Abril 2016Química inogánica Profesor: Dr. Domingo Salazar Méndoza.

Propiedades Físicas y químicas

Manuel Alejandro Matías Astorga*.Instituto de Física y Matemáticas, Universidad Tecnológica de la Mixteca.

Carretera a Acatlima Km 2.5,Huajuapan de León, Oax. C.P. 69000. Ingeniería en Física Aplicada.* alejandro_as_30@hotmail.com

1.- Introducción.

En química se analizan dos tipos de propiedades de la materia: propiedades físicas y propiedades químicas, las cuales se definen a continuación.

*Propiedades Físicas: Las propiedades físicas de la materia son aquellas que pueden ser medidas sin necesidad de alterar su identidad química. Básicamente las que no transforman su identidad química como masa, peso, temperatura, carga, etc.

*Propiedades Químicas: Las propiedades químicas son aquellas que se miden al alterar la identidad química de la materia; están relacionadas con la reactividad de la materia.

En el presente reporte de práctica, detallamos algunos experimentos relacionados con este tipo de propiedades de la materia.

En el primer experimento, estamos frente a una reacción química en la que nos enfocamos en corroborar la ley de conservación de la masa. Hicimos una reacción de efervescencia que liberó CO2. Se realizaron mediciones antes y después de la reacción de todos los materiales inmersos en el experimento. Por otro lado, también se midió la diferencia de pH antes y después de la efervescencia. El experimento se repitió con distintos líquidos para comparar la diferencia de pH y corroborar la ley de conservación de masa.

En el segundo experimento se observó la diferencia de densidad en dos estados de un mismo compuesto, el Dimetilsulfóxido (DMSO) CH3 SO CH3, y se comparó con el hielo y el agua líquida.

En el último experimento se realizó la combustión de una placa de Magnesio, la cual dio como resultado un Óxido de Magnesio blanco, luz blanca y calor.

Todos estos experimentos fueron ejemplos claros para diferenciar propiedades físicas y propiedades químicas.

2.-Material y equipo.

1.-Conservación de la masa.

*Materiales:

-3 Pastillas de Alka Seltzer.

-Agua.

-Refresco sabor cola (Pepsi).

-Vinagre.

*Equipo:

-Vasos de precipitado de 250 ml (Pyrex).

-Balanza de precisión.

2.-La densidad de un sólido contra un líquido.

*Materiales:

-Agua fría (con hielo).

-Dietilsulfóxido (CH3 SO CH3).

*Equipo:

-Tubos de ensayo.

-Un vaso de precipitado.

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Abril 2016Química inogánica Profesor: Dr. Domingo Salazar Méndoza. 3.-Combustión del magnesio.

*Materiales:

-Una pequeña placa de Magnesio.

-Ácido Nítrico.

-Un encendedor.

*Equipo:

-Un tubo de ensaye.

3.-Objetivos.

El objetivo de esta práctica es aprender a diferenciar entre las propiedades físicas y propiedades químicas de la materia. Y, en particular con la práctica uno, corroborar la ley de la conservación de la masa.

4.-Hipótesis.

1.-Conservación de la masa.

Tomando como base el principio de conservación de energía, podemos llegar a una analogía en cuanto a masa.

Antes y después de cualquier reacción, la masa de los reactivos debe ser igual a la masa de los productos.

En este ejemplo, para conservar la masa, debemos de enfocarnos en la masa del CO2 liberado durante la reacción pues el líquido que queda después de la efervescencia es de menor masa.

Por otro lado, en cuanto al pH resultante, debe ser mayor, pues debe ser más básico, ya que el Alka Seltzer es una partilla antiácido estomacal y, por lo tanto, debe de ser una base que estabilice el pH del ácido estomacal.

2.-La densidad de un sólido contra un líquido.

A partir de la perpectiva molecular, podemos imaginar que la densidad de un compuesto

viene dada por la separación entre moleculas. Puesto que un líquido tiene mayor volumen que un sólido, en principio, debe tener menor densidad ya que, al conservarse la masa y sabiendo que la densidad es cómo se distribuye la masa en un volumen, la densidad del líquido suele ser menor que la del sólido. La prueba irrefutable es ver cómo se hunde el de mayor densidad.

3.-Combustión del magnesio.

El magnesio es un metal liviano, medianamente fuerte y color blanco plateado. Tiene una capa de óxido bastante impermeable y díficil de sacar. El magnesio es un metal altamente inflamable, que entra en combustión fácilmente cuando se encuentra en forma de virutas o polvo, mientras que en forma de masa sólida es menos inflamable [1].

Según las propiedades marcadas anteriormente, sólo necesitamos una flama para que entré en combustión.

5.-Metodología.

1.-Conservación de la masa.

Primero se midieron las masas de todos los materiales y los recipientes antes de la reacción de efervescencia en la balanza de precisión.

Acto seguido, agregamos 50 ml de agua, refresco y vinagre, cada uno en recipientes distintos (o en el mismo recipiente después de asegurarte de haber hecho todo el proceso para uno de los líquidos y lavarlo adecuadamente con agua y jabón) y luego agregamos una pastilla de Alka Seltzer a cada uno. Se esperó cerca de 3 minutos para que terminará la reacción.

Finalmente se midieron nuevamente las masas de todos los materiales y se sumaron las masas totales antes y después de la reacción. La diferencia de masa debía pertenecer al CO2.

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Abril 2016Química inogánica Profesor: Dr. Domingo Salazar Méndoza. 2.-La densidad de un sólido contra un líquido.

En un recipiente con agua fría (con hielos), se depositó un tubo de ensayo con dimetilsulfóxido en estado líquido, rápidamente se solidificará y luego, en otro tubo de ensayo (más grande de preferencia) con dimetilsulfóxido líquido se colocará el dimetilsulfóxido sólido y se observará fácilmente la diferencia en la densidad.

3.-Combustión del magnesio.

Primero, se tomará una placa de magnesio y se quemará con el encendedor directamente (sosteniendolo con unas pinzas o algo parecido). Luego, se limpiará otra placa de magnesio con ácido nítrico y se quemará como en lo anterior.

Finalmente, se meterá la placa en un tubo con ácido nítrico y se tapará la boca del tubo para que se quedé encerrado una cantidad de hidrógeno liberada por el magnesio al estar dentro del ácido nítrico y rápidamente se procedera a prender una flama en la boca del tubo mientras se destapa el tubo.

5.1.-Modificaciones.

1.-Conservación de la masa.

La única modificación hecha en este experimento fue partir la última pastilla de alka seltzer para hacer la parte del refresco y el vinagre.

2.-La densidad de un sólido contra un líquido.

Ninguna.

NOTA: Solamente usamos dimetilsulfóxido de otro recipiente ya que el primero que usamos no se solidificaba rápidamente, quizá porque estaba demasiado impuro.

3.-Combustión del magnesio.

Cambiamos el tubo de ensayo por uno más grande para concentrar mayor cantidad de Hidrógeno cerca de la boca del tubo.

6.-Resultados

1.-Conservación de la masa.

Figura 1. Recopilación de los datos.

Los datos recopilados en esta parte de la práctica con respecto a las masas obtenidas se muestran en la tabla 1

Objeto o Sustancia Masa (g)H2O 25

Alka Seltzer 3.305Vasos de

precipitado49.609

TOTAL ANTES DE LA REACCIÓN

77.914

TOTAL DESPUÉS DE LA REACCIÓN

76.436

Tabla 1 Masas de los reactivos.

Estos fueron los datos arrojados de las diferentes mediciones siendo la suma de la reaccion igual a (77.914±0.005) g. La incertidumbre (0.005 g) es de la mitad del ultimo dato confinable de la balanza de precisión. La diferencia entre los dos totales es la masa del CO2 (mCO2=1.478g).

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Figura 2. Vaso de precipitado con agua y Alka Seltzer.

Cuando se media los pH’s de las sustancias antes y después de la reacción de efervescencia eran diferentes estos fueron los datos obtenidos.

Sustancia pHH2O 5.5

Alka Seltzer + H2O 7.5Alka Seltzer + Pepsi 6.0

Acido Acetico + Alka Seltzer 4.5Tabla 2. pH's medidos.

Figura 3. pHmetro.

2.-La densidad de un sólido contra un líquido.

Cuando añadimos el dimetilsulfóxido en su forma sólida éste se hundía hasta el fondo dentro del dimetilsulfóxido pero en forma líquida.

Figura 4. Diagrama de la distribución de moléculas en diferentes estados de la materia.

3.-Combustión del magnesio.

Cuando calentamos el magnesio éste producía una luz blanca muy brillante (muy cegadora).

La siguiente ecuación resume la reacción:

Mg(s )+O2 (g)∆→MgO(S)+Luz blanca+∆⋯ (1 )

Figura 5. Magnesio dentro del tubo de ensayo libera Hidrógeno que se acumula en la boca al estar tapado.

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Abril 2016Química inogánica Profesor: Dr. Domingo Salazar Méndoza. Al reaccionar el gas de hidrógeno que el magnesio producía dentro del ácido nítrico con fuego éste reaccionaba mas violento entre más gas producía, entonces éste gas era muy flamable.

Podemos resumir la reacción con la siguiente ecuación

Mg(s )+2HNO3 (ac)→H 2 (g)+Mg (NO3 )2 (ac)⋯ (2 )

7.-Discusión de resultados.

1.-Conservación de la masa.

Los resultados arrojados en esta práctica son ideales en cuanto a la masa del CO2, existe cierta diferencia entre la masa obtenida y la masa real que se explica con la energía liberada durante el proceso, ruido y otras formas de energía.

En la parte del pH, parece que se midieron mal los pH, marcaba un pH de 5.5 para el agua y eso es un error muy grande puesto que el agua tiene pH 7. Pienso que debieron ser los pHmetros que estaban mal, por tanto todos los pH’s deben estar mal medidos.

2.-La densidad de un sólido contra un líquido.

Los resultados obtenidos en ésta práctica eran obvios pues según su comportamiento molecular y la lógica de eso, un sólido, un líquido y un gas deben seguir la siguiente relación.

ρS>ρl>ρ g

donde ρS , ρl , ρg son las densidades de un sólido, un líquido y un gas respectivamente. La

relación se cumple para casi todos los elementos y compuestos, excepto para el agua que es un caso especial y se debe a los puentes de Hidrógeno esta variación en las densidades del sólido y el líquido.

3.-Combustión del magnesio.

Aquí observamos reacciones químicas producidas y auxiliadas con fuego, combustión. Básicamente la combustión es una reacción química. A partir de las ecuaciones (1) y (2) nos damos cuenta de cómo se dan las reacciones y cuáles son los productos. En ambas reacciones, el Magnesio tiene distintos productos. En la primera, termina como Óxido de Magnesio blanco y en la segunda, el ácido nítrico se limpia.

8.-Conclusiones.

Podemos llegar a concluir que las propiedades físicas de la materia son bien definidas y se miden sin alterar su identidad química como lo hecho en la primera y segunda práctica. El pH se midió con un pHmetro y variaba de color antes y después de la efervescencia, ésta también es una propiedad química. La combustión nos daba óxido de magnesio, por tanto hubo una reacción química. La diferencias entre propiedades físicas y propiedades químicas son evidentes.

9.-Bibliografía.

[1] https://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio

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