UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE QUMICA QUMICA INORGNICA II (CQ 232) Perodo Acadmico 2014 - I

REPORTE N 1: EL HIDRGENO

I. RESULTADOS 1. El hidrgeno como agente reductor

Reacciones:

Zn(s) + 2HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2(g)

H2(g) + CuO(s) Cu(s) + H2O(g)

Caractersticas de los reactivos y productos obtenidos:

- La formacin de burbujas es inmediata, cuando HCl(ac) acta frente al Zn(s) lo

cual esto evidencia una reaccin.

- En el tubo de ensayo se form un precipitado blanco, y mientras transcurra el

tiempo este se iba solvatando en la solucin.

- El gas se difundi por el sistema hasta el tubo que contena CuO, mientras

que este tubo se calent con el mechero se observ el cambio de color de negro

a rojo.

- En las paredes del tubo donde se encontraba el CuO y donde se mantuvo

calentando, se observ la aparicin de vapor de agua condensado.

2. Obtencin del Hidrgeno

Reacciones:

Zn(s) + 2HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2(g)

2H2(s) + O2 2H2O(g)

Caractersticas de los reactivos y productos obtenidos:

- Al actuar HCl(ac) con Zn(s), la formacin de burbujas y liberacin de gas fue

bruscamente.

- La base del tubo donde se produce el burbujeo y libracin de gas eleva su

temperatura.

- En el tubo invertido lleno en el agua, el gas desplaz al agua.

- Al colocar el tubo con gas frente a la llama, combustiono escuchndose un

ruido.

3. Influencia del cido en la formacin de hidrgeno

Reacciones:

Zn(s) + H2SO4(ac) ZnSO4(ac) + H2(g)

Caractersticas de los reactivos y productos obtenidos:

- A mayor reactividad la reaccin ocurre violentamente y bruscamente.

- Para la misma reaccin a diferentes concentraciones de cido, los

productos se obtienen a diferentes velocidades.

II. DISCUSION DE RESULTADOS

1. El hidrgeno como agente reductor [1] La formacin de burbujas y desprendimiento de un gas,

implica una reaccin:

Zn(s) + 2HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2(g) En esta reaccin: Agente Oxidante: H+(ac)

Agente Reductor: Zn(s)

Zn2+ (ac) + 2e- Zn(s) Ered = - 0.76V

2H+(ac) + 2e- H2(g) Ered = 0V

Como el potencial de reduccin del H+ es mayor respecto al Zn2+, por lo

que el H+ ser el Agente Oxidante.

- El precipitado blanco que observamos en la reaccin, vendra a ser el ZnCl2, ya

que el color blanco es propio de las caractersticas fsicas de este compuesto.

[1] La reaccin es termodinmica favorable, puesto que la diferencia de

potenciales es positivo, por ende es espontanea.

(EredH+/H2) - (Ered Zn2+ /Zn) = -(-0.76V) + (0V)

= 0.76 V

* Cuando hablamos de reactividad, nos referimos a la cintica de la reaccin.

Zn(s) + 2HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2(g) [2] En la reaccin, el H+ por diferencia de potencial extraer los electrones de la ltima

capa del Zn; tanto el H+ ( AE=-1314KJ/mol ) como la formacin del H2 (Hformacin = -

435.99 KJ/mol) liberan calor y este calor es el responsable del porque el sistema eleva

su temperatura y acelerando la reaccin.

[3] El CaCl2 una sal muy usada, funciona como un desecante debido a su propiedad

Higroscpica (absorbiendo las molculas de H2O). Actuando en este caso para le

mezcla (H2 - H2O)gas. Algunos de los compuestos higroscpicos actan con el agua

como los hidruros o metales alcalinos. El CaCl2 no cambia de color pero su consistencia

se pone algo viscosa.

[4] Cuando el H2 ingresa en el tubo que contiene CuO mientras se est dando calor se da

la siguiente reaccin:

H2(g) + CuO(s) Cu(s) + H2O(g)

El CuO presenta enlace inico, por ende presentara una red cristalina. Para romper esta

red cristalina es necesario agregarle calor para romper esta red.

CuO(s) Cu(s) + O2(g) H = 36,51Kcal/mol

H2(g) + O2(g) H2O(g) H = -285,48Kcal/mol

El calor entregado rompe el enlace covalente que existe en el dihidrgeno para formar

con O2 el H2O.

El H20(g) se forma del H2 con el O2 liberado del cobre, y las paredes del tubo hacen que

el vapor de agua condense sobre las superficies de este.

2. Obtencin del Hidrgeno.

[1] El anlisis de la reaccin: Zn(s) + 2HCl(ac) ZnCl2(ac) + H2(g) En esta reaccin: Agente Oxidante: H+(ac)

Agente Reductor: Zn(s)

Zn2+ (ac) + 2e- Zn(s) Ered = - 0.76V

2H+(ac) + 2e- H2(g) Ered = 0V

Como el potencial de reduccin del H+ es mayor respecto al Zn2+, por lo

que el H+ ser el Agente Oxidante.

El mtodo de obtener H2 burbujeante en el agua se debe a que es una manera sencilla de

recoger este gas. Al pasar H2, algunas molculas se disuelven en el agua, pero eso s no

hay reaccin. La poca densidad del gas H2 desplaza a las molculas de agua y as lo

obtenemos almacenado.

La llama que se observa cuando encendemos fuego al tubo donde est el gas H2 es

debido a la gran reactividad que presenta el H+ y como se ve en la entalpia de formacin

del agua la cual es muy exotrmica, por eso tambin el hidrogeno al no ser estable no

estn abundante en l atmosfera.

H2(g) + O2(g) H2O(g) H = -285,48Kcal/mol

Por otro lado el motivo por el cual el encendido es ruidoso, depende de que tan hmedo

se encuentre el H2, ya que este se va a encontrar junto con molculas de vapor de agua

que al ser calentado, aumenta rpidamente su presin hasta un punto tal que origina ese

ruido.

3. Influencia del cido en la formacin de hidrogeno

[1] En disolucin el cido sulfrico acta como acido fuerte y tambin diluido

neutraliza bases y reaccionan con metales electropositivos desprendiendo H2

H2SO4 + M M2SO4 + H2

H2SO4 +H2O H3O+ + HSO4-

Los iones H3O+ q se dirigen por todo el agua interactan con estos y debido a las

fuerzas intermoleculares logran extraer su protn y acido los iones H+ reaccionan con el

slido Zn .

Zn2+ +2e- Zn Ered =-0.76

2H+ +2e- H2 Ered =0

Termodinamicamente espontnea pus la diferencia de potencial

Ered(H)- Ered (Zn) = 0.76. Los iones H+ que pasan sobre el slido recibirn los

electrones y as producirse H2 gaseoso estable.

Para altas concentraciones se pudo haber dado la autoionizacin del cido sulfrico.

2H2S04 [H3SO4] + + [HS04] -

2H2SO4 [H3O ]+ + [HS207] K = 5.1 x 10-5

Y as el poco H3O+ podra haber reaccionado con el Zn como de la manera anterior por

diferencia de potencial.

Tambin puede que suceda:

El zinc no es atacado por el aire o el agua a temperatura ambiente. Con cido sulfrico

concentrado caliente tiene lugar la Reaccin;

Zn + 2H2S04 ZnS04 + SO2 + 2H2O

Se pudo haber desprendi el SO3.

Cinticamente los iones H+ son muy reactivos y veloces (menor masa) lo cual hace que

esta reaccin sea muy rpida para disoluciones.

Para acido concentrado pudo haber estado contaminado.

III. BIBLIOGRAFIA [1] D.F Shriver, P.W Atkins, C.H Langford, Quimica Inorgnica,

Editorial Reverte, 2da Edicin, Barcelona, 2004. Pg.: 145-148.

[2] Catherine E. Housecroft, Alan G.Sharpe, Quimica Inorgnica,

Editorial Pearson, 2da Edicin, Espaa, 2005. pg.: 95, 146, 241-243.

[3] P. Molina Buendia, A. Lorenzo Gomez, Practica de Quimica

Orgnica, Editorial Compobell. 1da Edicin, Barcelona, 1989. Pg. 19-20

[4] Elisa Carrion, Juan Palou, Termoqumica I, Editorial Universidad de

Valencia, 1da Edicin, Valencia, 2010. Pg. 600 - 602.