La Materia

PRACTICA Nº 1

MATERIA, ENERGÍA Y SUS CAMBIOS

EL MECHERO DE BUNSEN Y EL ESTUDIO DE LA LLAMA

I. OBJETIVOS:

• Entender el funcionamiento del mechero y aprender las clases de combustión y los tipos de llama.

• Observar la materia e identificar sus diferentes propiedades en sus distintos estados y formas de presentación para un mejor conocimiento y entendimiento de los mismos.

• Observar los cambios físicos y químicos de algunos compuestos; así como, el cambio de energía espectral.

II. PRINCIPIOS TEÓRICOS:

1. MATERIA: Es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio, por lo tanto es cuantificable esto quiere decir que se puede medir, además es el material físico del universo. Todo cuanto podemos imaginar, desde un libro, un auto, el computador y hasta la silla en que nos sentamos y el agua que bebemos, o incluso algo intangible como el aire que respiramos, está hecho de materia. La química es una ciencia que se ocupa de la materia y los cambios que esta sufre.

1.1. ESTADOS DE LA MATERIA: La materia se presenta en tres estados. Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.

• Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

• Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.

• Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

2. ENERGIA: Tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento. En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. Hay distintos tipos de energía como la energía luminosa, energía térmica, energía mecánica, energía eólica, energía solar, energía magnética, energía calorífica, etc.

3. COMBUSTIÓN: Una combustión es toda reacción creada entre el material combustible y el comburente, activados por una cierta cantidad de energía, creando y desprendiendo calor, llamado reacción exotérmica. Los materiales sólidos, sufren una destrucción de su estructura molecular cuando se eleva la temperatura, formando vapores que se oxidan durante el proceso de combustión. Los materiales líquidos, en contacto con la cantidad de energía necesaria se vaporizan mezclándose con el comburente (oxígeno) para dar paso a la llama creándose así el inicio del incendio.

3.1. 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 recalentamiento global.

Combustible + O2 CO2 + H2O + energía (luz y calor)

El calor de la reacción se libera, por eso se dice que es una reacción exotérmica. Esa energía calórica hace evaporar el agua, o sea los productos de una combustión completa están en estado gaseoso.

La combustión completa presenta llama azul pálido, y es la que libera la mayor cantidad de calor –comparada con la combustión incompleta del mismo combustible-. Entonces, para hacer rendir mejor el combustible, hay que airear el lugar donde ocurre una combustión.

Una ecuación que representa la combustión completa del metano (principal componente del gas natural) es:

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

• Combustión incompleta: Cuando parte del combustible no reacciona completamente porque el oxígeno no es suficiente. Los productos de la combustión incompleta varían según la cantidad de oxígeno disponible. Generalmente se forma monóxido de carbono (CO), gas sumamente tóxico. Esta sustancia produce la muerte por asfixia, ya que se combina con la hemoglobina de la sangre a una velocidad mayor que la del oxígeno. Esto significa que, aun habiendo oxígeno en el aire, la hemoglobina absorbe al monóxido de carbono antes, formando una molécula compleja muy estable. 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 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. 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.

C6H14 + 4 O2 CO + 5 C + 7 H2O

4. LLAMA: Reacción química de oxidación violenta de una materia combustible, con desprendimiento de llamas, calor y gases (o humos). Es un proceso exotérmico. Las llamas son las partes del fuego que emiten luz visible.

4.1. TIPOS DE LLAMA:

• Llama no luminosa: Es una llama donde no hay presencia de partículas incandescentes de carbono debido a un adecuado contacto entre aire y gas, se aprecian dos zonas claramente separadas por un cono azul pálido. Esta llama es producida por la combustión completa.

• Llama luminosa: Esta es una llama que emite luz de color anaranjado debido a la presencia de partículas incandescentes de carbono. El aire que entra en el quemador es insuficiente y la descomposición del gas produce pequeñas partículas de carbón (hollín) Esta llama es producida por la combustión incompleta.

4.2. PARTES DE LA LLAMA:

• Zona fría: Es la zona de color oscuro formado por una mezcla de aire y gases sin quemar, tiene una temperatura aproximada de300 ºC en la llama no luminosa.

• Cono interno: Es donde se produce las reacciones iniciales necesarias para la combustión, se encuentra aproximadamente a 500ºC en la llama no luminosa.

• Cono externo: Constituido por los productos de la combustión, donde se encuentra la más alta temperatura de la llama, se encuentra a una temperatura aproximada de 1500ºC en la llama no luminosa.

III. MATERIALES:

• 4 Tubos de ensayo: Es un material de vidrio que consiste en un pequeño tubo cilíndrico posee un extremo abierto y el otro cerrado y redondeado utilizado para contener pequeñas muestras liquidas, también pude soportar ciertas temperaturas.

• 1 Mechero de Bunsen: Utilizado para calentar o esterilizar muestras o reactivos químicos. El calor es originado por la combustión de un gas. La cantidad de gas y por lo tanto de calor de la llama puede controlarse ajustando el tamaño del agujero en la base del tubo. Si se permite el paso de más aire para su mezcla con el gas la llama arde a mayor temperatura (apareciendo con un color azul) y se llama “llama no luminosa”. Si los agujeros laterales están cerrados el gas sólo se mezcla con el oxígeno atmosférico en el punto superior de la combustión ardiendo con menor eficacia y produciendo una llama de temperatura más fría y color rojizo o amarillento, la cual se llama “llama luminosa”.

• 1 Rejilla: Es la encargada de distribuir la temperatura de manera uniforme, evitando que el instrumental de vidrio entre en contacto directo con la llama de mechero y evitando que se quiebren los recipientes de vidrio por los cambios bruscos de temperatura. La rejilla o malla metálica está recubierta por una pequeña capa de amianto o asbesto ya que este mineral resiste altas temperaturas.

• 1 Bagetas: Es una varilla de vidrio, que se utiliza para mezclar o disolver las sustancias, pueden ser de diferentes diámetros y longitud.

• 1 Vaso precipitado: Recipiente cilíndrico de vidrio fino que se utiliza para calentar y preparar sustancias. Hay de distintas capacidades y suelen estar graduados

• 1 Alambre de nicrom: Se le denomina así ya que es producto de una aleación del níquel con el cromo y es resistente a las altas temperaturas.

• 1 Pinza para crisol: Tienen forma de tenazas, o de tijeras grandes con el extremo adaptado para sujetar. Solo pueden estar construidas en metal, para aguantar temperaturas muy altas. Se utiliza para sostener pipetas, tubos de ensayo, vasos de precipitado, etc.

• 2 Piscetas: Es un frasco de plástico o vidrio que se utiliza para contener un solvente.

• 3 Trozos de porcelana

• 1 pedazo de cartulina o cartón

• 2 alfileres

• 1 cajita de fósforos

IV. PROCEDIMIENTO

Encendido del mechero y obtención de los tipos de llama

LLAMA LUMINOSA

1. Cerrar la entrada de aire mediante el anillo regulador.

2. Prender un fosforo mantenerlo

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