UNIVERSIDAD DE COSTA RICA FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE QUMICA

LABORATORIO DE QUMICA GENERAL I QU-0101

I SEMESTRE 2012

INFORME DE LABORATORIO ESTUDIANTE: MAURICIO VARELA CARN: B26905 ASISTENTE: ALONSO VARGAS GRUPO: 39

ESTUDIO DE PROPIEDADES DE LA MATERIA

Introduccin: Los elementos y los compuestos tienen propiedades fsicas tales como color, olor, sabor, solubilidad en agua o en otros disolventes, el efecto del imn y densidad, que son caractersticas de cada uno. Es posible determinar en forma sencilla estas propiedades fsicas y a su vez utilizarlas en la identificacin de las sustancias. El olor, el color y el efecto del imn se observan fcilmente. La solubilidad y la densidad pueden determinarse cualitativamente observando por ejemplo si una sustancia se disuelve o no en agua, si flota o se precipita. Mediante procedimientos menos sencillos se puede determinar exactamente cuanto se disuelve de una sustancia en un volumen dado de disolvente y determinar tambin el valor numrico de la densidad; estas dos determinaciones corresponderan a procesos cuantitativos. Los componentes de una mezcla, en general conservan sus propiedades fsicas, algunas de ellas como la solubilidad pueden servir para separar esos componentes. Por ejemplo, al calentar, a muy alta temperatura, el hierro o el azufre por separado no se produce cambio qumico, es decir, no reacciona ninguno de los dos con el oxgeno o con el

nitrgeno del aire que es el medio en que se encuentran; tampoco reaccionan con el vidrio del tubo de ensayo o con la porcelana del crisol en que se calientan. Pero si se calientan juntos entonces reacciona uno con el otro formando un compuesto. Este fenmeno constituye un ejemplo de propiedades qumicas que se observan durante un cambio qumico. Seccin experimental Se examin un poco de hierro en polvo, notando su color y olor. Con un imn se observ la reaccin de ste sobre el hierro. Se aadi 0,3 g de hierro a 5 ml de agua en un tubo de ensayo. Se analiza si es ms pesado o liviano que el agua. Se agit el tuvo para observar si se da a cabo una disolucin y en otro tubo de ensayo se agreg a 5 ml de disolucin acuosa de cido clorhdrico para despus calentarlo y notar si ocurre una reaccin. Concluido esto se realizaron los mismos procedimientos con el carbono y el nitrato de potasio. Discusin de resultados: Magnetismo Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o piedra imn que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el nquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo. Los imanes: Un imn es un material capaz de producir un campo magntico exterior y atraer el hierro (tambin puede atraer al cobalto y al nquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imn permanente es aquel que conserva el magnetismo despus de haber sido imantado. Un imn temporal no conserva su magnetismo tras haber sido imantado. En un imn la capacidad de atraccin es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse segn los polos geogrficos de la Tierra, que es un gigantesco imn natural. La regin del espacio donde se pone de manifiesto la accin de un imn se llama campo magntico. Este campo se representa mediante lneas de fuerza, que son unas lneas imaginarias, cerradas, que van del polo norte al polo sur, por fuera del imn y en sentido contrario en el interior de ste (1)1

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El magnetismo de un material

La reaccin que se produce al mezclar hierro con cido clorhdrico la formacin de Cloruro de hierro REACCIONES EXOTRMICAS El prefijo exo significa hacia fuera. Por lo tanto entendemos que las reacciones exotrmicas son aquellas que liberan energa en forma de calor. El esquema general de una reaccin exotrmica puede ser escrito de la manera siguiente, donde A, B, C y D representan sustancias genricas. A partir de la Ley de la Conservacin de Energa, podemos afirmar que La energa total de los reactivos es igual a la energa total de los productos. En otras palabras, toda la energa que entr en el primer miembro de la ecuacin qumica, debe salir ntegramente en el segundo miembro de la ecuacin. De donde obtenemos la siguiente conclusin: si una reaccin es exotrmica, entonces la entalpa de los reactivos (Hr ) es mayor que la entalpa de los productos(Hp ), pues una parte de la energa que estaba contenida en los reactivos fue liberada para el medio ambiente en forma de calor y apenas otra parte de esa energa qued contenida en los productos. Entonces en una reaccin exotrmica: Hr > Hp No es posible determinar directamente la entalpa de cada sustancia participante de una reaccin, pero podemos determinar experimentalmente la variacin de entalpa H, que ocurre cuando una reaccin qumica es realizada. Como en la reaccin exotrmica Hr > Hp, entonces en este tipo de reaccin el valor de H ser siempre negativo. Siendo que la reaccin exotrmica: H > 0. Observa que no existe energa negativa; un sistema contiene energa. El signo negativo de DH quiere decir apenas que la energa fue liberada. REACCIONES ENDOTRMICAS El prefijo endo significa hacia adentro. Por lo tanto se entiende que las reacciones endotrmicas son aquellas que absorben energa en forma de calor. Una vez que la energa total se conserva del primer para el segundo miembro de cualquier reaccin qumica, podemos afirmar que: si una reaccin es endotrmica, la entalpa de los productos Hp es mayor que la entalpa de los reactivos Hr, pues una determinada cantidad de energa fue absorbida por los reactivos en forma de calor, durante la reaccin, quedando contenida en los productos. Siendo que en la reaccin endotrmica: Hp> Hr. Y siendo DH = Hp Hr, entonces en la reaccin endotrmica el valor de H ser siempre positivo. Siendo que en la reaccin endotrmica: H > 0. PRINCIPIO DE THOMPSEN y BERTHELOT Hay un principio fundamental de la Termoqumica, determinado en 1867 por los cientficos que le dieron sus nombres, que afirma: Entre un conjunto de reacciones qumicas posibles ocurrir primero, espontneamente aquella que fuese ms exotrmica. La reaccin exotrmica es aquella que libera mayor cantidad de energa en la forma de calor. Esto significa que los productos formados en este tipo de reaccin son menos energticos, por tanto, ms

estables. Espontneamente, las sustancias solo van a reaccionar en busca de mayor estabilidad y de este modo, en busca de liberar mayor cantidad posible de energa. Siendo que podemos decir entonces que: Ms estabilidad = menos energa = menor H = reaccin ms espontnea Tal que podemos utilizar el ejemplo: Agregndose los gases F 2, Cl2 e Br2 a un recipiente conteniendo gas hidrgeno, puede preverse cul ser la reaccin que ocurrir primero a travs del valor de H de cada una. La solubilidad Las sustancias no se disuelven en igual medida en un mismo disolvente. Con el fin de poder comparar la capacidad que tiene un disolvente para disolver un producto dado, se utiliza una magnitud que recibe el nombre de solubilidad. La capacidad de una determinada cantidad de lquido para disolver una sustancia slida no es ilimitada. Aadiendo soluto a un volumen dado de disolvente se llega a un punto a partir del cual la disolucin no admite ms soluto (un exceso de soluto se depositara en el fondo del recipiente). Se dice entonces que est saturada. Pues bien, la solubilidad de una sustancia respecto de un disolvente determinado es la concentracin que corresponde al estado de saturacin a una temperatura dada. Las solubilidades de slidos en lquidos varan mucho de unos sistemas a otros. As a 20 C la solubilidad del cloruro de sodio (NaCl) en agua es 6 M y en alcohol etlico (C2H6O), a esa misma temperatura, es 0,009 M. Cuando la solubilidad es superior a 0,1 M se suele considerar la sustancia como soluble en el disolvente considerado; por debajo de 0,1 M se considera como poco soluble o incluso como insoluble si se aleja bastante de este valor de referencia. La solubilidad depende de la temperatura; de ah que su valor vaya siempre acompaado del de la temperatura de trabajo. En la mayor parte de los casos, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura. Se trata de procesos en los que el sistema absorbe calor para apoyar con una cantidad de energa extra el fenmeno la solvatacin. En otros, sin embargo, la disolucin va acompaada de una liberacin de calor y la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura.

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Reacciones endotrmicas y exotrmicas Solubilidad y temperatura

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TABULACIN DE LAS PROPIEDADES OBSERVADAS Propiedades Olor Color Efecto del imn Solubilidad en agua Reaccin con el HCl Ms o menos pesado que el agua Hierro S, metal Brillante grisceo Magnetismo Insoluble Cloruro de hierro Ms Carbn S Negro Ninguna Soluble Poco soluble Ms Ms Nitrato de potasio S, sal Blanco Ninguno Soluble _______

En el caso del hierro se da una reaccin magntica con el imn. Al introducir en agua se not que era ms pesado e insoluble pues a la hora de agitar no se logr una disolucin. El olor es caracterstico de metal y con color grisceo El carbn y el nitrato de potasio. al no ser magnticos no crea ninguna reaccin con el imn, sin embargo, a diferencia del hierro, s son soluble en agua.

Bibliografa: http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema9/index9.htm (1) http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/reacciones-enxotermicasendotermicas-y-principio-de-thompsen-berthelot (2) http://www.textoscientificos.com/quimica/disoluciones/solubilidad (3) Chaverri, G. Qumica General. Manual de Laboratorio. 2da edicin, Editorial Universidad de Costa Rica, San Jos, Costa Rica.1983. Guzmn, Patricia. Manual de Laboratorio, Editorial UCR, San Jos, Costa Rica. Brown, LeMay, Bursten. Qumica, La Ciencia Central. 9na edicin, Pearson Educacin, Prentice Hall, Atlacomulco, Mxico. 2004