P10 Obtencion de Cloro [PDF]

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LAB. DE QUÍMICA

PRÁCTICA 10: OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CLORO ELEMENTAL

RODRIGUEZ SÁNCHEZ JOSÉ MANUEL GRUPO: 11 NO. DE LISTA. 14 PROF. YOLANDA CASTELLS Realización: 26 de abril de 2016 Entrega:03 de mayo de 2016

hora: 11:00-14:00

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: Cl−¿ HClO E° Cl 2 = 1.36 V E° = 1.63V Cl 2 ¿ Los correspondientes en medio básico son: −¿ Cl E° Cl 2 = 1.36 V E° ¿

HClO Cl 2

= 0.42V

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 acido:

+¿ →2 HCl Cl 2+ 2 H ¿

Medio básico:

−¿ → 2 HClO Cl 2 +2OH ¿

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. Si se aumenta la acidez del medio la reacción se desplaza hacia los productos y de la misma forma, pasa lo mismo si se aumenta la basicidad del medio. Procedimiento experimental

Si se utiliza 1 mL de HCl 6M 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, 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.

Coloca 5 mL de NaOH 3 M en un recipiente pequeño. Genera una jeringa llena de cloro. Succiona la solución de NaOH 3 M con la jeringa que contiene cloro e inmediatamente tapa la jeringa con el tapón de latex.

Coloca 5 mL de agua destilada en un tubo de ensaye y agrégale 5 ml de Cl2 ( no es necesario burbujear) tapa con un trocito de parafilm y agita vigorosamente.

Utilizando un pHmetro, toma nota del cambio en el pH. Ahora añade unas gotas de nitrato de plata.

Coloca en tubos de ensaye 2 mL de cada uno de los jugos de fruta que quieras.

Conecta a la jeringa de cloro un tubo de hule con una pipeta Pasteur para descargar 5 mL en cada uno de los tubos con jugo, tapa con un trozo de parafilm y agita.

Añade unos pocos cristalitos de NaBr a un tubo de ensayo y a otro tubo ponle cristalitos de NaI.

agregandoles 2 mL de agua a cada tubo para disolver los cristales.

Prepara 1 jeringa llena de cloro. Descarga 5 mL de cloro gaseoso en la solución del tubo de ensayo que contiene bromuro acuoso, tapa el tubo y déjalo en tu gradilla.

La mezcla reacciona para tornarse amarillo-anaranjada

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.

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.

Objetivo Obtener cloro gaseoso a partir de ácido clorhídrico concentrado y caracterizarlo de acuerdo a sus propiedades. Hipótesis Conociendo algunos de los efectos que causa el cloro elemental sobre algunas sustancias, se tratara de verificar que, en verdad, al mezclar hipoclorito de sodio y ácido clorhídrico se produce el gas cloro. Experimento 1 Basándote en el cuestionario previo, escribe la reacción química que se llevó a cabo: Aquí el cloro gaseoso reaccionó con la sosa, donde el OH - es donado al medio produciendo agua, cloruro de sodio e hipoclorito de sodio. Debido que este es favorecido en medio básico, donde dicha reacción es la siguiente: Cl2 (g) +2 NaO H (ac) → N aC l (ac) + NaCl O(ac) + H 2 O(l) Experimento 2. Dismutación del cloro en agua Utilizando un potenciómetro, toma nota del cambio de pH: 5.5

C l 2(g )+ H 2 O(l ) HCl(ac)+ HClO (ac ) ↔

Como se puede observar la reacción, en medio básico es favorecida para la dismutación del cloro. EL cloro al reaccionar con el agua hace que se rompa el enlace covalente que mantiene unido al H2O, quedando como H+ y OH- los cuales son atraídos por los (Cl-) formando el HCl y el ácido hipocloroso. Experimento 3. Propiedad decolorante Al agregar cloro en forma de gas a un jugo el color lo va perdiendo, debido a que este es un agente oxidante y gracias a esta propiedad tiende a actuar como blanqueador. Experimento 4. Poder oxidante relativo de los halógenos La mezcla reacciona para tornarse amarillo-naranja. Completa la siguiente ecuación: −¿+ B r 2 −¿→ 2 Cl¿(ac) Cl2 (g) +2 Br ¿(ac) Repite el experimento anterior con una solución de yoduro. Completa la siguiente ecuación: −¿+ I 2 −¿ → 2Cl ¿(ac ) ¿ Cl2 ( g) +2 I ( ac ) Prepara otro tubo con cristales de KI o NaI disueltos en agua y anade la mezcla resultante de la reacción entre el cloro y el bromuro. Escribe la ecuación que se llevo a cabo: −¿ −¿ → I ¿3 ¿ I 2+ I

De acuerdo a la gráfica de potencial redox (E 0), cada uno de las reacciones son posibles, ya que cada uno de ellos tiene pendiente positiva. El F - actuaría como el mejor oxidante pero no es posible debido a su alto potencial que tiene lo cual impediría la reacción con los reductores presentes Experimento 5. Cloro gaseoso y sodio metálico Escribe la ecuación que se lleva a cabo: Cl2 ( g) +2 Na(s ) → 2 NaC l (s )

En esta reacción el sodio fundido genera una chispa al estar en contacto con el cloro formando cloruro de sodio, mostrando un color blanco en el fondo por la reacción tan espontanea que se apreció durante este experimento. Conclusión: En la realización de esta práctica obtuvimos y caracterizamos al cloro elemental, el cual es un gas denso tóxico de color verdoso claro, presentando una reactividad muy alta. Donde por lo común actúa como un oxidante, ya que su estado de oxidación es alto con respecto a las sustancias utilizadas. Observándose también que para su obtención es en medio ácido, actuando como un agente oxidante fuerte donde tiene un potencial de reducción muy positivo. Además de que reacciona con agua para formar una mezcla de ácido clorhídrico, hipoclorito. Finalmente, al tener la propiedad de agente oxidante actúa como blanqueador. Bibliografía: Chang, Raymong, Química, 10a edición, Editorial Mc Graw-Hill, México, D.F., 2010, pág. 940-945. Geoff Rayner, Química Inorgánica descriptiva, 2a edición, Editorial Pearson Educación, México, D.F., 2000, pag. 289- 296. Mocellin, E 1994 Microscale Chemistry workshop in organic, inorganic and general chemistry, Astralasian microscale chemistry center D. Shriver and P. Atkins, “Inorganic Chemistry”, Oxford University Press, Belgic 1999.