en la descomposicion del agua, la relación entre oxigeno y hidrógeno en volúmenes es:
- 2 volúmenes de H y 2 de O
- 2 volúmenes de H y 1 de O
- 1 volumen es de H y 1 de O
Respuestas a la pregunta
elaciones estequiométricas (II)
15.1 Objetivos
• Hallar la masa molar del butano recogiendo sobre agua un volumen conocido de este gas.
• Determinar el porcentaje por peso de peróxido de hidrógeno en una solución comercial midiendo el volumen de oxígeno desprendido en la descomposición.
15.2 Teoría
15.2.1 Recolección de gases sobre agua
La ecuación de estado del gas ideal sirve como punto de partida para hacer un cálculo aproximado de la masa molar M. En efecto, una masa m conocida del gas ocupará un volumen determinado a condiciones específicas de temperatura y presión.
PV = nRT = (m / M) RT
M = (mRT / PV ) = (dRT / P) (15.1)
donde d es la densidad del gas.
El gas puede recogerse sobre agua si es insoluble (figura 15.1). En este caso, su presión P se calcula mediante la ecuación:
P = Patm - Pagua - Pcolumna (15.2)
donde: Patm= presión atmosférica
Pagua = presión del vapor de agua a la temperatura del sistema
Pcolumna = hcolumna (mm) / 13.6
Conocido el valor de P, se utiliza la ecuación 15.1 para determinar la masa molar.
Figura 15.1 Recolección de un gas sobre agua
Cuando el gas es producto de una reacción, se puede calcular la cantidad química y relacionarla estequiométricamente con alguno de los reactivos. Si el gas es soluble en agua se recoge en una jeringa y se determina directamente su masa y su volumen.
15.2.2 Descomposición del peróxido de hidrógeno (H2O2)
Los compuestos en los que el oxígeno tiene número de oxidación -1 se llaman peróxidos o compuestos peroxo. Los peróxidos pueden ser iónicos o covalentes. En los primeros, el anión es el ión O22- (peróxido) como existe en el peróxido de sodio, Na2O2. En los segundos, los átomos de oxígeno ligados por el enlace O-O, están también covalentemente enlazados a otros átomos como ocurre en H2O2, que es el más importante de los compuestos de este tipo.
En los procesos industriales se obtiene un preparado comercial que es una solución acuosa de H2O2 denominada de "30 volúmenes". Este término significa que es estequiométricamente equivalente a 30 L de O2 medidos a condiciones normales. Destilaciones fraccionadas repetidas rinden soluciones aún mas concentradas, pero éstas son susceptibles de descomponerse y deben ser almacenadas y manipuladas cuidadosamente.
El H2O2 puro es un líquido viscoso incoloro que hierve a 150 ºC y se congela a -0.89 ºC. Forma mayor número de puentes de hidrógeno que el agua; esto explica en parte su alta densidad, 1.46 g/mL a 0 ºC. No tiene utilidad como solvente ya que no solamente es un poderoso oxidante, sino que también es inestable con respecto a la descomposición.
2 H2O2 ---> 2 H2O + O2(g)
Las soluciones comerciales de H2O2 necesariamente contienen inhibidores para desactivar las trazas de iones metálicos que catalizan la descomposición. La reacción de descomposición del H2O2 en soluciones acuosas puede ser acelerada por la enzima catalasa contenida en la levadura activa seca en polvo. La induce un desprendimiento lento y constante de oxígeno, en un tiempo de reacción corto.
La cantidad de H2O2 que reacciona se puede calcular a partir del volumen de oxígeno producido y de la estequiometría de la reacción.
15.3 Materiales y equipo
• Butano (encendedor desechable), agua oxigenada, levadura, vaselina
• Jeringa
• Varilla de vidrio
• Tubo de ensayo
• Manguera
• Eudiómetro
• Soporte universal
• Encendedor desechable (traerlo)
• Regla graduada (traerla)
15.4 Procedimiento
15.4.1 Masa molar del butano
Disponer el montaje que se muestra en la figura 15.2. El butano se obtiene de un encendedor desechable el cual se pesa antes de extraer el gas. Debe utilizarse una balanza digital que permita obtener pesos hasta cuatro decimales. El butano se recoge sobre agua hasta obtener un volumen cercano a los 40.00 mL y se miden las condiciones de temperatura y presión. Con estos valores se hace un cálculo de la masa molar del butano aplicando las ecuaciones 15.1 y 15.2.
Después de extraer el butano, se pesa de nuevo el encendedor. La diferencia de pesos corresponde a la masa de butano.
Figura 15.2 Recolección de butano sobre agua
15.4.2 Descomposición del peróxido de hidrógeno
En la figura 15.3 se observa el sistema de generación de gas y el montaje completo del experimento.