Informe Lab 3

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Enlace químico y Volumen molar Laboratorio de Química General

ÍNDICE

- Resumen pág.2

CAPÍTULO I: ENLACE QUÍMICO

- Principios teóricos pág. 3

- Materiales y reactivos pág. 4

- Detalles experimentales pág. 5

- Tablas de resultados pág. 6

- Apéndice pág. 7

CAPÍTULO 2: VOLUMEN MOLAR

- Principios teóricos pág. 9

- Materiales y reactivos pág. 10

- Detalles experimentales pág. 11

- Cálculos y resultados pág. 12

- Apéndice pág. 15

- Conclusiones pág. 17

- Recomendaciones pág. 18

- Bibliografía pág. 19

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RESUMEN

El siguiente informe consta de 2 partes, en la 1° se busca determinar los diferentes tipos de enlace presente en las muestras a experimentar; así como determinar su solubilidad, conductividad eléctrica de los mismos en los distintos estados. Mientras que en la segunda se abarca los temas de la ley de la conservación de la masa. Así como determinar el volumen del O2.

En el desarrollo del informe se muestra los diferentes resultados obtenidos en lo que respecta a la conductividad como en el caso particular del carbón donde se observa que a pesar de ser un no metal, en su forma alotrópica de grafito es un excelente conductor eléctrico.

Otro de los resultados de excepción ocurre con la sacarosa en lo que respecta a solubilidad ya que a pesar de ser un compuesto orgánico es soluble a un solvente inorgánico como en el caso del agua.

Además se observará los diferentes comportamientos de un mismo elemento en diferentes estados, como ocurre con NaCl, el cual a pesar de ser un compuesto iónico no conduce la electricidad en estado sólido, debido a encontrarse en un momento neutro; sin embargo, conduce la electricidad al diluirse en agua.

En la segunda parte del informe a través de procedimientos mecánicos y químicos se logra la obtención de la temperatura, presión y volumen del agua, para así lograr calcular el volumen molar del oxígeno, este anteriormente habrá servido para obtener el % de error frente a su valor teórico (22,4L).

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CAPÍTULO I ENLACE QUÍMICO

1.1 Principios teóricos1.2 Materiales y reactivos1.3 Detalles experimentales1.4 Tabla de datos y resultados1.5 Apéndice1.6 Conclusiones

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PRINCIPIOS TEÓRICOS

Enlace químico

El enlace químico es la fuerza que mantiene unidos a grupos de dos o más átomos, iguales o distintos, formando sustancias simples poliatómicas o sustancias compuestas.

Tipos de enlace:

Enlace iónico. Enlace covalente. Enlace metálico.

Enlace iónico:

Es la fuerza electrostática que une a los iones en un compuesto iónico. Se produce una cesión de electrones del elemento menos electronegativo al mas electronegativo y se forman los respectivos iones positivos (los que pierden electrones) y negativos (los átomos que ganan los electrones).Ejemplo: NaCl, CaSO4, etc.

Enlace covalente:

Es un tipo de enlace en que los electrones son compartidos por los átomos.Es el enlace que se da entre elementos de electronegatividades altas y muy parecidas, en estos casos ninguno de los átomos tiene más posibilidades que el otro de perder o ganar los electrones. Ejemplo: HCl, Cl2 , N2, etc.

Enlace metálico:

Es el enlace que se da entre elementos de electronegatividades bajas y muy parecidas, en estos casos ninguno de los átomos tiene más posibilidades que el otro de perder o ganar los electrones.

Ejemplo: cobre, plata, oro, etc.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_met%C3%A1lico

http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_covalente

http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_i%C3%B3nico



MATERIALES Y REACTIVOS

*Materiales:-Vaso de precipitados de 100mL-Bagueta-Trípode-Equipo de conductividad eléctrica-Pinzas aislantes

*Reactivos:

-H2O potable-H2O destilada-NaCl(s) solución 0.1M- CuSO4(s) solución 0.1M- NaOH(ac) 0.1M-NH3(ac) 0.1M- NH4Cl(ac) 0.1M

- CH3COOH(ac) 0.1M- H2SO4(ac) 0.1M-Sacarosa C12H22O11(s)

-Aceite-Cu (lámina o alambre)-C (grafito)-Al

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DETALLES EXPERIMENTALES

En un vaso de precipitado, colocar aproximadamente 50mL de agua potable; luego colocar el vaso de tal manera que los electrodos se encuentren en contacto con el agua. Observar si existe flujo o no de electrones (encendido o no del foco). Anotar los resultados.

Realizar los mismos pasos con el agua destilada.Observar y comparar los resultados en ambos casos y explicar lo ocurrido.

En un vaso de precipitado colocar NaCl(s) y llevarlo al equipo de conductividad eléctrica para observar su comportamiento.

Realizar los mismos pasos, pero esta vez el NaCl será diluído con agua destilada; nuevamente llevar la solución al equipo mencionado. Introducir los electrodos al vaso sin que primero choque con el fondo del recipiente. Comparar los resultados.

Con la ayuda de una bagueta, disolver todo el NaCl en el recipiente, en ese momento los iones se concentrarán en todo el recipiente.Observe los resultados en un nuevo procedimiento de conductividad, compare lo obtenido con anterioridad.

Repetir los pasos iniciales para observar la solubilidad de las muestras con los distintos solventes. Tener en cuenta la limpieza de los electrodos y del vaso de precipitado, terminado cada procedimiento.

Comparar los resultados de solubilidad y conductividad de cada muestra (excepto el Cu, Al y C), anotar sus características, diferencias, etc.

Finalmente, para analizar el comportamiento de conductividad con el Cu, Al y C mediante el uso de pinzas aislantes, colocar al metal en contacto con los electrodos y observar si el foco se enciende (existe flujo de electrones) o no.

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TABLAS DE RESULTADO

MUESTRAS SOLVENTE SOLUBILIDAD CONDUCTIVIDAD

TIPO DE ENLACE

H2O potable Polar Alta Sí (Alta) IónicoH2O destilada Polar Alta Sí (Media) IónicoBencina Apolar Alta No CovalenteNaCl(dil) Polar Muy Alta Sí (Alta) IónicoAc.Benzoico Polar Baja Sí (Alta) IónicoSacarosa Apolar Muy Alta No CovalenteCuSO4 Polar Alta Sí (Alta) IónicoAceite Apolar Baja No CovalenteNaOH (sol) Polar Alta Sí IónicoNH4Cl(sol) Polar Alta Sí CovalenteNH4OH(sol) Polar Alta Sí IónicoCH3COOH(dil) Apolar Alta Sí (Media) CovalenteH2SO4(dil) Polar Alta Sí (Alta) IónicoAl (lámina) - - Sí (Alta) MetálicoCu (lámina) - - Sí (Muy alta) MetálicoC (grafito) - - Sí (Alta) CovalenteNaCl(s) - Alta No Iónico

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APÉNDICE

1. ¿Cómo puede determinar experimentalmente si una sustancia forma o no solución electrolítica?Se puede determinar mediante la transmisión de corriente eléctrica, para nuestro caso usamos el conductímetro.

2. ¿Cuáles de las sustancias con las que ha trabajado en esta práctica, son sólidos iónicos?Los sólidos iónicos son: NaCl, CuSO4.

3. Distinga entre electrólitos y no electrólitos.

Electrólitos No Electrólitos-Están conformados por compuestos iónicos disueltos en agua, además de los compuestos metálicos.-Conducen la electricidad.

-Están conformados por algunos compuestos covalentes.- No conducen la electricidad.

4. ¿Cuáles de las sustancias usadas en la experiencia de enlace químico son electrólitos y cuáles son no electrólitos?

- Son electrólitos: H2O destilada, H2O, Na Cl, CuSO4, NH4OH, NaOH, CH3COOH(dil), H2SO4(CC), H2SO4(dil), Ac.Benzoico(dil), Cu, Al, C.-Los no electrólitos son: NaCl(s), Azúcar, CH3COOH(glacial), Bencina, Ac.Benzoico, Aceite.

5. ¿Por qué algunas de las sustancias trabajadas en esta práctica no conducen bien la electricidad? ¿Cuáles son estas sustancias?No conducen la electricidad porque no tienen iones libres.Estos malos conductores son: Azúcar, CH3COOH(glacial), Bencina, Ac.Benzoico, Aceite.

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6. a ) Indique la dirección esperada de la polarización en cada enlace, usando cargas parciales o una flecha:

I) H O;II) H N;III) C Cl;IV) C Mg

b) Considere la parte (a) del ejercicio para mostrar cuales miembros de cada par enlazados son más polares.

I) H- O ∆Electronegatividad 3.5 - 2.1 = 1.4II) H-N ∆Electronegatividad 3.0 - 2.1 = 0.9III) C- Cl ∆Electronegatividad 3.0 - 2.5 = 0.5 IV) C- Mg ∆Electronegatividad 2.5 – 1.2 = 1.3

0.5 < 0.9 < 1.3 < 1.4 C-Cl < H-N < C-Mg < H-O

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IMÁGENES

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CAPÍTULO II VOLUMEN MOLAR

1.1 Principios Teóricos1.2 Materiales y Reactivos1.3 Detalles experimentales1.4 Cálculos1.5 Apéndice1.6 Conclusiones

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PRINCIPIOS TEÓRICOS

Estequiometría:

Es el termino que se emplea para describir los cálculos que comprenden relaciones de peso entre los átomos de un compuesto, y entre moléculas en una reacción química. Se usa para la determinación de las fórmulas empíricas de compuestas y las relaciones de peso entre reactivos y compuestos en una reacción química.

Catalizador:

Sustancia que aumenta la velocidad de una reacción sin consumirse.

Volumen molar:

Representa el volumen ocupado por un mol de gas a condiciones normales. La cantidad es 22.4L. Este valor del volumen molar corresponde a los llamados gases ideales o perfectos; los gases ordinarios no son perfectos (sus moléculas tienen un cierto volumen, aunque sea pequeño) y su volumen molar se aparta ligeramente de este valor.

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MATERIALES Y REACTIVOS

Materiales

Balanza electrónica (±0,01)

1 tubo de ensayo

1 soporte universal

1 pinza

1 juego de tapones horadados, mangueras y conexiones

1 colector de vidrio

1 mechero de Bunsen

1 espátula

1 termómetro

1 probeta de 500 ml

1 balón de base plana

Reactivos

Mezcla de reactivos 87.5% KClO3(s) y 12.5% MnO2(s)

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DETALLES EXPERIMENTALES

Cerciorar que el tubo de ensayo esté (se encuentre) limpio y seco; seguido ello pesar a este en la balanza electrónica.

Adicionar la mezcla de reactivos al tubo; mientras tanto comenzar con la instalación del equipo para el experimento, por otro lado volver a pesar el tubo con la muestra. El peso de la muestra se obtendrá por diferencia del peso 2 y el peso 1.

W2 – W1 = WM

Donde:W1 = peso del tubo vacíoW2 = peso del tubo con la muestraWM = peso de la mezcla

Llenar con agua hasta el tope el balón de vidrio; seguido a esto conectar las mangueras (conectar la manguera de H2O en una posición inferior al nivel del agua en el balón).

Colocar la otra manguera en el tubo de prueba; tener en cuenta que la manguera más corta es utilizada para con el tubo, mientras que la “t” larga se utiliza con el colector de vidrio.

Cerrar el sistema (asegurarse que no queden burbujas de aire y proceder con calentar la muestra usando el mechero de Bunsen).

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Nótese que debido al desprendimiento de oxígeno por parte de la muestra, el agua presente en el balón es expulsada a través de la manguera hacia el colector de vidrio.

Cuando termine de caer el agua al colector (se comprueba cuando el agua empieza a volver por el tubo), termine el proceso y deje enfriar el tubo con la muestra resultante.

Al tener la solución ya fría, llevarlo a pesar nuevamente y anotar las observaciones.

Por otra parte, verter toda el agua del colector, hacia una probeta, con ello se medirá el volumen el cual será exactamente igual al volumen de O2 desprendido en la reacción.

Finalmente medir la temperatura del agua presente en el balón, con ella se determinará la presión del vapor de H2O.

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CÁLCULOS Y RESULTADOS

1. Peso del tubo vacio………………………………………………………….… 31.44g

2. Peso del tubo mas mezcla………………………………………………… 33.11g

3. Peso del KClO3= ((33.11)-(31.44))*0.875……………………… 1.46g

4. Peso de MnO2= ((33.11)-( 31.44))*0.125……………………… 0.21g

5. Peso del tubo KCl+MnO2…………………………………….. 32.54g

6. Peso del O2experimental = (33.11)-( 32.54)……………………… 0.57g

7. Temperatura del agua en el balón, T……………………………….. 21 Celcius

8. Presión del vapor de agua a (T): ………………………………………. 19.8 mmHg

9. Presión barométrica………………………………………………………. 756 mmHg

10. Presión de gas seco: P=(756)-( 19.8)………………………………… 736.2mmHg

11. Volumen de O2:Volumen de agua desalojada………………….. 456mL

12. Volumen de O2a C.N. Po=760mmHg T o=¿273 k

13. Calculo del peso teórico deO2de acuerdo a la reacción:

KClO2(s) + calor KCl(s)+ 32

O2(g)

123,5 g ..................... 48g

1.46g.......................... x= 0.573g

14. Calculo del ERROR EXPERIMENTAL en relación al O2:

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15. Cálculo del volumen teórico de O2 a Condiciones Normales (C.N.):

122,5 g. ..................... 33.6L

1.46g.......................... x= 0.401L

16. % de ERROR RELATIVO del O2 :

17. Cálculo del volumen molar Vm experimental a C.N.

1 mol de O2 = 32g

(0.57g)………………………..( 0.409mL)

32g O2………………………… Vm=22961mL

18. % de ERROR RELATIVO:

V mteórico=22400mL≠22.4 L

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APÉNDICE

1.- Define ¿Qué es volumen molar?

El volumen molar representa el volumen que ocupa un mol de cualquier gas a condiciones normales, es decir a 273k de temperatura y presión de 1 atmósfera. Con esto se obtiene un volumen (molar) cuyo valor es 22.4 L.

2.- De haber obtenido alto porcentaje de error, justifique porque y como podría evitarlo.

El porcentaje de error fue:

a) Porcentaje de error en peso: 0.61% por defecto

Para evitar este porcentaje de error en peso se debió de agregar la mezcla como especifica en la guía entre 0.8 a 1.0g (pesada por diferencia) al tubo y no como se hizo pesando 1.46g de la mezcla.

b) Porcentaje de error en volumen: -2.5%Exceso

Esto se debió a que al momento de medir el volumen desalojado por el oxigeno se derramaron unas gotas de la probeta. Para evitar esto se debe de trabajar con sumo cuidado.

3.- De 5 ejemplos de reacciones donde se obtenga O2

1. K2 O2 + H2 SO2 K2 SO2 + H2 O2 + O2

2. Ba(NO3)2 BaO + 2NO + 1.5O2

3. Ag2O + H2 O2 2Ag + O2 + H2 O

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4. 5H2 O + 2Mn2 O4 - + 6 H+ 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O

5. 4O3 + PbS PbSO2 + 4O2

4.- ¿Será necesario descomponer totalmente el KClO3 para la determinación del volumen molar, según la experiencia que se realizó en el laboratorio?

Si es necesario ya que al descomponer el KClO3, todo el oxígeno tiene que ocupar un volumen que desaloje cierto volumen igual de agua (por el principio de Arquímedes). Así se podrá hacer los respectivos cálculos.

5.- ¿Cuál será el volumen molar de un gas ideal a 25ºCy 742 mmHg?

Por la ecuación de los gases:

(242mmHg)V 1

298k=

(760mmHg)(22.4 L)273k

V1= 25.0 L

6.- ¿Cuál es la densidad del oxígeno a condiciones experimentales y cuál a las C.N.?

a) Densidad del oxigeno a condiciones experimentales:

Sabemos:

Masa experimental: 0.57g

Volumen experimental: 456mL <> 0.456L

Reemplazando en: Densidad (O2 )= 0.57 g0.456 L

= 1.25g/L

b) Densidad del oxigeno a condiciones normales (CN):

Masa a C.N. = 32g

Volumen a C.N. = 22.4L

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Densidad= MasaVolumen



Reemplazando en: Densidad (O2 )= 32g22.4 L

= 1.42g/L

7.- Tomando como base la reacción:

Fe2O3(S) + 3C(s) 3CO(g) + 2Fe

a) ¿Cuántas toneladas de carbono se necesitarán para reaccionar com 240 Kg de Fe2O3 ?

240 Kg Fe2O3(S) X 36 gC

160g Fe2O3=54 Kg

Ahora: 54 Kg es 0.054 Toneladas.

b) ¿Cuántas toneladas de coque de 96% de pureza se necesitan para reaccionar com uma tonelada de Mena de Fe que contiene 46% en peso de Fe2O3?

Tenemos: 1 Tn de mena de Fe 1000Kg de mena

Peso de Fe2O3: 1000Kg x 460% = 460 Kg de Fe2O3

De La ecuación: 160 g Fe2O3 reaccionan com 36g C

460 Kg Fe2O3 X 36 gC

160g Fe2O3=103.5KgC

Además:

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COQUE

96% coque (carbono)

IMPUREZAS



103.5Kg C = 96% coque coque = 107.81 Kg= 0.107Tn

c) ¿Cuántos kilogramos de Fe podrán formarse a partir de 25 Kg de Fe3O2?

De la reacción se tiene:

160g Fe2O3 producen 112g Fe

25 Kg Fe2O3 x 112g Fe

160g Fe2O3=12.5Kg Fe

IMÁGENES

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CONCLUSIONES

Al momento de ver el comportamiento de las muestras con los electrodos, se nota la reacción que ocurre en las soluciones diversas, muestra de ellos son las burbujas que aparecen en los filamentos del equipo de conductividad.

No se puede determinar con exactitud si una muestra es o no conductora de corriente, pues eso también depende del voltaje del foco, en algunos casos, el foco no se llega a encender pero, la sustancia si conduce electricidad.

En la mayoría de los casos, los solventes de diferentes sustancias deben poseer similares características que el primero, es así que las sustancias orgánicas en su mayoría son solubles en solventes orgánico.

El volumen molar depende directamente del peso del oxígeno obtenido en la experimentación, a demás del volumen del mismo, en el momento de realizar el experimento.

El volumen experimental obtenido, al ser comparado con el teórico, llega a tener ciertas diferencias, pues las condiciones que posea el ambiente en dicho momento, alterarán los resultados.

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RECOMENDACIONES

1. Al momento de trabajar con reactivos como los ácidos o bases fuertes, es

recomendable hacer uso de guantes para disminuir el riesgo de accidentes.

2. No realizar contacto directo de alguna parte del cuerpo con el equipo de

conductividad eléctrica.

3. Al momento de realizar el experimento de conductividad, tener en cuenta el

sujetar las pinzas de la zona aislante, no de la parte metálica.

4. Tener sumo cuidado al momento de preparar el sistema para el experimento “B”

(Volumen molar) ya que no debe caer agua al tubo con la mezcla.

5. Mantener el laboratorio lo más ventilado posible al momento de usar sustancias volátiles.

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BIBLIOGRAFÍA

Petrucci Ralph “Química General”, Editorial Prentice Hall, Octava edición.

Brown Teodoro “Química la ciencia central” Editorial Prentice Hall.

Raymond Chang “Química General”, Editorial Mc Graw Hill, Séptima edición.

Pajares R. “Química general”, Editorial GraPerú, Segunda Edición.

Academia César Vallejo “Química, análisis de principios y aplicaciones”, Editorial Lumbreras, Tomo I

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Documents

Informe Lab 3