentes al respecto, además de tener en cuenta el significado de la terminología especifica adquirida en el cursado de la cátedra y en el uso del material bibliográfico relacionado.

METODOLOGIA

Para realizar la separación, se elige trabajar con un acido (clorhídrico) dado que, todos los ácidos contienen hidrogeno, además su disociación en una disolución produce iones hidrogeno.

Por otro lado, el segundo elemento en la interacción es un metal, el Magnesio, se elije este por ser altamente efectivo para la separación del hidrogeno según la serie electroquímica, además la elección se da por razones de disponibilidad.

Los elementos son introducidos en un tubo de ensayo de vidrio, realizando la actividad en el laboratorio del instituto, presentando las cantidades correspondientes a usar en el apartado “obtención en laboratorio” y las cantidades y otras magnitudes obtenidas en “resultados”.

Base conceptual

Vamos a precisar algunos aspectos teóricos que nos brinda la química, necesarios para entender concreta y acabadamente la experiencia a realizar.

Hidrógeno

CARACTERISTICAS

El hidrogeno es un gas descubierto en el año 1766, por el químico británico Henry Cavendish en Londres (Inglaterra), etimológicamente el nombre proviene de las palabras griegas “hydor” que significa “agua” y “gennao” “engendrador”, debido que al quemarse este gas se originaba agua.

El nombre de Hidrogeno fue dado por Lavoisier.

Posteriormente, se descubriría que el hidrogeno era un elemento independiente que al combinarse con el oxigeno forma agua.

Con un número atómico igual a 1, el hidrógeno es el más simple de todos los átomos y el elemento que forma más compuestos, es la molécula más pequeña que se conoce, con una gran rapidez de transición de las mismas a la fase gaseosa, tiene buena conductividad del calor y su estructura cristalina es hexagonal.

El Hidrogeno es un gas que reacciona con la mayoría de los elementos además, es soluble en el agua y la solubilidad no es afectada por la temperatura, pero si es afectada por la presión externa, como lo establece la Ley de Henry, es decir, la solubilidad del Hidrogeno en el agua por ejemplo, será proporcional a la presión del gas sobre el agua, si la presión del mismo es mayor, se disuelven mas moléculas en el liquido porque hay mas moléculas que chocan con la superficie del liquido, entendiendo a la Ley de Henry en términos de la teoría cinética molecular.

Los átomos que forman la molécula de Hidrogeno son iguales, esto provoca que la distribución de las cargas eléctricas entre ambos sea uniforme, dando como resultado que la molécula no presente zonas con cargas eléctricas (polos), recibe el nombre de molécula polar, la unión de los átomos en la misma es muy débil a causa de la falta de electronegatividad, actúan en su unión las Fuerzas de Van der Walls, específicamente las Fuerzas de London.

Se presentan adicionalmente en forma tabular ciertas características además de las ya mencionadas.

CARACTERÍSTICAS GENERALES

Nombre: Hidrógeno Símbolo: H

Tipo de sustancia: es un gas inodoro e insípido

Masa atómica (uma): 1,00794

Número atómico: 1 Grupo: 1 

Período: 1 Estado de Oxidación: +1, -1

PROPIEDADES PERIÓDICAS

Configuración electrónica: 1s1 Radio atómico (Å): 0,25

Radio iónico (Å): 2,08 (-1) Radio covalente (Å): 0,37

Energía de ionización (kJ/mol): 1315

Electronegatividad: 2,1

Afinidad electrónica (kJ/mol): 73  

PROPIEDADES FÍSICAS

Densidad (g/cm3): 0,00008988 (0 ºC) Color: Incoloro

Punto de fusión (ºC): -259 Punto de ebullición (ºC): -253

Volumen atómico (cm3/mol): 14,24 Enlace químico: -iónico con metales alcalinos y alcalinotérreos excepto Be y Mg

-Covalente con los no metales

-Enlaces Metálicos con los elementos de transición

Glosario

Electronegatividad

Es la capacidad que posee un átomo para atraer al par de electrones que comparte en una molécula covalente, los elementos más electronegativos de la Tabla Periódica son los halógenos.

Unión Química

Las atracciones existentes entre los átomos que llevan a la formación de moléculas se denominan enlaces o uniones químicas.

Unión Covalente

Este tipo de unión se observa en las moléculas constituidas por átomos de no metales, como es el caso de las moléculas biatómicas de los gases simples (cloro, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, flúor) en el caso del H covalente no polar.

Serie Electroquímica

Es un resumen de los distintos resultados posibles, respecto a las múltiples reacciones de desplazamiento semejantes del hidrogeno, la serie establece que cualquier metal que se ubique arriba del hidrogeno lo desplazará del agua o de un ácido, los metales situados abajo del hidrogeno no reaccionaran ni con agua ni con ácidos.

Potencial de Oxidación

El potencial de oxidación de un elemento químico se establece midiendo la diferencia de potencial entre la hemipila de ese elemento y la hemipila normal de hidrogeno, cuando los iones

de ambas hemipilas se hallan en solución acuosa con una concentración 1M y a la temperatura de 25º C.

Reacciones de oxidación-reducción

Se trata de reacciones químicas de transferencia de electrones, también reciben el nombre de reacciones redox, muestran la oxidación de un elemento y la reducción de otro, en una reacción redox tenemos una reacción de oxidación es decir, una semirreacción que implica la pérdida de electrones, la otra semirreacción es la reacción de reducción una que implica la ganancia de electrones.

El elemento que se oxida recibe el nombre de agente reductor y el que se reduce es el agente oxidante.

En una reacción redox la magnitud de la oxidación debe ser igual a la magnitud de la reducción, es decir, el número de electrones que pierde un agente reductor debe ser igual al número de electrones ganados por un agente oxidante.

Masa Molecular

La masa de una molécula es igual a la suma de las masas de los átomos que la constituyen y se denomina masa molecular, representándose con la letra M.

M = ∑ A M= masa molecular

∑= Suma

A = Masa Atómica

Estequiometria

Es la parte de la química que se ocupa de calcular las masas de los elementos y de los compuestos que intervienen en una reacción química.

Se aplica a la determinación del número de moléculas, moles o volúmenes de las sustancias reaccionantes y de los productos de la reacción.

Mol

Es una unidad de medida de la materia que facilita su cuantificación, al agrupar en su

denominación una cantidad fácil de determinar teniendo en cuenta la pequeñez de sus componentes (moléculas, átomos, iones, electrones).

Se define como la cantidad de sustancia que contiene exactamente 6,02.10²³ partículas elementales.

Partículas Elementales

Es una expresión que puede referirse a moléculas, átomos, iones, electrones etc.

Volumen Molar

Es el volumen ocupado por un mol de moléculas de cualquier sustancia en estado gaseoso y en condiciones normales de presión y temperatura (CNPT). Su valor es 22,4 Lts.

Reactivo Limitante

El reactivo que se consume primero en una reacción se denomina reactivo limitante, ya que la máxima cantidad de producto que se forma, depende de la cantidad original de este reactivo. Cuando este reactivo se consume, no se puede formar más producto.

Obtención en Laboratorio

La experiencia se realiza mezclando un acido con un metal se usa HCl (acido clorhídrico) y Mg (magnesio) en la forma de cintas, la mezcla se realiza en un tubo de ensayo.

HCl

El cloruro de hidrógeno es un compuesto esencialmente covalente y molecular, el enlace del hidrogeno en este caso, como con todos los no metales posee un carácter iónico parcial, que va en función de la electronegatividad del no metal, ya que el hidrogeno se comporta como un no metal débilmente electronegativo covalencia polar.

En esta unión ambos elementos comparten un par de electrones (uno por cada átomo), es un enlace intermolecular débil, en parte la elección para trabajar con este compuesto obedece a tal característica, se trata de lograr que la dificultad en la separación sea la menor posible.

Mg

Es un metal alcalino terreo, que tiene un potencial de oxidación muy poderoso para desplazar al

hidrogeno en un medio acido, su potencial se encuentra muy por arriba del mismo + 2,37 Volt contra +0.00 Volt del hidrogeno según la serie electroquímica, al ser la diferencia bastante importante, resulta considerablemente más fácil el desplazamiento y obtención del hidrogeno.

-Procedimiento

En un tubo de ensayo se coloca 1ml de acido clorhídrico y 0,5g de magnesio.

La reacción se expresa por la ecuación siguiente: Mg(s) + 2HCl (ac) MgCl2 (ac) + H2 (g)

A medida que la reacción se produce, puede observarse que el hidrogeno comienza a desplazarse del acido, se observa gran cantidad de burbujas, el hidrogeno comienza a subir en forma de gas por el tubo, además la cantidad de magnesio comienza a disminuir, cuando la reacción finalizado el residuo entonces es MgCl2 (ac) y la cinta de magnesio ha sido disuelta completamente.

-Que se oxida y que se reduce?

En la ecuación química resultante observamos:

0 1+ 1- 2+ 1- 0

Mg(s) + 2HCl (ac) MgCl2 (ac) + H2 (g)

0 se oxida 2 +

Mg(s) Mg + 2eˉ

1+ se reduce 0

2e⁻+2H H2

El Mg pierde carga electrónica se ha oxidado, actuando como agente reductor, mientras que el hidrogeno se ha reducido actuando como agente oxidante.

-Reactivo limitante

Tenemos que la densidad del acido es: δ HCl = 1.2

Se trabaja con 1ml de HCl, para obtener la masa en gramos tenemos que m = V x δ donde V es el acido expresado en volumen, entonces:

m = 1ml x 1.2

m HCl = 1.2gr

Masa molecular del 2HCl = 2(M.atom H + M.atom Cl)

= 2(1.00797 + 35.453)

= 72.921gr

Masa molecular del Mg = M.atom Mg

= 24.312gr

Entonces si:

reaccionan con

24.3gr Mg 72.921gr HCl

reaccionan con

0.5gr Mg Xgr HCl

X= 0.5gr Mg x 72.921gr HCl / 24.3gr Mg

X= 1.50gr de HCl

Como el disponible del acido son 1.2gr, resulta cantidad insuficiente para hacer reaccionar a los 0.5gr del Mg por lo tanto el acido clorhídrico es el reactivo limitante.

-Cantidad de Hidrogeno obtenida

Como el reactivo limitante es el HCl entonces la cantidad máxima que se obtenga de Hidrogeno estará en función del consumo total de todo el HCl.

Si la Masa Molecular del H2 = 2(M.atom H)

= 2(1.00797)

= 2.015gr

Entonces:

72.921gr HCl 2.015gr H2

1.2gr de HCl Xgr H2

Xgr H2 = 1.2gr HCl x 2.015gr H2 / 72.921gr HCl

Xgr H2 = 0.03315gr

Es lo que finalmente obtenemos de Hidrogeno con la reacción.

RESULTADOS

Se presentan en forma sintética los resultados obtenidos del experimento

RESULTADOS GENERALES

Ecuación resultante : Mg(s) + 2HCl (ac) MgCl2 (ac) + H2 (g)

Residuo de la reacción: MgCl2 (ac)

Elemento desplazado: H2 (g) (Hidrogeno)

Agente reductor: Mg (magnesio)

Agente oxidante: H2 (Hidrogeno)

Reactivo limitante: HCl (acido clorhídrico)

Cantidad disponible del Reactivo Limitante HCL: 1.2gr

Cantidad necesaria del Reactivo Limitante HCL: 1.5gr

Cantidad obtenida de H2: 0.03315gr

Como muestra el cuadro, se logra obtener una cantidad determinada de hidrogeno, que es el objetivo del experimento, además, permite verificar en la práctica los conocimientos teóricos específicos que nos ofrece la química aplicados a esta situación particular, en donde una reacción química entre ciertos elementos brinda una alta probabilidad de lograr la separación del hidrogeno en un compuesto.

CONCLUSIONES

En el desarrollo del trabajo se comprobó lo siguiente:

La idea previa, referida a la alta probabilidad de separación, mediante un método apropiado, del hidrogeno en el acido clorhídrico.

Si bien el H y el Cl son moléculas no polares, cuando se unen, el cloro atrae con mayor fuerza al hidrogeno por su mayor electronegatividad 3.0 contra 2.1 del hidrogeno a pesar de ello, la unión es débil solo se encuentran presentes fuerzas de Van der Waals en la misma, recordar, que a pesar de ser una molécula polar, solo es parcialmente iónica.

En tal unión covalente polar, la probabilidad de separación del hidrogeno y no del cloro en el compuesto es muy alta, dado que, entre los dos, el elemento que ejerce mínima atracción es el primero, será entonces el que tendera a la separación.

La efectividad del Magnesio para separar al hidrogeno en el compuesto que forma con el cloro, incluso mayor que otros metales como el hierro (Fe) y el cinc (Zn) por ejemplo; se observa en comparación, que, la velocidad a la que se desprende el hidrogeno a medida que ocurre la reacción, es mucho mayor con el uso del Mg que con el Zn y el Fe.

Lo anterior tiene lógica, en razón de lo que expone la serie electroquímica, en cuanto a la mayor reactividad del Magnesio sobre el cinc y el hierro, 2.37, 0.76 y 0.44 Volt. respectivamente, como potenciales de oxidación en una reacción, la del hidrogeno es 0.00 Volt.

Bibliografía

CHANG, R. 2002. “QUÍMICA” (7ma. Edición).Editorial Mc GRAW HILL. Colombia

MAUTINO. JOSE M. “QUÍMICA IV”. Editorial Stella

ALEGRIA MONICA, Otros “QUÍMICA (Perspectiva)”.Editorial Santillana.