Irwing Octavio Cedeño Mendoza
Obtención del Cloro elemental Objetivo: Obtener Cloro gaseoso a partir de ácido clorhídrico concentrado y caracterizarlo de acuerdo a sus propiedades.
Antecedentes: El cloro es un elemento químico de número atómico 17 situado en el grupo de los halógenos de la tabla periódica. Su símbolo es Cl. En condiciones normales y en estado puro forma dicloro. Es un elemento abundante en la naturaleza y se trata de un elemento químico esencial para muchas formas de vida. En la naturaleza no se encuentra en estado puro ya que reacciona con rapidez con muchos elementos y compuestos químicos, por esta razón se encuentra formando parte de cloruros (especialmente en forma de cloruro de sodio), cloritos y cloratos , en las minas de sal y disuelto en el agua de mar. El cloro comercial se obtiene por electrólisis en el proceso de preparación de los álcalis y se expande en forma líquida, no es puro; y por lo tanto, ha de purificarse. Si se trata el dióxido de manganeso hidratado con ácido clorhídrico concentrado se produce un gas exento en gran parte de impurezas tales como el oxígeno gas [O2(g)] y óxidos de cloro. 4HCl + MnO2xH2O MnCl2 + (x+2)H2O + Cl2 El cloro elemental es un oxidante. Interviene en reacciones de sustitución, donde desplaza a los halógenos menores de sus sales. Por ejemplo, el gas de cloro burbujeado a través de una solución de aniones bromuro o yoduro los oxida a bromo y yodo, respectivamente. El cloro es usado extensivamente en química orgánica y química inorgánica como un agente oxidante, y en reacciones de
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sustitución, porque frecuentemente el cloro imparte propiedades deseadas a un compuesto orgánico, debido a su electronegatividad.
Resultados: Los valores de potencial estándar de reducción (en medio ácido) para algunos de los pares rédox del cloro son: E° Cl2/ Cl- = 1.36 V E° HClO/Cl2 = 1.63 V Reacción en medio ácido: HCl + HClO Cl2 + H2O Ya que entre estos dos reactivos se da las rupturas de sus enlaces iónicos, la cual el hipoclorito al desprotonarse se queda como (OH -) una base dura que posteriormente es atraído por el protón H + que dona el HCl. Y por último dándose la unión de los (Cl -) por enlace iónico. Experimento 1: Aquí el cloro gaseoso reaccionó con la sosa, donde el OH - es donado al medio produciendo agua, cloruro de sodio e hipoclorito de sodio. Debido que este es favorecido en medio básico, donde dicha reacción es la siguiente: Cl2(ac) + 2NaOH(ac)
NaCl + NaClO(ac) + H2O(l)
Experimento 2 (Bismutación del cloro en agua): Cl2(ac) + H2O(l)
HCl(ac) + HClO(ac)
Como se puede observar la reacción, en medio básico es favorecida para la bismutación del cloro. EL cloro al reaccionar con el agua hace que se rompa el enlace covalente que mantiene unido al H2O, quedando como H+ y OH- los cuales son atraídos por los (Cl-) formando el HCl y el ácido hipocloroso. En el experimento 3 (Propiedad decolorante);
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Al agregar cloro en forma de gas a un jugo el color lo va perdiendo, debido a que este es un agente oxidante y gracias a esta propiedad tiende a actuar como blanqueador.
Experimento 4 (Poder oxidante relativo de los halógenos): a) Cl2(g) + 2Br-(ac) b) Cl2(g) + 2I-(ac) c) Cl2(g) + 2KI(s)
2Cl- + Br2 2Cl- + I2 2KCl + I2
Cl2(g) + 2NaI(s)
NaCl + I2
De acuerdo a la gráfica de potencial redox (E 0), cada uno de las reacciones son posibles, ya que cada uno de ellos tiene pendiente positiva. El F- actuaría como el mejor oxidante pero no es posible debido a su alto potencial que tiene lo cual impediría la reacción con los reductores presentes. Experimento 5 (cloro gaseoso y sodio metálico): 2Na(s) + Cl2(g)
2NaCl(s)
En esta reacción el sodio fundido genera una chispa al estar en contacto con el cloro formando cloruro de sodio, mostrando un color blanco en el fondo por la reacción tan espontanea que se apreció durante este experimento.
Bibliografía: Chang, R. Química. 9ª ed. Capítulo 22. Ed. McGraw-Hill, 2007. Reboiras, M. D. Química. La ciencia básica. Capítulo 21. Ed. Thomson, 2006. Tudela, D. “Actividades para el Aprendizaje Activo de conceptos de Enlace Químico y Estructura”. En: Pinto Cañón, G. (ed). Aprendizaje Activo de la Física y la Química. Capítulo 6. Ed. Equipo Sirius, 2007.
