Obtención y caracterización de cloro elemental

Obtención y caracterización de cloro elemental

Introducción: Cuestionario previo.

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

Colocando a estos pares rédox sobre una escala de potencial escribe la reacción que puede

llevarse a cabo y balancéala tanto en medio ácido como en medio básico

Medio ácido:

Medio Básico

Considerando a estas reacciones como equilibrios, aplica la ley de acción de masas para

predecir lo que sucede al aumentar la acidez del medio y lo que sucede al aumentar la

basicidad del mismo.

Procedimiento experimental para la obtención del Cl2

La producción de cloro se llevará a cabo realizando en medio ácido la reacción anterior en

la jeringa, siguiendo el método de Mattson descrito previamente. Si se utiliza 1 mL de HCl

6M (o 0.5 mL de HCl conc.) y 3 mL de solución de hipoclorito de sodio comercial, se

obtienen 55 mL de cloro.

En este caso el reactivo que se coloca en la charolita transportadora es un líquido (1 mL

HCl 6 M), y ya desalojada el agua, se succionan los 3 mL de hipoclorito. Cuando se está

produciendo cloro si el émbolo no se mueve, hay que jalarlo manualmente un poco.

Procedimiento para el lavado del cloro gaseoso.

Para algunos experimentos es necesario lavar el gas (Cl2) de la jeringa, para quitarle trazas

de sustancias químicas no deseadas de la superficie interna de la jeringa, antes que los gases

puedan usarse para otro experimento. Para hacer esto con el cloro succione 5 mL de agua

destilada con la jeringa, sin descargar ningún gas, tape la jeringa y agite suavemente el agua

para disolver los contaminantes en el interior de la jeringa. Quite la tapa y descargue el

agua en el tanque de neutralización pero no los gases.

Cl2 2010-1 Página 2

Experimento 1.-

Coloca 5 mL de NaOH 3 M en un recipiente pequeño.

Genera una jeringa llena de cloro (no es necesario lavarlo para este experimento).

Succiona la solución de NaOH 3 M con la jeringa que contiene cloro e inmediatamente tapa

la jeringa con el tapón de latex. Agita vigorosamente la jeringa para mezclar las sustancias

químicas, el émbolo de la jeringa será empujado hacia adentro conforme reacciona el cloro.

Basándote en el cuestionario previo, escribe la reacción química que se llevó a cabo:

Experimento 2 Dismutación (o desproporción) del cloro en agua

Coloca 50 mL de agua destilada en una botella o matraz pequeño. Genere una jeringa de

Cl2 y burbujee lentamente 10 mL de cloro en el agua y utilizando un pHmetro, toma nota

del cambio en el pH. Ahora añade unas gotas de nitrato de plata. ¿Cuál es el origen del

cambio en el pH? Si hay evidencia de reacción al añadir AgNO3, ¿Cuál es la especie que

reacciona con Ag+

?. Completa y balancea la siguiente reacción

Cl2(aq) + H2O

De acuerdo con lo anterior:

¿En qué medio (ácido o básico) se favorece la dismutación del cloro elemental?

Experimento 3. Propiedad decolorante

El cloro decolora los colorantes naturales de los jugos de frutas.

Prepara una jeringa de cloro, y lávalo.

Coloca en vasos pequeños de plástico 5 mL de cada uno de los jugos de fruta que quieras

(durazno, uva, etc). Conecta a la jeringa de cloro un tubo de hule con una pipeta Pasteur

para descargar 10 o 15 mL en cada uno de los viales con jugo, enjuagando cada vez que

cambies de un jugo a otro.

Experimento 4.- Poder oxidante relativo de los halógenos

Material: 2 tubos de ensayo pequeños con tapón de corcho

Cloro gaseoso 60 mL

Pequeños cristales de NaBr o KBr en uno de los tubos de ensayo

Pequeños cristales de NaI o KI

Añade unos pocos cristalitos de NaBr a un tubo de ensayo y a otro tubo añádale cristalitos

de NaI, añadiéndoles 5 mL de agua a cada tubo para disolver los cristales. Prepara 1 jeringa

llena de cloro. Descarga 20 mL de cloro gaseoso en la solución del tubo de ensayo que

contiene bromuro acuoso, tapa el tubo y agita la mezcla de gas y líquido. Quita el tapón y

colóquelo sobre la boca del tubo. Cl2 2010-1 Página 3

La mezcla reacciona inmediatamente para tornarse amarillo-anaranjada. (Conserva esta

mezcla de reacción, etiquétala con un (*)) . Completa la siguiente ecuación química:

Cl2(g) + 2 Br -

→

Repite el experimento anterior con solución de yoduro. En este caso la solución inicial se

vuelve café oscura y en el transcurso de unos minutos se vuelve amarillo pálido con

pedazos de un sólido oscuro. Completa la siguiente ecuación química:

Cl2(g) + 2 I -

→

Prepara otro tubo con unos cristales de KI o NaI disueltos en 5mL de agua y añade la

mezcla resultante de la reacción entre el cloro y el bromuro, (*) . Escribe la reacción que se

lleva a cabo.

Coloca a esto tres pares X2/X-

en orden, del oxidante más fuerte al más débil e incluye en

esta secuencia al F2/F-

.

Experimento 5 Cloro gaseoso y sodio metálico.

Equipo:

Tubo de ensayo pequeño con tapón

Tubo latex de 15 cm de longitud

Pipeta Pasteur de vidrio

Mechero Bunsen

Cerillos

60 mL de cloro gaseoso

Un trocito de sodio de 2 a 3 mm de diámetro.

Une el tubo de hule de 15 cm con una pipeta Pasteur, esto se conecta a la jeringa y se usa

para dirigir cloro gaseoso al sodio fundido.

Prepara una jeringa de cloro gaseoso. Calienta en un tubo de ensayo una pizca de sodio

metálico (tamaño no mayor de 2 a 3 mm de diámetro) usando una flama suave producida

por el mechero. Cuando el sodio empieza a fundir quita la flama.

Usando la jeringa equipada con el tubo de hule y la pipeta Pasteur, adiciona el cloro

gaseoso sobre el sodio fundido, a una distancia de alrededor de 1 cm, primero 5 mL y

después otros 5 mL. La jeringa ayuda a controlar la dirección y la salida del cloro gaseoso;

esto produce una reacción brillante, vigorosa y de corta vida, añada nuevamente 5 mL de

cloro, hasta que se termine. La posición vertical de la jeringa previene se descarguen

líquidos residuales de la jeringa. Escribe la reacción que se lleva a cabo:

Deja que la reacción se enfríe. La mezcla de reacción puede contener a metálico sin

reaccionar, para destruirlo llena la mitad del tubo de ensayo con etanol. Ya que cese el

burbujeo (casi 15 minutos) puedes arrojar la solución a la tarja y agregar mucha agua

...