E.A.P: INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
TEMA: Análisis elemental de compuestos orgánicos
CURSO: Química Orgánica
DOCENTE: Daniel
CICLO: II
INTEGRANTES:
Muñoz Rojas Andrea
I.
OBJETIVOS Comprobar algunas reacciones con el metano obtenido. Producir Metano por pirolisis del acetato de Sodio con NaOH en forma continua. Identificar propiedades físicas y químicas del Metano.
II. INTRODUCCION Ciertos compuestos orgánicos sólo contienen dos elementos, hidrogeno y carbono, por lo que se conocen como hidrocarburos. Partiendo de su estructura, se dividen en dos clases principales: alifáticos y aromáticos. Los primeros se subdividen en familias: alcanos, alquenos, alquinos y sus análogos cíclicos (ciclo alcanos, etc.) La fuente natural de hidrocarburos es el petróleo que es un líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes sustancias orgánicas. Se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie terrestre y se emplea como combustible y materia prima para la industria química. El petróleo y sus derivados se emplean para fabricar medicinas, fertilizantes, productos alimenticios, objetos de plástico, materiales de construcción, pinturas o textiles y para generar electricidad. Los alcanos tienen la fórmula general, n=1, 2, 3,… La principal características de los alcanos es que sólo presentan enlace covalentes sencillos. Los alcanos se conocen como hidrocarburos saturados porque tienen el máximo número de átomos de hidrogeno que puede unirse con la cantidad de átomos de carbonos presentes; se nombran con la terminación ano. El alcano más sencillo es el metano. Metano (CH4) -Propiedades físicas: Las moléculas de metano, en sí, son no polares, ya que las polaridades de los enlaces carbono-hidrogeno individuales se anulan.
La atracción entre moléculas es limitada a las fuerzas de Van-der Waals, en consecuencia el metano es un gas a temperaturas ordinarias. El punto de fusión del metano es de -183 C y su punto de fusión de -161,5 C. El metano es incoloro y, en estado sólido, menos denso que el agua (densidad relativa 0,4); es apenas soluble en agua, pero muy soluble en líquidos orgánicos, como la gasolina, éter y alcohol. ≡
≡
-Propiedades químicas Son bastantes inertes debido a la elevada estabilidad de los enlaces C-C y C-H y a su baja polaridad. No se ven afectados por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes como el permanganato. Sin embargo la combustión es muy exotérmica aunque tiene una elevada energía de activación. Las reacciones más características de los alcanos son las de sustitución: Combustión del metano: La llama del metano es de color azul, debido aquella combustión con exceso de oxigeno es en general completa. El metano se oxida a CO2 y H2O pero si la combustión es incompleta se forma CO, H2O y un residuo carbonoso, llamado negro de humo.CH4 + 2O 2 CO2 + 2 H2O + calor (213 Kcal/mol).
III. MATERIALES Y REACTIVOS Materiales
Un tubo de ensayo grande Tubo de desprendimiento o manguera de goma Tapón de jebe Cubeta de agua 3 frascos recolectores de gas Soporte Trípode Mechero de Bunsen Capsula de porcelana Espátula Gotero Balanza de platos
Reactivos
Acetato de sodio anhidro Hidróxido de sodio Oxido de calcio Permanganato de potasio al 0.3%
Obtención y propiedades del metano
montar.
[Sistema para la obtención de metano].
Acetato de sodio NaOH 4.1g (2g)
mezclar.
Cal de sodada CaO 5g (3g)
calentar. [Al inicio leve y después fuertemente].
desplazar. [Desplazar el aire del tubo reactor].
recoger.
colectar
[El gas metano obtenido].
[3 frascos taparlo].
Combustión del metano
Llama de un fosforo.
Aplicar.
[En la boca del frasco].
Observer
R(x) bromo a la luz.
Agua de bromo (CCl4 al 5%). Añadir.
4 ó 5 gotas
Ta arlo.
Capacidad oxidativa. Permanganato de potasio 0.3%. 1ml
Agregar.
Observer
[Exponerlo a la luz solar].
IV. PROCEDIMIENTO
Obtención de metano. 1° Sistema que nos permite la obtención del metano.
Implementos usados para la obtención del gas metano.
2° A continuación veremos el procedimiento que se utilizó para la obtención del gas metano.
4.1g de acetato de sodio.
4.1g de acetato de sodio y 5 gramos de cal de soda.
CH3COONa:3H2O
CH3COONa + 3H2O
Calentamos el mechero suavemente.
Poniendo en un tubo de ensayo el NaOH y CaO.
Calentamos el mechero con mucha intensidad.
Esperar unos mints. Para que se almacene el metano
a) En la boca de uno de los frascos con metano aplicar la llama de un fosforo, observar el carácter de la reacción y de la llama
Lo expusimos a la combustión, poniendo un fosforo en la boca del frasco.
CH4 +2 O2
CO2 + 2H2O
Agregamos 1ml de la solución de permanganato de potasio.
El color permanece igual porque el CH4 no se oxida en presencia de KMnO4.
Agregamos 1ml de agua de bromo al 5%.
El color permanece igual porque no reacciona sin la presencia de luz.
V.
RESULTADOS
Al calentar la mezcla (4.1g de acetato de sodio y 5g de cal sodada obtuvimos el metano, dando nos cuenta de su presencia al almacenar en un recipiente el gas e introducir fuego en el, observamos una pequeña reacción (pequeña explosión) lo cual nos indicó la presencia del metano. 1) Los 3 tubos de ensayo con el gas metano.
PRUEBAS DE IDENTIFICACIÓN DEL METANO a) COMBUSTIÓN
b) OXIDACIÓN
Se destapó el tubo que contenía metano, se acercó un fósforo encendido, y hubo una pequeña combustión en la boca.
Se agregó aproximadamente 1mL de solución de permanganato de potasio (morada) al 0.3% y se comprobó la oxidatividad al cambiar de color.
c) OXIDACIÓN Se agregó 4 a 5 gotas de agua de bromo (en una solución de CCl4 al 5%), (Marón amarillento) y observamos que quedó igual, es decir, la prueba fue negativa. -Solido=peso/volumen -Liquido=volumen/volumen
2) Procedimos al siguiente experimento, en donde tomamos el primer tubo de ensayo, lo destapamos y rápidamente lo expusimos a la combustión, este logramos observar que de la boca del tubo que contenía el metano, se desprendió una llama amarilla clara no tan intensa, esto nos permite entender, que en el momento en que colocamos al tubo de ensayo en el fosforo, el metano reacciono, y fue lo que provoco el cambio de color en la llama del mechero. CH4 +2 O2
CO2 + 2H2O
3) Agregamos 1 gotas de permanganato de potasio KMnO 4, observamos que el cambio del KMnO 4 con el CH4 provocó que el cambio del KMnO 4, se
atenuara levemente y que su tono fuerte se redujera, de manera que el metano logro romper el enlace para reaccionar con el KMnO 4, y que se oxidara. CH4 + KMnO4
CH3-K + HMnO4
4) En el experimento con 4 o 5 gotas de agua de bromo obtuvimos que la reacción fue nula, y no provocó ningún cambio físico en el agua de bromo, lo que nos permite basar con firmeza y llevar a la práctica, que los alcanos para que puedan reaccionar con los halógenos debe influir la luz ultravioleta. CH4 + Br:H2O
CH4 + Br:H2O
Actividades del gas metano
Pruebas químicas
Primer tubo Tercer tubo
Reacciones químicas
CH4 + 2 O2
CO2(g) + H2O(g)
CH4+KMnO4
→
Cuarto tubo
HMnO4 + CH3-K
CH4+1/2Br 2.H2O CH3Br+H3O →
Tipo de reacción química
Cambio físico observado
Exotérmica
Al exponerlo a la llama cambia a un color amarrillo
endotérmica El color permanece igual porque el CH4 no se oxida en presencia de KMnO4. Exotérmica
Pierde su color al ser expuesto a la luz solar o ultravioleta
VI. DISCUSIONES o
o
Obtuvimos en el primer experimento una reacción del gas metano bastante leve, en uno de los casos para mejor este combustión seria en un tubo con metano, dejarlo en posición horizontal esperar unos segundos, luego colocar un fósforo encendido cerca de la boca.
Propiedades químicas Son bastantes inertes debido a la elevada estabilidad de los enlaces C-C y C-H y a su baja polaridad. No se ven afectados por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes como el permanganato. Sin embargo la combustión es muy exotérmica aunque tiene una elevada energía de activación. Las reacciones más características de los alcanos son las de sustitución: Combustión del metano: La llama del metano es de color azul, debido a que la combustión con exceso de oxigeno es en general completa. El metano se oxida a CO2 y H2O pero si la combustión es incompleta se forma CO, H2O y un residuo carbonoso, llamado negro de humo.
CH4 + 2O 2
o
CO2 + 2 H2O + calor (213 Kcal/mol)
Mecanismo para la reacción del metano con bromo en presencia de luz.
VII. CONCLUSIONES
Durante la práctica se observó una de las características importantes de los compuestos orgánicos : su fácil descomposición en presencia de calor (o algún tipo de luz ) Se pretendía observar una oxidación del permanganato de potasio cuando este entrara en contacto con el gas. El gas metano es un compuesto extremadamente útil para la vida humana, pues posee cientos de aplicaciones y sus propiedades le permiten una gran versatilidad para servir múltiple propósitos. Sin embargo, tal como nos es útil, nos es dañino. El metano es uno de los principales responsables de la destrucción de la capa de ozono, fenómeno que le trae a la Tierra consecuencias cada vez más graves y podría llegar a ser fatal para la vida en el planeta. Es por esto que debemos encontrar la forma de lograr que estos extremos se encuentren, para así aprender a usar el gas metano de una forma sabia y sostenible, que maximice su potencial como recurso energético y materia prima a la vez que se impida su llegada a la atmósfera terrestre para prevenir que tenga efectos negativos. En la práctica se llevó a cabo la síntesis de un alcano simple (metano [CH4]) por medio de la descomposición de una sal de conjugada del ácido acético, el acetato de sodio (CH3COONa), con hidróxido de sodio (NaOH) y óxido de calcio (CaO). Por medio de la aplicación de calor, la reacción se llevó a cabo, liberando por la manguera metano, con el cual se llenaron tubos de ensayos para luego proceder a las pruebas de identificación.
VIII. BIBLIOGRAFIA
http://www.textoscientificos.com/quimica/metanol/obtencion http://astroseti.org/articulo.php?num=2828
www.quimor.alcala.es/
www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/default.html
http://es.scribd.com/doc/31999759/La-Alternativa-deSabatier#download
http://www.ciesin.org/TG/AG/liverear.html
http://www.articlesnatch.com/Article/Do-You-Know-Where-BeefComes-From-/698297
}
http://news.xinhuanet.com/english/2007-08/25/content_6604785.htm
http://www.sciencedaily.com/releases/2007/10/071031125457.htm
CUESTIONARIO 1. En la presentación del metano por pirolisis del acetato de sodio ¿Por qué se debe sacar el tubo de desprendimiento de la cubeta de agua antes de interrumpirse la calefacción? Se debe retirar el tubo de desprendimiento de metano, porque en el momento que se está obteniendo el metano, la temperatura es elevada, y ya que el metano es un gas y que los gases poseen la propiedad de que a temperatura elevada, su volumen aumenta y que la distancia intermoleculares aumenta, si se deja el tubo de desprendimiento de metano en la cubeta de agua, al momento que se interrumpe el calentamiento, la temperatura que se encuentra en el sistema, no es la suficiente para continuar el desprendimiento de CH 2 y CO2, de manera que la sustancia no se libera y más bien regresa al sistema provocando que la presión aumente en el sistema y en casos muy extremos el sistema no soporte la presión a la que se está sometiendo y se rompa o explote, por eso es recomendable que se retire de la cubeta de agua la tubería de desprendimiento de metano antes de interrumpir el calentamiento.
2. ¿Cuál de las propiedades físicas del metano que hace posible que sea colectado en un frasco por desplazamiento de agua?
Propiedades físicas: Las moléculas de metano, en sí, son no polares, ya que las polaridades de los enlaces carbono-hidrogeno individuales se anulan. La atracción entre moléculas es limitada a las fuerzas de Van-der Waals, en consecuencia el metano es un gas a temperaturas ordinarias. El punto de fusión del metano es de -183 C y su punto de fusión de -161,5 C. ≡
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El metano es incoloro y, en estado sólido, menos denso que el agua (densidad relativa 0,4); es apenas soluble en agua, pero muy soluble en líquidos orgánicos, como la gasolina, éter y alcohol.
3. ¿Por qué no es recomendable colectar metano por desplazamiento de aire?
El desplazamiento de aire que se experimenta es descendente, porque la posición del tubo de ensayo esta hacia abajo en la cubeta con agua y también el metano producido y almacenado desplaza al aire contenido en el tubo de ensayo esto se debe también porque tiene mayor densidad.
