USO DEL MECHERO, ESTUDIO DE LA LLAMA Y TRABAJO CON VIDRIO

USO DEL MECHERO, ESTUDIO DE LA LLAMA Y TRABAJO CON VIDRIO

OBJETIVO GENERAL

Identificar las diferentes partes del mechero de bunsen, analizar la llama y sus partes, aprender a cortar, doblar, estirar y soplar vidrio para armar aparatos.

FUNDAMENTO TEÓRICO

En el equipo de laboratorio se encuentra el mechero de Bunsen, es una fuente muy rápida de calor intenso. Su estudio revela aspectos importantes del mecanismo de la combustión.

Llave reguladora.- gradúa la entrada de gas (combustible) que en nuestro caso es una mezcla de propano (C3H8) y butano (C4H10), se encuentra sobre la base o pedestal.

Entrada de gas.- Es un tubo horizontal situado sobre la base o pedestal, es aquí donde se conecta la manguera proveedora de gas.

Base o pie.- Es la parte inferior del mechero, tiene una forma generalmente circular, es la más pesada para dar estabilidad al mechero.

Entrada de aire.- Consiste en una serie de orificios de aireación, cuando se encuentran totalmente abiertos existe el máximo ingreso de oxígeno (comburente) para la combustión.

Tubo o cañón.- Es el conducto por donde asciende la mezcla de gas combustible aire.

Cabezote.- Es la parte superior del mechero enseguida del tubo o cañón, puede estar totalmente abierto o como en el caso del mechero Mecker contener una malla metálica o de porcelana.

Combustión.- Es una reacción de oxidación que se desarrolla en forma rápida y está acompañada de desprendimiento de luz y de calor.

En cualquier combustión intervienen siempre dos sustancias: combustible y comburente.

El combustible es la sustancia que arde o se combina con un gas y el comburente es la sustancia que mantiene viva la combustión.

En la gran mayoría de las combustiones el comburente es el oxígeno, aunque hay algunas sustancias que arden con comburentes diferentes al oxígeno, como el fósforo en vapores de bromo o el hidrógeno en presencia del cloro.

La combustión en general y la que se realiza en el mechero puede ser de dos clases:

Combustión completa.-  cuando la entrada de aire está completamente abierta dejando que ingrese la suficiente cantidad de oxígeno para que el carbono del combustible se combine formando el CO2, se reconoce este tipo de combustión porque su llama es azul violeta, no luminosa y tiene mayor fuerza, no deja depósitos de carbono.

Combustión incompleta.- Se produce cuando la entrada de aire está a medio abrir o cerrada completamente; existe carencia de oxígeno por lo que el carbono del combustible se oxida a CO o se deposita como C (hollín), este tipo de combustión se reconoce porque produce una llama amarillenta, luminosa y poco calórica, hay desprendimiento de humo.

Combustión completa:

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O + E

2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O + E

Combustión incompleta:

C3H8 + 3 O2 →  2 CO + C + 4 H2O + E

C4H10 + 4 O2 →  3 CO + C + 5 H2O + E

La llama.- Es la combustión de dos sustancias gaseosas acompañadas de incandescencia, una de las cuales actúa como comburente. Las sustancias sólidas y líquidas producen llama si con el calor llegan al estado gaseoso o se volatilizan.

La llama está conformada por tres regiones o zonas:

Zona fría.- De color oscuro y baja temperatura porque el oxígeno no alcanza a llegar hasta allá. Los gases combustibles que desprende no han entrado en combustión.

Zona reductora.- Se encuentra en la parte media, es la mas brillante; ocurre una combustión parcial, porque el oxígeno no logra ponerse en completo contacto con el gas combustible. Se forma vapor de agua y el carbono se encuentra libre en estado incandescente.

Zona oxidante.- Es la más externa, es menos luminosa que la zona media. Es la de mayor temperatura; la combustión ocurre en forma completa para oxidarse el carbono hasta CO2 o CO.

El vidrio.- El armado de aparatos utilizados en el laboratorio requiere de conexiones extras que se las hace de vidrio fusible o vidrio ordinario, para esto es necesario saber trabajar con vidrio es decir: cortar, pulir, doblar, estirar, soplar.

La precaución que se debe tener muy en cuenta es la de que tanto el vidrio frío como el caliente no tienen distinción alguna, esto se debe tener presente para evitar posibles quemaduras.

El vidrio fusible cuando está caliente se suelda fácilmente, por eso cuando se trabaja con vidrio se debe utilizar un mechero por persona para que no se suelden y se dañe el trabajo.

MATERIALES Y REACTIVOS

                Materiales:                                              Sustancias:

        Mechero de Bunsen                                     Alambre de cobre de 5 cm.

        Cápsula de porcelana                             Alambre de hierro de 5 cm.

        Vela de parafina                                        Polvo de magnesio.

        Pinza de crisol                                          Alambre de magnesio de 5 cm.

        Tubo de vidrio fusible                            Alambre de cinc de 5 cm.

        Varilla de vidrio fusible

        Pedazo de cartulina

        Lima

Todos los procedimientos se realizan con el mechero encendido. Trabajar con precaución y mucho cuidado.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Examine cuidadosamente un mechero de Bunsen:

1. Desármelo y proceda a reconocer por su nombre cada una de las piezas,
2. Ármelo y conecte mediante una manguera de caucho a la toma de gas.
3. Cierre la entrada de aire completamente y abra la llave del gas e inmediatamente encienda el mechero acercando un cerillo encendido al extremo superior del cabezote del mechero,
4. Abra gradualmente la llave de paso de gas hasta obtener una llama de unos 10 cm. de alto;
5. Observe la llama luminosa.

1. Con la ayuda de una pinza de crisol sostenga sobre la llama por unos segundos una cápsula fría de porcelana.

1. Examine el depósito negro que se forma en la cápsula.
2. Revisa que la llama del mechero produzca humo (combustión incompleta)

1. Abra poco a poco la entrada de aire del mechero; observe el cambio de color de la llama. Sostenga, valiéndose de pinzas, el alambre de cobre en la llama e identifique el sitio de las partes más calientes y más frías de la llama, por la intensidad de la luz que desprende el cobre.

1. Para determinar la temperatura aproximada de la llama se aplica alambres pequeños de hierro, cobre, aluminio, magnesio y zinc. Si acaso se funde el de aluminio se dirá que la llama tiene una temperatura superior al punto de fusión de éste. Si se funde el de hierro se dirá lo mismo. Y si no le funde al magnesio se dirá que la temperatura de la llama está entre el punto de fusión del hierro y menor al punto de fusión del magnesio. (consultar los puntos de fusión de los metales utilizados).

1. Disminuya un poco la altura de la llama del mechero hasta unos 4 cm.

1. Con un pedazo de cartulina de aproximadamente 10 x 10 cm.

1. corte verticalmente la llama en dos mitades de tal manera que el borde inferior de la cartulina descanse sobre la parte superior del cabezote del mechero;
2. sostenga en esta posición durante 3 a 5 segundos y retírela (la cartulina se encenderá, apague inmediatamente),
3. observe detenidamente la cartulina.

1. Con la ayuda de un tubo pequeño introduzca un poco de polvo de magnesio por una de las entradas de aire y observe que ocurre en la llama del mechero.

Trabajo con vidrio

1. Tome un tubo de vidrio fusible de 1 m. de largo y colóquelo en una superficie plana

1. Con la ayuda de una lima triangular haga una incisión o muesca;
2. Sujetar firmemente el tubo con ambos pulgares ubicados en la parte posterior de la muesca,
3. Presione fuerte hacia adelante para que el tubo se quiebre.
4. Haga pedazos de 20 cm de longitud.

1. Coja cada uno de los pedazos y pula los extremos para que no queden ásperos y causen cortaduras. Para el pulido:

1. Acerque el extremo del tubo a pulir a la parte superior de la llama del mechero en forma inclinada
2. Hágale rotar mientras está dentro de la llama.

1. Coja dos pedazos de tubos ya pulidos los extremos

1. Caliente en la llama la parte central del tubo girando sobre el mismo eje continuamente hasta que sienta que se vuelve blando,
2. Saque de la llama el tubo y doble enseguida en un ángulo de 120o 
3. Doble el otro tubo en un ángulo de 80o.

1. Un tercer pedazo de tubo calentar en la llama como si fuera a doblarlo,

1. Una vez que está blando retire de la llama
2. Proceda a estirarlo (estire unos 30 cm.) sin que se rompa, (de esta manera se obtiene tubos capilares y goteros)

1. Un extremo del cuarto pedazo de tubo caliente a la llama como si le fuera a pulir, hasta que se haya cerrado completamente el tubo, entonces retire de la llama y sople por el extremo abierto en forma sostenida pero no brusca hasta que se forme el bulbo deseado.

1. Tome una varilla de vidrio fusible y córtela en pedazos de 20cm. como si se tratara de un tubo pula los extremos en forma similar a los tubos pero hasta que queden completamente redondeados.

RESULTADOS Y PREGUNTAS

1.- Describa la llama del mechero Mecker

2.- ¿Por qué es luminosa la llama cuando las entradas de aire están cerradas?

3.- ¿Qué sucedió en el interior de la cápsula de porcelana fría? explique ¿Por qué?

4.- Al abrir las entradas de aire la luminosidad cambia. Explique ¿Por qué?

...