Practica 10 Obtencion de Cloro Elemental [PDF]

Zitiervorschau

Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química Ing. Química Laboratorio de Química Inorgánica Fuentes Aguilar Abisai

Gaveta: 69 Práctica 10 “Obtención y caracterización de cloro elemental”

Introducción El cloro se encuentra en la naturaleza combinado con otros elementos formando cloruros (especialmente en forma de cloruro de sodio), cloritos y cloratos , en las minas de sal, disuelto en el agua de mar, sales iónicas; como es el caso del cloruro sódico y cálcico; también con la mayoría de metales; desde el cloruro de hafnio hasta el cloruro de plata. Podría decirse que el cloro combina de forma natural bastante bien con la mayoría de elementos, quitando los de su grupo, halógenos y gases nobles, aunque en las últimas décadas de manera sintética forma parte de los mismos en compuestos conocidos como son los fluorocloruros y cloruros de Xenón. La gran mayoría de estos compuestos suelen encontrarse con impurezas formando parte de minerales como la carnalita, KMgCl 3·6H2O. El cloro comercial se obtiene por electrólisis en el proceso de preparación de los álcalis y se expende en forma líquida, no es puro; y por lo tanto, ha de purificarse. Si se trata el dióxido de manganeso hidratado con ácido clorhídrico concentrado se produce un gas exento en gran parte de impurezas tales como el oxígeno gas (O2(g)) y óxidos de cloro. 4HCl + MnO2xH2O = MnCl2+ (x+2)H2O + Cl2 El cloro elemental es un agente oxidante. Interviene en reacciones de sustitución, donde desplaza alos halógenos menores de sus sales. Por ejemplo, el gas de cloro burbujeado a través de una solución de aniones bromuro o yoduro los oxida a bromo y yodo, respectivamente. Como los otros halógenos, el cloro participa en la reacción de sustitución radicalaria con compuestos orgánicos que contienen hidrógeno. Esta reacción es frecuentemente -pero no invariablmente- no regioselectiva, y puede resultar en una mezcla de productos isoméricos. Frecuentemente, también es difícil el control del grado de sustitución, así que las sustituciones múltiples son comunes. Si los diferentes productos de la reacción se pueden separar fácilmente, por ejemplo, por destilación, la cloración radicalaria sustitutiva (en algunos casos acompañada de una declorinación térmica concurrente) puede ser una ruta sintética útil. Algunos ejemplos industriales de esto son la producción de cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloroformo y tetracloruro de carbono a partir de metano, cloruro dealilo a partir de propileno, y tricloroetileno y tetracloroetileno a partir de 1,2-dicloroetano. Los compuestos de cloro son usados como intermediarios en la producción de un gran número de productos industriales importantes que no contienen cloro. Algunos ejemplosson: policarbonatos, poliuretanos, siliconas, politetrafluoroetileno, carboximetilcelulosa y óxido de propileno. 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 V Los correspondientes en medio básico son: E° Cl2/Cl-= 1.36 V E° HClO/Cl2 = 0.42 V

Objetivo Obtener y caracterizar al cloro elemental Cl 2 (g)

Material y reactivos -6 tubos de ensaye

-NaClO comercial (ac)

-1 espátula

-HCl 6 M

-1 matraz de 250ml -2 jeringas de 60 ml con tapón -tapones de latex -Charolitas de plástico -Manguera de hule delgadas -indicador universal

-NaOH 3 M -Agua destilada -AgNO 3 -jugo de uva 6 M -NaBr (s) -KI (s)

Desarrollo experimental. Resultados y Análisis. 1. Para la obtención de Cl2 (g), se llevó a cabo la producción de gas cloro en medio ácido siguiendo el método de Mattson. Se utilizó 1 mL de HCl 6M y se colocó en la jeringa y 3 mL de solución de hipoclorito de sodio comercial en la charolita que fueron succionados por la jeringa se hicieron reaccionar y se obtuvieron aprox 55 mL de cloro. Posteriormente se lavó el cloro con agua destilada. 2. En el experimento 1. Se colocó 5 mL de NaOH 3 M en un recipiente pequeño. Se generó una jeringa llena de cloro y se succionó la solución de NaOH 3 M con la jeringa que contiene cloro e inmediatamente se tapó la jeringa con el tapón de latex. Se agitó vigorosamente la jeringa para mezclar las sustancias químicas y reaccionaron. La reacción química que se llevó a cabo: 2 NaOH + Cl2

NaClO + NaCl + H2O

3. En el experimento: Dismutación (o desproporción) del cloro en agua. Se colocaron 50 mL de agua destilada en una botella o matraz pequeño. Se generó una jeringa de Cl2 y se burbujeo lentamente 10 mL de cloro en el agua y utilizando un pHmetro, se tomó nota del cambio en el pH. Finalmente se añadiron unas gotas de nitrato de plata. Cl2(aq) + H2O(l)

HCl (ac) + HClO (ac)

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

¿Cuál es el origen del cambio en el pH? R= Hay como producto ácidos. ¿Cuál es la especie que reacciona con Ag+? R=El ácido disociado contiene iones cloruro que son los que reacionan con los iones plata. 4. Experimento 3 Propiedad decolorante Se preparó una jeringa de cloro, y se lavó. Se colocó en un vaso pequeño de precipitados 5 mL aproximadamente de un jugo de uva. Se conectó a la jeringa de cloro una manguera de huele y se burbujeo el gas en el jugo de uva, después de un tiempo se decoloro el jugo, de color morado paso a café rojizo. 5. Experimento 4 Poder oxidante relativo de los halógenos Se añadió unos pocos cristalitos de NaBr a un tubo de ensayo y a otro tubo cristalitos de KI, enseguida de les añadió 2 mL de agua a cada tubo para disolver los cristales. Se preparó 1 jeringa llena de cloro. A continuación se descargó 10 mL de cloro gaseoso en la solución del tubo de ensayo que contiene bromuro acuoso, se tapó el tubo y agito la mezcla de gas y líquido. La mezcla reacciono inmediatamente para tornarse amarillo-anaranjada. Cl2(g) + 2 Br-Br2 (g) + 2Cl--Se repitió el experimento anterior con solución de yoduro. En este caso la solución inicial se volvio café oscura y en el transcurso de unos minutos se volvio amarilla palido con pedazos de un solido oscuro. Cl2(g) + 2 I-I2 (g) + 2Cl--Se preparo otro tubo con unos cristales de KI disuletos en 2 ml de agua y se añadió la mezcla resultante entre el cloro y el bromuro. Br2 (g) + 2NaCl (ac) + 2KI (ac) Coloca a estos tres pares X2/X— en orden, de oxidante mas fuerte al mas débil e incluye en esta secuencia al F2/F-Mas oxidante F 2/F-Cl2/Cl-Br2/Br-Menos oxidante

I2/I—

6. Cloro gas y sodio metálico. Se fundió sodio metálico con una pipeta Pasteur, se conectó a la manguera que estaba conectada a la jeringa de gas cloro enseguida se le adiciono una

pequeña cantidad de gas cloro aproximadamente 15 ml y reacciono dando una apariencia física de color gris. 2Na (s) + Cl2 (g)

2NaCl (s)

Conclusiones La obtención de Cl2 (g) se produce rápidamente el cual tiene una apariencia de color amarillo verdoso y olor muy irritante. Presenta una propiedad decolorante la cual se comprobó experimentalmente con jugo de uva el cual decoloro el gas cloro. Así mismo en un agente oxidante muy fuerte debido a su alta electronegatidad, es más oxidante que el Yodo y bromo, como se observó en el experimento 4 de “poder oxidante”. Las reacciones del cloro son muy aplicables en la industria pero principalmente en el hogar. Fuentes Aguilar Abisai

Bibliografía

-Chang Raymond,Quimica,Mc Graw Hill,2013,pp:.985,986. -Brown, Theodore L, Lemay H. Eugene, Química la ciencia central, Ed. Pearson,ed.Novena 2004, 409-417, 492-495 Read more: http://www.lenntech.es/periodica/elementos/o.htm#ixzz46CMPAGhc