UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN

MARCOS

FACULTAD DE CIENCIAS BIÓLOGICAS

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE CIENCIAS

BIOLÓGICAS

Guía de Prácticas de Laboratorio de Química General e

Inorgánica

Trabajo en Grupo

Integrantes:

Maria Pia Bernales Oliden

Martha Leiva Ayala

Xiomara Jaramillo Saucedo

Percy Escriba Angulo

Semestre Académico 2015 – I

Materia, Energía y sus Cambios. El Mechero de Bunsen y el Estudio de la Llama

2015-

I

2 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas

PRÁCTICA N°1

MATERIA, ENERGÍA Y SUS CAMBIOS

EL MECHERO DE BUNSEN Y EL ESTUDIO DE LA LLAMA

Materia, Energía y sus Cambios. El Mechero de Bunsen y el Estudio de la Llama

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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ............................................................................. 4

MARCO TEÓRICO .......................................................................... 6

PARTE EXPERIMENTAL ................................................................ 8

I. Encendido del Mechero y Obtención de los dos tipos de llama. ............ 8

II. Estudio de la llama. ............................................................... 11

III. Determinar la zona más caliente. ....................................... 18

IV. Zona de la llama reductora y oxidante. ............................... 21

V. Temperatura de la llama. ...................................................... 23

VI. Observación cualitativa de la materia. ................................ 24

VII. Identificación de metales por la coloración de la llama. ...... 27

CONCLUSIONES.............................................................. 28

RECOMENDACIONES ..................................................... 29

BIBLIOGRAFÍA ................................................................. 31

ANÉXO: CUESTIONARIO ................................................ 32

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INTRODUCCIÓN

El mechero de Bunsen es uno de los instrumentos más comunes y

usados en el laboratorio. Se hace uso del mechero cuando se

necesita una fuente de calor, ya sea para producir o acelerar una

reacción química, o bien para efectuar un cambio físico.

El calor es originado por la combustión de un gas. En el caso del

mechero usado en el Laboratorio del Departamento de Química

General e Inorgánica de la Universidad Mayor de San Marcos, esta

fuente es el gas propano. Este mechero está compuesto por:

- Tubo quemador.

- Rejilla de aire.

- Regulador de gas.

- Gas.

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En este informe se busca explicar lo entendido de las

observaciones y los experimentos realizados durante nuestra

Práctica de Laboratorio. En esta, se logró:

- Aprender cómo funciona el mechero y qué tipo de llamas

produce dependiendo del tipo de combustión.

- Identificar las propiedades de la materia en sus diversos

estados y formas.

- Observar los cambios físicos y químicos de algunos

compuestos.

NOTA:

En la parte experimental, se citarán las indicaciones de la

guía.

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MARCO TEÓRICO

Igualmente, la llama que sale de este mechero depende del tipo de

combustión que se realice (Completa e Incompleta). Así entonces,

se pueden nombrar dos tipos de llamas:

Llama no Luminosa:

- Se consigue cuando la combustión

es COMPLETA.

- Es de color azul.

- Hay un adecuado contacto entre

aire y gas.

- Casi no hay partículas sólidas

incandescentes.

- Es poco contaminante.

Llama Luminosa:

- Se consigue cuando la combustión

es INCOMPLETA.

- Es de color amarillo/anaranjado.

- Hay una insuficiente cantidad de

aire entrando en el quemador.

- Contiene partículas sólidas

incandescentes debido a la

temperatura alta que soportan.

- Es muy contaminante.

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Del mismo modo, en la llama hay tres zonas a considerar para las

observaciones y experimentos que hemos realizado durante el

laboratorio. Estas serían:

Zona Fría: (1)

- Zona de color oscura.

- Mezcla de aire y gases sin quemar.

Cono Interno: (2)

- Reacciones iniciales para la combustión.

Cono Externo: (3)

- Productos de la combustión.

- Zona de más alta temperatura.

3

1 2

3

1 2

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PARTE EXPERIMENTAL

I. Encendido del Mechero y Obtención de los dos tipos de llama.

LLAMA NO LUMINOSA.

1. Prender un fósforo, mantenerlo a un costado por encima del

tubo de combustión. Abrir la llave del gas y encender la llama.

2. Mover suavemente el anillo regulador para permitir la entrada

de aire hasta lograr una llama lo más transparente posible.

Hacer el esquema e indicar sus partes.

3. Para apagar el mechero, cerrar la llave de entrada del gas.

Durante este paso pudimos observar en primer lugar que la

llama no es del todo no luminosa. Creemos que esto se debe

a que el aire tiene partículas sólidas incandescentes,

haciendo que en la parte de mayor temperatura de la llama (el

cono externo), no haya una combustión completa, sino

incompleta.

Podemos explicar que la temperatura (comprobada en

experimentos posteriores) de esta llama es mayor a la de la

llama luminosa, ya que esta última no consigue emitir el

mismo grado de calor al producirse una combustión

incompleta. En cambio la no luminosa, al producirse una

combustión completa, sí recibe un grado mayor de calor.

Vibra bastante, y lo poco que se logra divisar de esta llama es

que se moviliza menos que la luminosa.

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LLAMA LUMINOSA

1. Cerrar la entrada de aire mediante el anillo regulador.

2. Prender un fósforo, mantenerlo a un costado por encima del

tubo de combustión. Abrir la llave del gas y encender la llama.

3. Hacer el esquema de la llama obtenida y explicar los

fenómenos observados.

Durante este paso pudimos observar que la llama luminosa

tiende a dispersarse más, a ocupar más espacio.

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Podemos explicar que la temperatura (comprobada en

experimentos posteriores) de esta llama es menor a la de la

llama no luminosa ya que, al haber una combustión

incompleta, no se consigue tener el mismo grado de calor que

el de una llama no luminosa, que se produce una combustión

completa.

Se moviliza más. Flamea con mayor frecuencia.

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II. Estudio de la llama.

DETERMINAR CUÁL LLAMA ES MÁS CALIENTE.

1. Encender el mechero con llama luminosa. Sostener un

pedazo de porcelana con una pinza y calentarla unos 3

minutos, observar y anotar qué aspecto presenta la porcelana.

Pudimos observar que la porcelana se vuelve oscura, ya que

se llena de hollín.

Los extremos se oscurecen más.

La parte interior se oscurece más que la exterior.

Este paso también demuestra que la llama luminosa es

ocasionada por una combustión incompleta.

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2. Repetir la experiencia anterior, pero con la llama no luminosa.

Mantener la porcelana a la mitad de la llama. Anotar y

observar.

Casi no se ha formado hollín en la porcelana.

Luego de haber sido expuesta a la llama luminosa y cubierta

de hollín, al exponerla a la llama NO luminosa, se ha

observado que incluso hasta se blanquea la porcelana.

Este paso también demuestra que la llama no luminosa es

ocasionada por una combustión completa.

Con estos dos pasos queda clara la afirmación hecha al

principio y aprendida en la práctica: La llama no luminosa

posee una mayor temperatura a la llama luminosa, ya que

la temperatura de la primera es tal que “limpia” el hollín

producido por la segunda llama.

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Además se prueba que llama no luminosa es menos

contaminante que la luminosa.

Esto se puede notar con la cantidad de hollín producida por la

llama luminosa, notando que la llama no luminosa incluso

“limpia” el objeto lleno de hollín1.

3. Sostener un alambre de micrón o tira de madera con una

pinza y colocarlo en la llama luminosa, a 3 cm del tubo de

combustión. Dejar unos segundos y anotar qué sucede.

Repetir el ensayo con la llama no luminosa.

Realizando el paso con la llama luminosa, el alambre tarda un

poco en volverse rojo-anaranjado en la parte expuesta a la

llama.

Parece ser que se empieza el proceso de fundición.

Aparte, la llama ya no está del mismo color amarillo-

anaranjado, sino que sale una llama de un color anaranjado

más vivo.

1 Esto lleva al autor a plantearse una hipótesis: Tal vez se podría disminuir la contaminación motora

procurando que se realice una combustión completa en los automóviles. Claro que la disminución de la contaminación también depende del octanaje del combustible.

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Al repetir este paso, pero con la llama no luminosa, el alambre

se vuelve rojo-anaranjado, pero en una zona mayor a la

expuesta. Aparte, el alambre divide la llama.

Además, este proceso resulta comenzar más rápido que con

la llama luminosa. La fundición es más acelerada.

Al colocar el alambre en la llama no luminosa, esta se hace

luminosa.

Esto se debe a que la llama no luminosa es más eficaz que la

luminosa al emitir más calor.

4. Apagar el mechero. Atravesar un palito de fósforo con un

alfiler a unos cuantos milímetros de su cabeza y colocarlo

dentro y en la parte central del tubo de combustión, de modo

que el alfiler lo sostenga quedando la cabeza en el tubo de

combustión. Dejar salir el gas estando el mechero con las

entradas de aire cerradas (llama luminosa). Encender el gas y

anotar lo que ocurre.

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Repetir la experiencia con la llama no luminosa y anotar las

observaciones.

Al realizar el paso n° 4 con las entradas de aire cerradas, se

puede observar que la llama luminosa ya no es tan luminosa

(valga la redundancia), como normalmente es.

No se enciende el fósforo.

Al repetir este paso con las entradas de aire abiertas, se

puede observar que, casi de manera instantánea, la cabeza

del fósforo hizo una pequeña explosión.

Se enciende la cabeza, mas no lo demás del fósforo.

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Una parte menor de la llama es no luminosa y aparece una

llama luminosa de diferente color.

Se encuentra la pólvora quemada, lo que simula las cenizas

de un cigarro.

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PROBAR LA EXISTENCIA DE ZONAS SIN COMBUSTIÓN.

5. Se utiliza un tubo de vidrio, con llama no luminosa. Se coloca

el tubo de 10 cm de largo, de manera que forme un ángulo de

45° con la horizontal, cuyo vértice es el extremo del tubo y a 2

mm sobre el tubo de combustión, en su parte central.

Colocar un fósforo encendido al otro extremo del tubo.

Explicar. ¿Qué ocurre?, gradualmente cerrar la entrada del

aire y obtener una llama luminosa. Anotar qué se observa en

el extremo libre del tubo.

Al hacer el paso con la llama no luminosa, la llama tarda un

poco en salir por el extremo superior.

La llama no luminosa producida por el mechero produce una

llama no luminosa en el extremo libre del tubo.

Al repetir el paso con la llama luminosa, la llama que sale por

el extremo superior se enciende más a un determinado ángulo

(con la llama no luminosa no se logra determinar esto de

manera exacta).

La llama luminosa producida por el mechero produce una

llama luminosa en el extremo libre del tubo.

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III. Determinar la zona más caliente.

Existen varios procedimientos.

1. Tener el mechero encendido con llama luminosa, sostener

una rejilla de malla metálica muy fina, horizontalmente a unos

3 cm de la parte superior del tubo de combustión durante unos

segundos. Observar notará que parte de la rejilla se pone roja.

Enfriar la rejilla, observar y anotar. Repita las dos experiencias

anteriores, empleando ahora la llama no luminosa. Anote las

diferencias observadas y explique.

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Realizando el paso n° 1 con la llama luminosa, con la malla a

3 cm, se puede observar que la malla se vuelve un poco roja-

anaranjada, lo que denota un posible proceso de fundición.

Mientras más se baja la malla, se forma un anillo rojo-

anaranjado, con una zona más oscura y más grande en el

centro.

Al repetir el proceso con la llama no luminosa, con la malla a 3

cm, se puede observar que la malla se vuelve más roja-

anaranjada aún y la zona caliente se hace más grande que en

el paso anterior.

Mientras más baja la malla, pasa lo mismo: Se forma un anillo

rojo-anaranjado con mayor diámetro, con una zona central

“apagada”.

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Con este experimento se puede determinar cuál es la zona

más caliente en ambas llamas, la cual vendría a ser la zona

exterior. Mientras que la zona más fría sería el cono interno.

2. Coloque verticalmente sobre la boca del tubo o vástago un

pedazo de cartulina o cartón de tal manera que divida a la

llama, en dos partes iguales, mantener la cartulina en dicha

posición unos segundos (no debe esperar a que se queme),

luego retirarla y anotar sus observaciones. Se usarán los dos

tipos de llama.

Al realizar este paso con la llama no luminosa, se prende

demasiado rápido la cartulina, no pudiéndose esperar casi ni

dos segundos al colocarla.

La cartulina termina quemada con la forma de la llama, y en

otras partes, se quemó por completo con la misma forma.

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Repitiendo este paso con la llama luminosa, la cartulina tarda

unos segundos en prenderse.

Al tener un tiempo de espera, se puede apreciar que la llama

se logra dividir.

IV. Zona de la llama reductora y oxidante.

- Sostener de canto con una pinza de crisol una tira de lámina

de cobre. Colocar esta lámina a distintas alturas a través de la

llama. Anotar las partes de la llama que son oxidantes, lo cual

se demuestra por la formación del óxido de cobre (II), negro.

- Realizar el experimento colocando la lámina de cobre en la

parte de la llama que es reductora. El color brillante del cobre

metálico se restablece.

La zona oxidante y la reductora de la llama son identificadas a

dos alturas a partir del tubo quemador:

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Zona oxidante

Zona reductora

Zona oxidante

Zona reductora

Un resultado que tuvimos en un principio pero que no debimos

haber presenciado, es que la llama se tornó de color verde.

Esto se podría deber a que se calló algún otro compuesto, tal

vez Cloruro de Cobre (CuCl – como veremos más adelante).

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V. Temperatura de la llama.

- Poner una pizca de Cloruro de Sodio (NaCl) en un tubo de

ensayo. Calentar en la zona de la llama que tiene máxima

temperatura durante un minuto. Observar si se funde la sal y

anotar.

Se observa que las partículas de sal van explotando.

El H2O que se encontraba en el compuesto se evapora.

No llega a fundirse la sal rápidamente. Esto se puede explicar

por el tipo de enlace que posee el NaCl, que es de tipo iónico.

Por otro lado, para que se funda la sal, se requiere una

temperatura mayor a la emitida por un mechero.

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VI. Observación cualitativa de la materia.

1. Tomar muestras de Etanol (C2H6O), Permanganato de Potasio

(KMnO4), Glicerina (C3H8O3) y Agua Destilada (H2O), y

realizar las siguientes pruebas:

- Observación de características perceptibles.

- Impresión al tacto (realizar con una gota).

- Solubilidad en agua.

- Acercamiento a la llama del mechero sobre una espátula.

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Etanol Permanganato de Potasio Glicerina Agua Destilada

Características

Perceptibles

Tiene el olor

característico de un

Alcohol, aunque no

se siente mucho.

Tiene un color muy fuerte que

llega a dejar mancha en los

objetos.

Fluye más lento

que el Agua o el

Etanol.

Se ve como si fuera

Agua normal, pero la

destilada emite un

olor diferente.

Impresión al

tacto

Se siente como si

fuera Agua.

Mancha bastante la piel y

algunos objetos en los que

cayeron unas cuantas piscas.

Se siente viscoso al

tacto.

Se siente igual al

Agua normal.

Solubilidad en

Agua

Se disuelve y la

mezcla está más

fluida que la de la

Glicerina con Agua.

Se disuelve todo y la mezcla

se tiñe de un color violeta

intenso proveniente del

permanganato.

Se disuelve

parcialmente, pero

vuelve a toda la

mezcla un poco

más viscosa.

Se disuelve por

completo y

prácticamente no

muta en nada la

mezcla.

Acercamiento

a la llama.

Se evapora.

El olor a alcohol se

hace más notable.

Explosiona todo.

Emite un olor fuerte.

Se produce una

efervescencia.

Se evapora.

2. Poner unas cuantas virutas de Cobre (Cu) en un tubo de prueba.

Adicionar 3 mL de Ácido Nítrico (HNO3) 8N, agitar hasta que

todo el Cu se haya disuelto. Observar y anotar.

Al colocar el Cobre en el Ácido Nítrico, en un principio el color de

este último era transparente.

Luego de unos segundos, la mezcla se vuelve azul hasta hervir.

Al final, las virutas de Cobre se van desintegrando hasta

prácticamente desaparecer (si disuelve homogéneamente). La

mezcla aparece de un color verduz. En estos últimos instantes

se forma un Gas Pardo (Dióxido de Nitrógeno – NO2).

3. Poner en un vaso de precipitado 20 mL de Agua Destilada.

Registrar la temperatura en el vaso. Agregar 3 lentejas de

Hidróxido de Sodio (NaOH) y con cuidado disolverlas y al mismo

tiempo registre las variaciones de temperatura.

La temperatura en un principio es de 26 °C.

Al diluirse las lentejas de NaOH, la temperatura sube a 27 °C.

Esto quiere decir que entre el Agua Destilada y el Hidróxido de

Sodio existe una reacción exotérmica, donde el calor es un

producto de la misma.

4. Colocar en un tubo de prueba aproximadamente 2 g de

Bicarbonato de Sodio (NaHCO3). Calentarla sobre el mechero, y

cuando empiece a fundirse la sal, poner en la boca del tubo una

astilla de madera encendida. Observar y anotar.

El NaHCO3 actúa como si fuera un extinguidor, ya que provoca

que un gas como el CO2 se apague.

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Por lo tanto, se apagaron los fósforos las tres veces que

repetimos este paso.

VII. Identificación de metales por la coloración de la llama.

- Utilizar una varilla de vidrio con una punta de alambre de micrón,

que previamente se limpia sumergiéndola en una solución de

HCL 6N y luego sometiéndola al fuego, después de lo cual se

coloca en la punta una pizca de sal metálica.

SnCl2 BaCl2 LiCl KCl NaCl CuCl

Cloruro de

Estroncio

Cloruro de

Bario

Cloruro

de Litio

Cloruro

de

Potasio

Cloruro

de Sodio

Cloruro de

Cobre

Alcalino térreo

+

Halógeno

Alcalino térreo

+

Halógeno

Alcalino

+

Halógeno

Alcalino

+

Halógeno

Alcalino

+

Halógeno

Metal de Transición

+

Halógeno

Rojo

Carmesí

Verde

Amarillento

Rojo

Carmín

Violeta

Pálido

Amarillo Azul bordeado

de Verde

Los metales o compuestos, al calentarse a altas temperaturas, y

volverse al estado gaseoso, emiten llamas con colores que son

típicos de cada metal.

Los átomos de cada metal, excitados por la cantidad de energía

que absorben de la llama, eliminan el exceso mediante una

emisión de luz a una longitud de onda determinada.

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CONCLUSIONES

Se puede concluir de este Informe que el Mechero de Bunsen y el

Fuego en general cuentan con muchas utilidades, como por ejemplo:

- Diferenciar los tipos de llama que existen.

- Entender los dos tipos de combustión que existen y cómo son

representados por el mechero.

- Demostrar la gran importancia de usar la llama no luminosa en

lugar de la luminosa.

- Saber señalar las diversas zonas de la llama, aparte de las

zonas oxidantes y reductoras.

- Dar características específicas a diversos compuestos que

existen en la naturaleza.

- Entender las reacciones que se realizan al someter un

compuesto a la llama no luminosa.

- Identificar un compuesto o metal gracias a los dos puntos

anteriores.

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RECOMENDACIONES

El cuidado en un laboratorio y, en mi opinión, especialmente en uno

de Química, es sumamente importante. Por ello se deben tener en

cuenta precauciones debido a experiencias presenciadas o vividas en

primera instancia.

En primer lugar, se debe tener especial cuidado con el uso del

mechero. Recomendaciones como no usar nada inflamable y

mantener una distancia especial con el mechero, son básicas para

que no pase ninguna desgracia durante los diversos experimentos.

Por ejemplo, se debe usar un mandil o guardapolvos en todo

momento dentro del laboratorio, además te tener el cabello amarrado

si es largo.

Aparte, el cuidado de los materiales de laboratorio es también

importante. Se pierde tiempo y dinero al romper un tubo de ensayo,

por ejemplo. Retrasa el proceso de experimentación.

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Muy aparte de esta primera recomendación, también se quería añadir

que se deberían apreciar las utilidades del mechero. Este material nos

ha ayudado a diferenciar de manera didáctica diversos metales, y se

opina que, aun a pesar de ser muy utilizado y valorado en los

laboratorios, también se debería aprender a nivel industrial y hasta

ambiental sobre sus usos y sus demostraciones.

Por ejemplo, se mencionó en una nota de pie de página que se

debería usar más seguido la llama no luminosa en lugar de la

altamente contaminante llama luminosa. Esto aplica sobre todo en el

campo ecológico.

Aparte, se ha demostrado que la llama no luminosa resulta ser más

eficaz al momento de fundirse un metal. Esto ya es aplicado desde

hace muchos años, y debería incentivarse a aplicarlo aún más no solo

para este uso, ya que seguro es útil para muchas cosas más que

derivan de esta propiedad.

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BIBLIOGRAFÍA

Química (2002) - Raymond Chang, Mc Graw Hill

Interamericana, S.A., México.

http://www.jpimentel.com/ciencias_experimentales/pagweb

ciencias/pagweb/la_ciencia_a_tu_alcance/Experiencias_q

uimica_ensayos_a_la_llama.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_a_la_llama#Metales_c

omunes

http://es.wikipedia.org/wiki/Llama_%28qu%C3%ADmica%

29#Llamas_en_mecheros_Bunsen

http://www.galeon.com/utpquimica/pages/pract2.htm

http://4.bp.blogspot.com/_N0J-

y83DPq0/TRlLENtCNnI/AAAAAAAAACI/_RRD6rDGfhI/s16

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CUESTIONARIO

1. Dibuje el mechero e indique sus partes.

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2. Dibuje la llama e indique sus partes.

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3. ¿Cuál es la zona oxidante y cuál la reductora? ¿Por qué?

- La Zona Oxidante en la llama vendría a ser el Cono Externo,

ya que hay una mayor temperatura. Esto último significa, de

acuerdo a las definiciones que dimos anteriormente, que

existe abundante oxígeno.

- La Zona Reductora en la llama vendría a ser, en cambio, el

Cono Interno, ya que hay una menor cantidad de oxígeno.

Aquí se ejecutan las primeras reacciones en donde se

reducen los metales.

4. ¿Por qué existen partes más calientes y más frías en la llama?

- La parte más fría existe porque hay mezclas de aire sin

quemar, lo que significa que el gas combustible no se puede

mezclar por completo por una insuficiencia de oxígeno.

- La parte más caliente, en cambio, existe porque hay

combustión de los gases, lo que significa que el gas

combustible sí se puede mezcla por completo por suficiente

oxígeno.

5. Señale tres razones por las que se debe usar la llama no

luminosa.

- Al haber realizado ya los experimentos, podemos nombrar

tres razones de por qué se debe usar la llama no luminosa

en lugar de la luminosa:

Calienta de una manera más rápida y eficaz los objetos

expuestos a esta llama.

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La razón más importante que se puede mencionar es que,

al ser una llama menos contaminante y ser provocada por

una combustión completa, no forma hollín. Incluso ayuda a

esterilizar los objetos rápidamente.

Y, por último, al ser no luminosa, la energía luminosa se va

en el calor, lo que la hace más eficaz para el fin de

calentar, fundir, acelerar reacciones, etc.

Agregando otro beneficio, se debe decir que este tipo de

llama no deja ningún residuo de carbón sobre lo que se

calienta.

6. ¿Qué se demuestra al colocar una cartulina horizontalmente en

medio de la llama?

- Se demuestra que existe una parte fría, ya que se quema

dejando una silueta.

- Además, también se prueba que la llama es circular.

- Por otro lado, también se puede demostrar la existencia de

las zonas de una llama y diferenciar una de otra.

7. ¿A qué se deben las distintas coloraciones a la llama de las

sustancias vistas en la práctica?

- Como se mencionó anteriormente, las coloraciones en la

llama al ser sometidos diversos compuestos, se deben a la

liberación de un exceso de energía absorbida por los átomos

de los metales. Ese color característico de la llama, vendría a

ser una emisión de luz a una longitud de onda determinada

por el metal que se esté sometiendo al mechero.

Materia, Energía y sus Cambios. El Mechero de Bunsen y el Estudio de la Llama

2015-

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36 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas