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Práctica
Obtención y caracterización de cloro elemental
Video: https://drive.google.com/open?id=1hz9n8DnMcrsHB_vG07ayxvfkbN90lbMV&authuser= 11:22 minutos Introducción: Cuestionario previo. Los valores de potencial estándar de reducción (en medio ácido) para algunos de los pares rédox del cloro son: E° Cl 2 / Cl -^1 = 1.36 V E° HClO/Cl 2 = 1.63V Los correspondientes en médio básico son: E° Cl 2 / Cl-1^ = 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 Cl 2 Cl-1^ Cl 2 0.42--------- ------1.36 ---------1.63 --------------------E° (V) HClO Cl 2 HClO Medio Ácido:
Cl + H 2 O HClO + H+^ + 1e-
Cl-^ + 1e-^ Cl
Cl + Cl-^ + H 2 O 2Cl + HClO + H
Medio Básico:
Cl + OH 2HClO + H 2 O + 1e-
Cl
+ 1e-^ Cl
Cl + Cl-^ + OH 2HClO + H 2 O + 1e-
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.
HCl (ac) + HClO (ac) Cl 2 (g) + H 2 O(l)
Si la concentración de ácido clorhídrico aumenta (se incrementa la acidez del medio), la
concentración de los productos también, por lo que el equilibrio se desplaza a los productos,
existe mayor formación de cloro gaseoso.
2NaOH (ac) + Cl 2 (g) NaCl (ac) + NaClO (ac) + H 2 O(l)
Si la concentración de hidróxido de sodio aumenta (se incrementa la basicidad del medio), la
concentración de productos también, por lo que el equilibrio se desplaza hacia los productos y
la cantidad de sales de cloro es mayor.
Procedimiento experimental para la obtención del Cl 2 La producción de cloro se llevará a cabo realizando en medio ácido la reacción anterior en la jeringa, siguiendo el método de Mattson descrito previamente. Si se utiliza 1 mL de HCl 6M (o 0. mL de HCl conc.) 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 (1 mL HCl 6 M), 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. Los residuos de HCl e hipoclorito de la jeringa ponlos en el recipiente de desechos correpondiente. Procedimiento para el lavado del cloro gaseoso. Para algunos experimentos es necesario lavar el gas (Cl 2 ) de la jeringa, para quitarle trazas de sustancias químicas no deseadas de la superficie interna de la jeringa, antes que los gases puedan usarse para otro experimento. Para hacer esto con el cloro succione 5 mL de agua destilada con la jeringa, sin descargar ningún gas, tape la jeringa y agite suavemente el agua para disolver los contaminantes en el interior de la jeringa. Quite la tapa y descargue el agua en el tanque de neutralización pero no los gases.
Experimento 4.- Poder oxidante relativo de los halógenos Material: 2 tubos de ensayo pequeños con tapón de corcho Cloro gaseoso 60 mL Pequeños cristales de NaBr o KBr en uno de los tubos de ensayo Pequeños cristales de NaI o KI 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. (Conserva esta mezcla de reacción, etiquétala con un ()). Completa la siguiente ecuación química: Cl2(g) + 2 Br – (ac) Br 2 (g)+2Cl-(ac) Cl2(g) + 2 NaBr (^) (ac) Br 2 (g) + 2NaCl(ac) Repite el experimento anterior con solución de yoduro. En este caso la solución inicial se vuelve café oscura y en el transcurso de unos minutos se vuelve amarillo pálido con pedazos de un sólido oscuro. Completa la siguiente ecuación química: Cl2(g) + 2 I -^ I 2 + 2Cl-(ac) Cl2(g) + 2NaI I 2 +2NaCl(ac) Prepara otro tubo con unos cristales de KI o NaI disueltos en 2mL de agua y añade la mezcla resultante de la reacción entre el cloro y el bromuro, (). Escribe la reacción que se lleva a cabo.
Br 2 + 2I-^ I 2 + 2Br-^ ó también Br 2 + 2NaI I 2 + 2NaBr
Coloca a esto tres pares X 2 /X-^ en orden, del oxidante más fuerte al más débil e incluye en esta secuencia al F 2 /F-. F 2 /F > Cl 2 /Cl-^ > Br 2 /Br-^ > I 2 /I-
Experimento 5 .- Cloro gaseoso y sodio metálico. Equipo : -Tubo de ensayo pequeño con tapón -Tubo latex de 15 cm de longitud -Pipeta Pasteur de vidrio -Mechero Bunsen -Cerillos -60 mL de cloro gaseoso -Un trocito de sodio de 2 a 3 mm de diámetro. 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. Prepara una jeringa de cloro gaseoso. Calienta en un tubo de ensayo una pizca de sodio metálico (tamaño no mayor de 2 a 3 mm de diámetro) usando una flama suave producida por el mechero. Cuando el sodio empieza a fundir quita la flama. 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. La posición vertical de la jeringa previene se descarguen líquidos residuales de la jeringa. Escribe la reacción que se lleva a cabo: R= 2Na(s) + Cl 2 (g) 2NaCl Aunque requiere una energía de activación para que esta suceda, y es una reacción exotérmica. Deja que la reacción se enfríe. La mezcla de reacción puede contener Na metálico sin reaccionar, para destruirlo llena la mitad del tubo de ensayo con etanol. Ya que cese el burbujeo (casi 15 minutos) puedes arrojar la solución a la tarja y agregar mucho agua. Conclusiones: El cloro es el más estable de los halógenos, donde reacciona con diferentes oxígenos para ello se va estabilizando con sus diferentes estados de oxidación, formando diferentes aniones. Actúa como un agente oxidante fuerte y tiene un potencial de reducción muy positivo. Referencias: [1]. Brown, T. Química. La ciencia central. Editorial Pearson Educación, Novena Edición, México, 2004, 1152 pp. [2]. Chang, R. Química. Editorial Mc Graw Hill, décima edición, México, 2010.
