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E. A. P. ING. DE MINAS UNMSM LABORATORIO DE QUIMICA
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA.
FACULTAD DE INGENIERIA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA Y GEOGRÁFICA.
E.A.P. INGENIERÍA DE MINAS
Curso: Laboratorio De Química Inorgánica Cualitativa
Tema: Ensayos en tubo abierto y cerrado
Docente: Canchari Silverio Godelia
Alumno: Atachagua Lauya Stive Sedinho
Código: 15160055
Horario: Miércoles de 10:00am a 12:00m
2015
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INTRODUCCIÓN
El hombre siempre ha buscado conocer la materia desde la época de las cavernas. Su estudio lo
ha llevado a ampliar sus conocimientos. El fuego fue en este caso como un impulsor para que
el hombre encontrara respuestas a sus problemas. El fuego ha fascinado a la humanidad durante
siglos. Quizá el ser humano cobró conciencia de su superioridad cuando dominó el fuego. Sus usos
principales eran los de brindar calor o en la cocción, luego fueron ampliándose hasta convertirse
en un instrumentos esencial para el hombre. El fuego es una reacción química de oxidación rápida
que es producida por la evolución de la energía en forma de luz y calor. La energía liberada hacia el
medio que lo rodea permite que ciertas reacciones se den a una mayor velocidad. También se
puede mencionar que hay infinidad de compuestos que reaccionan con el fuego de tal manera que
despiden olores, sabores después de ser sometidos, o su color, que es comúnmente usado en los
fuegos artificiales.
Por ello en este informe se podrá aprender a usar el mechero de bunsen que es el instrumento
más utilizado en el calentamiento de reactivos químicos que en esta ocasión serán algunos
minerales que se encuentran en el laboratorio, para poder tener así conocimiento de sus
propiedades y características de estos para su uso y beneficio.
Las ventajas de este instrumento es que se necesita muy poca cantidad de muestra y un corto
espacio de tiempo.
De igual modo el peligro que pueda causar si no se usa correctamente, tales como quemaduras,
incendios, etc.
También se podrá apreciar las diferentes reacciones que se dan en la llama al ponerla en contacto
con los distintos minerales ya sea cambios de color o cambios en los mismos minerales como
color, estado, etc.
Los detalles de estos experimentos se darán a conocer detalladamente en siguiente informe.
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OBJETIVOS
Establecer las reacciones que tienen lugar en los ensayos de tubo abierto y cerrado.
Mediante estas reacciones determinar las características del mineral estudiado.
Conocer y diferenciar las distintas zonas de la llama.
Observar la respuesta o reacción de ciertos compuestos químicos expuestos a la llama,
tales como color, olor, etc.
PRINCIPIOS TEORICOS
El análisis a la llama es uno de los primeros ensayos que se hacen sobre una sustancia. Los
únicos elementos que no dan color a la llama son el Berilio y el magnesio.
En 1659, Johann Glauber observó que el color de la llama indica que metales están
presentes. Bunsen y Kirchhoff (dos científicos alemanes del siglo XIX) mientras observaban,
desde unos 80 km. de distancia, un incendio en el puerto de Hamburgo, se les ocurrió hacer
pasar por un prisma la luz que venía del incendio. Vieron una luz amarilla intensa como la que
habían observado al quemar sodio. Pronto encontraron una explicación: lo que estaba
ardiendo era un almacén de salazones. Si era posible deducir la presencia de sodio a distancia
observando la luz de las llamas, también sería posible deducir la composición del Sol y de las
estrellas simplemente analizando la luz que recibimos de ellas.
El nitrato de estroncio es un producto indispensable en pirotecnia para obtener fuegos
artificiales de color rojo. Algunos metales como el potasio y el estroncio se emplean en dar
color a los fuegos artificiales. Merece la pena destacar que los fuegos artificiales fueron
monocromos hasta el siglo XIX, ya que se utilizaba el sodio casi en exclusiva. Se necesitaron
determinados adelantos químicos para introducir los vivos colores que disfrutamos hoy. Así,
la introducción del color rojo se encuentra estrechamente ligada a la historia del
descubrimiento de los elementos químicos, concretamente del estroncio, que es, aún en la
actualidad, uno de los componentes básicos en la fabricación de los fuegos.
También fue necesario disponer de sales de clorato para formar a partir de ellas los cloruros
que dan diferentes especies responsables del color.
La llama de butano, además de su efecto calorífico y luminoso, actúa como reactivo químico
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sobre las sales volátiles de algunos compuestos, dando lugar a una coloración característica
que sirve para identificar la presencia de algunos tipos de elementos.
Después de muchas investigaciones los químicos pudieron descubrir que cuando los metales
o sus compuestos, se calientan fuertemente a temperaturas elevadas en una llama muy
caliente, la llama adquiere colores brillantes que son característicos de cada metal. Los
colores se deben a átomos del metal que han pasado a estados energéticos excitados debido
a que absorben energía de la llama; los átomos que han sido excitados pueden perder su
exceso de energía por emisión de luz de una longitud de onda característica. Los compuestos
de estos elementos contienen a los átomos metálicos en forma de iones positivos en el
estado sólido, no obstante, cuando se calientan a la elevada temperatura de una llama se
disocian dando átomos gaseosos y no iones. De aquí que los compuestos confieran a la llama
los mismos colores característicos que los elementos. Estas llamas coloreadas proporcionan
una vía de ensayo cualitativo muy adecuada para detectar estos elementos en mezclas y
compuestos.
A continuación presentaremos algunas definiciones previas que serán necesarias para poder
entender lo que sucederá en el laboratorio.
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MATERIA
Sabemos que materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc. Aunque todos los cuerpos están formados por materia, la materia que los forma no es igual, ya que hay distintas clases de materia: la materia que forma el papel es distinta de la que forma el agua que bebemos o de la que constituye el vaso que contiene el agua. Cada una de las distintas formas de materia que constituyen los cuerpos recibe el nombre de sustancia.
ENERGIA
Podemos definir energía como la capacidad para realizar un trabajo o transferir calor. La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo. La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica. La energía es una magnitud cuya unidad de medida en el S.I. es el joule (J).
MECHERO DE BUNSEN
Un mechero o quemador Bunsen es un instrumento utilizado en laboratorios científicos para calentar o esterilizar muestras o reactivos químicos. Provee una transmisión muy rápida de calor intenso en el laboratorio. Es un quemador de gas del tipo de premezcla y la llama es el producto de la combustión de una mezcla de aire y gas. El mechero Bunsen es una de las fuentes de calor más sencillas del laboratorio y es utilizado para obtener temperaturas no muy elevadas. Consta de una entrada de gas sin regulador, una entrada de aire y un tubo de combustión. El tubo de combustión está atornillado a una base por donde entra el gas combustible a través de un tubo de goma, con una llave de paso. Presentados orificios ajustables para regular la entrada de aire.
ELEMENTO COLORACIONLitio Rojo carmínSodio AmarilloPotasio Violeta pálidoEstroncio Rojo carmínÁcido bórico VerdeBario Verde amarillentoCalcio Rojo anaranjado
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Cobre Azul bordeado de verdeMercurio Violeta intensoHierro Dorado
LA COMBUSTIÓN
La combustión es una reacción química en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de calor y luz.
En toda combustión existe un elemento que arde y se denomina (combustible) y otro
que produce la combustión (comburente), generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso.
Los explosivos tienen oxígeno ligado químicamente por lo que no necesitan el oxígeno del
aire para realizar la combustión. Los tipos más frecuentes de combustible son los materiales
orgánicos que contienen carbono e hidrógeno.
TIPOS DE COMBUSTIÓN
Combustión Completa
Toda combustión completa libera, como producto de la reacción, dióxido de carbono (CO2) y
agua en estado de vapor (H2O); no importa cuál sea el combustible a quemar.
Estas sustancias no son tóxicas, pero el dióxido de carbono es el mayor responsable del
calentamiento global.
La combustión completa presenta llama azul pálido, y es la que libera la mayor cantidad de
calor.
Combustión Incompleta:
La combustión es incompleta cuando la cantidad de O2 no es suficiente para
quemar completamente al combustible. Generalmente, estas combustiones se producen
cuando el combustible tiene un alto porcentaje del elemento carbono. Los productos de la
combustión incompleta varían según la cantidad de oxígeno disponible. Generalmente
se forma monóxido de carbono (CO), gas sumamente tóxico, otro producto de
una combustión incompleta es el carbón, sólido, que por acción del calor se pone
incandescente y da ese color amarillo-anaranjado a la llama, que por eso se le dice llama
luminosa o fuliginosa. Este carbón, finamente dividido, se eleva por el calor que desprende la
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combustión, y se va enfriando a medida que se aleja de la fuente de calor, formando humo
negro, que se deposita en los objetos cercanos formando lo que se conoce como hollín.
También se produce agua, en estado de vapor, como otro producto más de una combustión
incompleta.
La combustión incompleta no sólo es peligrosa, sino que libera menor cantidad de calor que
la combustión completa del mismo combustible, o sea que lo malgasta.
LLAMA
Cuando se produce la combustión de un elemento inflamable en una atmósfera rica en
oxígeno, se observa una emisión de luz, que puede llegar a ser intensa, denominada llama.
Todas las reacciones de combustión son muy exotérmicas y desprenden gran cantidad de
energía en forma de calor. La llama es provocada por la emisión de energía de los átomos de
algunas partículas que se encuentran en los gases de la combustión, al ser excitados por el
intenso calor generado en este tipo de reacciones.
CLASES DE LLAMA
De acuerdo a los tipos de Combustión existen 2 tipos de llamas:
LLAMA NO LUMINOSA
Se consigue debido a un adecuado contacto entre aire y gas antes de efectuarse la
combustión completa, de tal manera que casi no hay partículas sólidas incandescentes;
porque la combustión es completa, existe un exceso de oxígeno y se producen altas
temperaturas. Cuando la entrada de aire está abierta, la llama es de color verde, azulado.
Esta llama produce gran cantidad de energía a comparación de la llama luminosa, alcanza
temperaturas hasta 1300ºC y en algunos casos de 1500ºC.
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LLAMA LUMINOSA
La llama de un mechero es luminosa cuando la entrada de aire está cerrada por que el aire
que entra en el quemador es insuficiente y el gas no se mezcla con el oxígeno en la base del
mechero, por lo tanto solo se quema el gas produciendo una llama de color amarillo y
humeante. Emite luz porque contiene partículas sólidas que se vuelven incandescentes
debido a la alta temperatura que soportan. Este tipo de llama produce gran pérdida de calor
y se genera en una combustión incompleta. Alcanza temperaturas hasta 900ºC.
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ZONAS DE LA LLAMA
Zona Fría
Es la zona de color oscuro formado por una mezcla de aire y gases sin quemar.
Cono Interno
Es donde se produce las reacciones necesarias para la combustión
Cono Externo
Constituido por los productos de la combustión, donde se encuentra la más alta temperatura
de la llama.
ENSAYO EN TUBO CERRADO
Se realizan colocando el mineral en el fondo de un tubo de vidrio que se somete a un intenso
calentamiento. Como consecuencia pueden observarse cambios de color, fusiones,
decrepitaciones, desprendimiento de agua (que condensa luego en las paredes más frías del
tubo) o desprendimiento de otros gases con olores y colores característicos. Son muy
interesantes los sublimados que pueden aparecer en las paredes del tubo y que se relacionan
con elementos tales como azufre, arsénico, antimonio o mercurio.
Una vez terminado el calentamiento, es conveniente comprobar si el residuo que permanece
en el fondo del tubo es magnético, sobre todo si sospechamos la presencia de elementos
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tales como hierro, cobalto, níquel o titanio.
También puede realizarse el mismo ensayo mezclando previamente el mineral con algún
fundente, como el bisulfato potásico (previamente seco) que ayuda a descomponerse a
ciertos sulfuros.
ENSAYOS EN TUBO ABIERTO
Se emplea un tubo acodado y abierto por ambos lados, figura. Se coloca el mineral
pulverizado en el mismo codo y se calienta dejando una rama casi horizontal, mientras que la
otra permanece inclinada, a modo de chimenea. Con ello se favorece el paso de aire por el
mineral caliente (al contrario de lo que ocurre en el tubo cerrado). Las reacciones que tienen
lugar son, en muchos casos, similares a las que se dan en tubo cerrado, pero en otros casos,
el aporte de oxígeno da lugar a procesos de oxidación que conducen a diferentes resultados.
Por ejemplo, un mineral ferroso pasa a magnetita en tubo cerrado, mientras que en tubo
abierto pasa a hematite. Es conveniente observar también el proceso de enfriamiento, ya
que puede haber reacciones reversibles.
MINERALES EXPUESTOS AL FUEGO EN EL LABORATORIO
HALITA Cambia el color del fuego del mechero de bunsen a un color
amarillo debido a la presencia de Na, al calentarse en el tubo de
ensayo produce un sonido como si se reventara canchita, cambia
de color transparente a blanco y expulsa vapor blanco.
OROPIMENTE Cambia el color del fuego del mechero de bunsen a un color
amarillo brillante, al calentarse en el tubo de ensayo cambia de
color desde un naranja pálido hasta un naranja oscuro, expulsa
gases con un olor a azufre.
MICAS Las micas al ser expuestas al fuego se abren en bandas debido a su
exfoliación y evapora agua en poca cantidad.
CALCANTITA Al ser expuesta al fuego pierde las moléculas de agua que posee,
cuya característica más observable es que cambia su color de un
celeste claro a un color blanco, esto nos demuestra que quien le da
el color al mineral es el agua.
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YESO Al ser expuesto al fuego expulsa vapor de agua y se nota un
cambio de color de transparente a un blanco lechoso.
MOLIBDENITA Posee una raya gris escarchosa, al contacto con el fuego expulsa
vapor de agua, se forma anhídrido sulfuroso y cambia de color.
AZUFRE Al ser expuesto al fuego en un tubo de ensayo cambia de color
desde un amarillo, anaranjado hasta un color negro, se observa un
cambio de estado sólido a líquido que fácilmente es reversible,
desprende vapores y arde con una llama de color azul.
Sufre una transformación de azufre rómbico a un azufre plástico
ALGUNOS ELEMENTOS EXPUESTOS AL MECHERO DE BUNSEN
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HALITA(NaCl)
BIBLIOGRAFIA
http://www.galeon.com/utpquimica/pages/pract2.htm
http://www.jpimentel.com/ciencias_experimentales/pagwebciencias/pagweb/la_ciencia_a _ tu_alcance/Experiencias_quimica_ensayos_a_la_llama.htm
http://www.monografias.com/trabajos39/ensayos-via-seca/ensayos-via-seca.shtml
http://www.jpimentel.com/ciencias_experimentales/pagwebciencias/pagweb/la_ciencia_a_tu_alcance/Experiencias_quimica_ensayos_a_la_llama.htm
Chemical of the Week. Fireworks!
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