Diverciencia 2015 DPTO DE FÍSICA Y QUÍMICA. IES ISLA VERDE Diverciencia 2015 4º ESO Química recreativa: Reacciones catalizadas [Escribir texto] Prof. Francisco Iglesias Rodríguez 4º ESO Diverciencia 2015 4º ESO 1. "BOLITAS INCANDESCENTES" DESCOMPOSICIÓN DEL CLORATO DE POTASIO Materiales: -Tubo de ensayo -KClO3 -Gafas protectoras -cerilla, papel. -MnO2 Introducimos en el tubo 3 g de clorato de potasio y ponemos a calentar orientado según montaje hacía el exterior y sin apuntar a nadie!!!! Se observa que se funde el sólido y se desprende un gas, quedando un residuo sólido. -¿Qué gas se desprende? ¿Cómo comprobar cuál es este gas? -Si acercamos a la boca del tubo un palillo incandescente ¿qué ocurre? ¿se aviva la llama? ¿A qué crees que es debido? -¿Cuál es el residuo sólido, que queda en el tubo? KClO3 →KCl + O2 Añadimos al tubo de ensayo unas pequeñas bolitas de papel cuando se desprende el gas. ¿Qué ocurre y por qué? Celulosa (C,H,O) +O2 → CO2 + H2O -Realizamos de nuevo la descomposición del clorato de potasio, añadiendo un poquito de dióxido de manganeso ¿Cuál es la diferencia? [Escribir texto] Diverciencia 2015 4º ESO 2. "EL VOLCÁN DE ESPUMA" Materiales: Probeta de 250 ml Probeta graduada de 100 ml, Vidrio de reloj, balanza, guantes Protector de plástico (opcional), Detergente líquido (a ser posible, blanco y de pH = 7) Agua oxigenada (H202) del 30%y yoduro de potasio (KI). Como el agua oxigenada es un oxidante muy fuerte hay que protegerse las manos con guantes. Además, como la reacción es muy rápida, es conveniente llevar gafas protectoras. 1. Se protector de plástico sobre la mesa para evitar que se manche. 2. Pesamos en el vidrio de reloj 7 g de yoduro potásico (KI) lo echamos en el Erlenmeyer. 3. Añadimos la mínima cantidad de agua necesaria para disolverlo. Agitamos hasta que se disuelva del todo. 4. Con guantes de goma medimos 40 ml de agua oxigenada del 30% en la probeta de 100 ml y los vertimos en la probeta de 250 ml. 5. Añadimos unos 20 ml de detergente líquido y remueve (haciendo remolino) hasta que el agua oxigenada y el detergente se mezclen. 6. Añadimos la disolución de yoduro de potasio a la probeta y apartamos la mano rápidamente. H2O2 +I-→H2O+O2+I- [Escribir texto] Diverciencia 2015 4º ESO 3. "DE COBRE A PLATA" PLATEANDO MONEDAS Materiales: Vaso precipitados Granalla de Zinc NaOH Disolución de HCl 5M o sulfumant. Medidas de seguridad (EPI). Modedas de cobre de 5ctms Disolvemos un par de cucharillas colmadas de hidróxido sódico (NaOH) en un vaso con unos 50 ml de agua. Añadimos a la disolución de NaOH unos trocitos de cinc, y se calienta a ebullición suave, produciéndose la reacción: Zn (s) + 2NaOH (ac)→ Na2ZnO2 (ac) + H2 (g) Mientras la disolución sigue en ebullición, se sumergen varias monedas de cobre en una disolución de ácido clorhídrico (HCl) para eliminar la capa superficial de óxido y se enjuagan con agua del grifo, de forma que queden bien brillantes. Conviene usar unas pinzas metálicas para manipular las monedas. Se pueden usar monedas de 0.01, 0.02 y 0.05 €, pues están fabricadas con acero recubierto de cobre, mientras que la disolución de HCl que se usa en este trabajo se puede adquirir en supermercados bajo la denominación de agua fuerte o salfumant. Se introducen las monedas en la disolución de NaOH con los trocitos de cinc y se mantiene a ebullición, siempre procurando que las monedas estén en contacto con algún trocito de cinc. Hay que eliminar la capa de óxido de las monedas con HCl justo antes de introducirlas en la disolución de NaOH para evitar que vuelvan a oxidarse; además, conviene que las monedas usadas estén brillantes, pues así se obtiene un recubrimiento mejor. Al cabo de unos cinco minutos las monedas se recubrirán de cinc y adquirirán color plateado. Para comprobar que las monedas ya están plateadas se pueden extraer de la disolución usando las pinzas, introduciéndolas de nuevo en el recipiente si no se ha completado el recubrimiento. Las semireacciones que se producen son Zn (s) → Zn2+ (ac) + 2e–, ZnO2 (ac) + 2H2O + 2e– → Zn (s) + 4OH– (ac). 2– En resumen, el Zn pasa a Zn2+ en la disolución, mientras que los dos electrones pasan a través de la interfase Zn-Cu y se liberan (de ahí que tengan que estar en contacto) al Cu de la moneda. Ya en ella, un ion de ZnO22- de la disolución adquiere estos dos electrones para transformarse en Zn y depositarse sobre la superficie del cobre, con lo que la moneda adquiere un color plateado; así parece que el cobre se ha convertido en “plata” (Schreiner et al. 1992) [Escribir texto] Diverciencia 2015 4º ESO 4. "LA LÁMPARA DE ALADINO" DESCOMPOSICIÓN CATALÍTICA DE H2O2 CON MnO2 Añadimos 30 ml de agua oxigenada de 110 volúmenes (30% en masa) dentro de una botella opaca y de un material resistente a altas temperaturas. Tomamos unos 0,5 g de oxido de manganeso (IV) (MnO2) en polvo. Envolvemos a modo de paquetito en un papel fino de una capa. Se anuda con un hilo fino y largo , con ayuda del tapón de la botella se sostiene, dejándolo en suspensión sin que haga contacto con el agua oxigenada. Al destapar la botella , el “paquetito-catalizador” cae sobre el agua oxigenada acelerándose su descomposición. Al ser esta reacción fuertemente exotérmica, el agua formada está en fase de vapor. Al salir y encontrar una temperatura menor, condensa formándose un gran chorro de micro gotas de agua en forma de neblina o humo blanco, como puede apreciarse en la figura 4c. Ha salido “el genio encerrado en la botella”. [Escribir texto] Diverciencia 2015 4º ESO 5."SIN AGUA NO HAY VIDA" SÍNTESIS CATALÍTICA DE IODURO DE ZINC Materiales: -Iodo y Zinc -matraz Erlen Meyer -agua, -globo - jeringuilla con aguja -gafas protectoras. Añadimos una cucharada de Zinc en polvo y a continuación con la espátula una pequeña cantidad de Iodo, se mueve y mezcla bien ¿qué observamos? Se cierra el matraz con el globo, y a continuación con la jeringuilla se inyecta agua a través del globo que cierra la boca del matraz ¿qué observamos? I2 +Zn (H2O) → ZnI (H2O) http://www.doovi.com/video/catalisissintesis-del-yoduro-de-cinc/1g3N7CrJeCo [Escribir texto] Diverciencia 2015 4º ESO 6. "LA VARITA MÁGICA" OXIDACIÓN DE ALCOHOL CON PERMANGNATO En un vidrio de reloj colocamos con la espátula una pequeña cantidad e permanganato de potasio y añade unas gotas de ácido sulfúrico al 98% con la pipeta. A continuación impregnamos una varilla de vidrio en la mezcla oxidante y lo acercamos cuidadosamente a la mecha el mechero de alcohol. Observa que ocurre. 2KMnO4 + 8H2SO4 --> 2MnO2 + 8SO2 + 8H2O + K2SO4 CH3CH2OH + MnO2 →CO2 +H2O + MnO2 https://www.youtube.com/watch?v=xSmf-pH8ylI ¿Cuál es el catalizador de la reacción? [Escribir texto] Diverciencia 2015 4º ESO 7. "LUZ FRÍA" QUIMIOLUMINISCENCIA Para detectar la presencia de gotas microscópicas de sangre, la policía científica utiliza el hierro contenido en la hemoglobina de la sangre como catalizador de la reacción de descomposición del peróxido de hidrogeno. El oxigeno liberado es el agente oxidante de una sustancia conocida como luminol (3-aminoftalhidracida) produciéndose una reacción quimioluminiscente, es decir que la energía desprendida en esta reacción se emite en forma de luz (y no de calor como en la mayoría de las reacciones); es la llamada “luz fría” El luminol en medio básico es oxidado por el oxigeno (liberado en la descomposición del peróxido de hidrogeno) a ion aminoftalato que se forma en un estado excitado, es decir de mayor energia, el cual se desactiva emitiendo luz y produciéndose la luminiscencia (Shakhashiri 1989). luminol(3-aminoftalhidracida) + H2O2/Fe3+ → ion aminoftalato* +N2 + H2O . Para ello, se prepararamos las siguientes disoluciones: Disolución A: se disuelven 4 g de NaOH y 0,4 g de luminol en un litro de agua destilada. Disolución B: se disuelven 4 g de ferrocianuro de potasio en un litro de agua destilada. Preparamos probetas (u otros recipientes), como se muestra en la figura 7a, cada uno con: PROBETA 1: 30-40 ml de la disolución A. PROBETA 2: 30-40ml de la disolución B con y unas gotas (unos 0,5 ml) de la disolución de agua oxigenada al 30% (110 volúmenes). A continuación, añadimos poco a poco el contenido del recipiente 2 sobre el 1 y aparecerá un destello luminoso azul debido a la quimioluminiscencia del luminol. Para observar la luminiscencia hay que oscurecer lo máximo para lo que introducimos las probetas en el interior de una caja negra. [Escribir texto] Diverciencia 2015 4º ESO 8. GLOBOS ASCENDENTES Materiales: -Matraz Erlen Meyer -Globo -Granalla de Zn -HCl 6 M -Vertemos 15 g de granalla de Zn en el matraz Erlen Meyer. A continuación vertermos 80 ml de HCl 5 M medidos con la probeta. A continuación con sumo cuidado tapamos la boca del matraz con un globo de boca ancha. Una vez alcanzado un volumen de gas considerable retirar el globo y cerrarlo de forma rápida sin dejar escapar gas. El matraz lo retiramos a la encimera con salida al exterior al lado de la ventana. Zn +HCl→ZnCl2+H2 -¿Qué ocurre con el globo cuando lo soltamos? -¿Por qué asciende el globo en lugar de descender? [Escribir texto]